CN110274594B - 一种室内定位设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供室内定位设备及方法，涉及定位技术领域，可解决通过可见光定位技术实现室内定位，导致成本高的问题。室内定位方法包括：获取由定位设备采集的包含照明灯具的场景图像；获取定位设备的运动数据；根据运动数据获取定位设备在场景坐标系o‑xyz中的预估位置坐标(x1,y1,z1)以及定位设备坐标系o′‑x′y′z′的x′轴与场景坐标系o‑xyz的x轴之间的夹角α，根据预估位置坐标(x1,y1,z1)得到参考顶点；在场景图像中检测与参考顶点对应的照明灯具；根据照明灯具在场景图像中的位置、照明灯具在场景坐标系o‑xyz中的固定位置坐标(x0,y0,z0)以及夹角α三者或者根据预估位置坐标(x1,y1,z1)确定定位设备在场景坐标系o‑xyz中的定位位置坐标(x101,y101,z101)。

Description

一种室内定位设备及方法
技术领域
本发明涉及定位技术领域，尤其涉及一种室内定位设备及方法。
背景技术
人们80％以上时间在室内活动，70％以上的通信量来自室内，室内定位导航的需求愈显突出，精准室内定位的应用可覆盖公共安全、生活社交、购物游览等诸多领域。具体应用场景例如可以是井下定位、核电站导航、商场导购、灾难逃生导引、医疗救护、精准广告推送、地下停车场导航、机场导航、盲人语音导航、室内展馆导览及不同场景的人员管理等，因此，室内定位成为当下的研究热点。
现有技术一般选用可见光定位技术进行室内定位，而可见光定位技术要求照明灯具拥有通信的功能，为此需要给照明灯具加装无线通信设备，或进行可见光通信能力的改装，或使照明灯具能通过发光参数(如亮度、颜色、光谱)的变化发送特定标识符。然而，拥有通信功能的照明灯具具有更高的成本，并且对于尚未安装此类照明灯具的场所更是需要更换设备才能实现室内定位，导致用户使用成本高。
发明内容
本发明的实施例提供一种室内定位设备及方法，可解决现有技术中通过可见光定位技术实现室内定位，导致用户使用成本高的问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一方面，提供一种室内定位方法，所述方法包括：获取由定位设备采集的包含照明灯具的场景图像；获取所述定位设备的运动数据；根据所述运动数据获取所述定位设备在所述场景坐标系o-xyz中的预估位置坐标(x1，y1，z1)和定位设备坐标系o＇-x′y′z′的x′轴与场景坐标系o-xyz的x轴之间的夹角α；根据所述预估位置坐标(x1，y1，z1)得到参考顶点；在所述场景图像中检测与所述参考顶点对应的所述照明灯具；根据所述照明灯具在所述场景图像中的位置、所述照明灯具在所述场景坐标系o-xyz中的固定位置坐标(x0，y0，z0)以及所述夹角α三者或者根据所述预估位置坐标(x1，y1，z1)确定所述定位设备在所述场景坐标系o-xyz中的定位位置坐标(x101，y101，z101)。
可选的，所述运动数据包括所述定位设备前一时刻在所述场景坐标系o-xyz中的定位位置坐标(x101，y101，z101)′、前一时刻所述定位设备坐标系o′-x′y′z′的x′轴与所述场景坐标系o-xyz的x轴之间的夹角α′、所述定位设备在所述场景坐标系o-xyz中的运动速度和加速度、所述定位设备在运动过程中转动的角度以及所述定位设备从前一时刻到当前时刻的运动时间。
可选的，所述根据所述运动数据获取所述定位设备在所述场景坐标系o-xyz中的预估位置坐标(x1，y1，z1)，包括：以所述定位设备前一时刻的所述定位位置坐标(x101，y101，z101)′为起点，根据所述运动速度、所述运动加速度、所述运动时间以及所述定位设备在运动过程中转动的角度进行惯性导航定位，得到所述预估位置坐标(x1，y1，z1)。
可选的，所述根据所述运动数据获取定位设备坐标系o＇-x′y′z′的x＇轴与所述场景坐标系o-xyz的x轴之间的夹角α，包括：根据所述定位设备在运动过程中转动的角度获取所述定位设备当前时刻在所述场景坐标系o-xyz中的位置相对前一时刻在所述场景坐标系o-xyz中的位置的转动角度；将前一时刻的所述夹角α′与所述转动角度之和作为所述定位设备坐标系o′-x′y′z′的x′轴与所述场景坐标系o-xyz的x轴之间的夹角α。
可选的，所述根据所述预估位置坐标(x1，y1，z1)得到参考顶点，包括：将所述照明灯具在地面上的投影作为顶点对地面进行多边形剖分后得到多边形网或者接收外部设备发送的将所述照明灯具在地面上的投影作为顶点对地面进行多边形剖分后得到的多边形网；根据所述预估位置坐标(x1，y1，z1)得到位于所述定位设备周围的最多N个所述多边形网的顶点作为参考顶点，其中N为所述多边形的边数。
可选的，所述根据所述预估位置坐标(x1，y1，z1)得到位于所述定位设备周围的最多N个所述多边形网的顶点作为参考顶点，包括：通过所述预估位置坐标(x1，y1，z1)判断所述定位设备是否位于所述多边形网中的某个多边形内；所述定位设备位于所述多边形网中的某个多边形内的情况下，选取包围所述定位设备的多边形的顶点作为所述参考顶点；所述定位设备不位于所述多边形网中的任一个多边形内的情况下，选取所述多边形网中距离所述定位设备最近的顶点作为所述参考顶点。
可选的，所述多边形剖分为三角形剖分，并采用Delaunay三角剖分算法。
可选的，所述在所述场景图像中检测与所述参考顶点对应的所述照明灯具，包括：根据所述参考顶点在所述场景坐标系o-xyz中的位置坐标(x0，y0，0)和所述夹角α在所述场景图像中检测所述照明灯具。
可选的，所述根据所述参考顶点在所述场景坐标系o-xyz中的位置坐标(x0，y0，0)和所述夹角α在所述场景图像中检测所述照明灯具，包括：所述根据所述参考顶点在所述场景坐标系o-xyz中的位置坐标(x0，y0，0)和所述夹角α得到所述照明灯具在所述场景图像中的预估位置；以所述预估位置为圆心，以预设值为半径形成的圆内检测所述照明灯具。
可选的，所述根据所述照明灯具在所述场景图像中的位置、所述照明灯具在所述场景坐标系o-xyz中的固定位置坐标(x0，y0，z0)以及所述夹角α确定所述定位设备在所述场景坐标系o-xyz中的定位位置坐标(x101，y101，z101)，包括：根据所述场景图像中的每一个所述照明灯具的位置、每一个所述照明灯具在所述场景坐标系o-xyz中的所述固定位置坐标(x0，y0，z0)以及所述夹角α，得到一个所述定位设备在所述场景坐标系o-xyz中的预定位位置坐标
Figure BDA0001596812040000031
根据所述场景图像中的每一个所述照明灯具的位置得到每一个所述照明灯具在所述定位设备坐标系o′-x′y′z′中的位置矢量
Figure BDA0001596812040000032
的坐标(rx，ry，rz)；通过以下公式得到所述预定位位置坐标
Figure BDA0001596812040000033
Figure BDA0001596812040000034
其中，
Figure BDA0001596812040000035
为所述定位设备坐标系o′-x′y′z′的原点o′到地面的距离h。
可选的，根据所述场景图像中每一个所述照明灯具的位置得到每一个所述照明灯具在所述定位设备坐标系o′-x′y′z′中的位置矢量
Figure BDA0001596812040000036
的坐标(rx，ry，rz)，包括：根据所述照明灯具在所述场景图像中的位置得到所述位置矢量
Figure BDA0001596812040000037
与所述定位设备坐标系o′-x′y′z′的z′轴之间的夹角
Figure BDA0001596812040000038
以及投影矢量
Figure BDA0001596812040000041
与所述定位设备坐标系o＇-x′y′z′的x＇轴之间的夹角θ；其中，所述投影矢量
Figure BDA0001596812040000042
为所述位置矢量
Figure BDA0001596812040000043
在x′o′y′平面内的投影；所述位置矢置
Figure BDA0001596812040000044
在所述定位设备坐标系o′-x′y′z′的坐标(rx，ry，rz)为：
Figure BDA0001596812040000045
可选的，根据权利要求10所述的室内定位方法，其特征在于，所述预定位位置坐标
Figure BDA0001596812040000046
为多个的情况下，对多个所述预定位位置坐标
Figure BDA0001596812040000047
求平均值，将平均预定位位置坐标
Figure BDA0001596812040000048
作为所述定位设备的定位位置坐标(x101，y101，z101)。
可选的，所述预定位位置坐标
Figure BDA0001596812040000049
为一个的情况下，将所述预定位位置坐标
Figure BDA00015968120400000410
作为所述定位设备的所述定位位置坐标(x101，y101，z101)。
可选的，所述预定位位置坐标
Figure BDA00015968120400000411
为多个的情况下，所述方法还包括：根据所述平均预定位位置坐标
Figure BDA00015968120400000412
所述位置矢量
Figure BDA00015968120400000413
的坐标(rx，ry，rz)和所述固定位置坐标(x0，y0，z0)逆向求出多个所述定位设备坐标系o′-x′y′z′的x′轴与所述场景坐标系o-xyz的x轴的夹角α；对多个所述夹角α求平均值，将平均夹角αm作为校正后的所述定位设备坐标系o′-x′y′z′的x′轴与所述场景坐标系o-xyz的x轴的准确夹角。
可选的，所述场景坐标系o-xyz的原点o在地面上，z轴与所述光轴平行；所述场景图像由所述定位设备中的图像采集单元采集，所述图像采集单元的光轴与地面垂直，所述定位设备坐标系o′-x′y＇z＇的原点o′在所述图像采集单元上，z′轴与所述光轴重合。
可选的，所述方法还包括：接收外部设备发送的所述固定位置坐标(x0，y0，z0)的信息。
可选的，所述方法还包括：测量所述定位设备坐标系o′-x′y′z′的原点o′到地面的距离h。
基于上述，可选的，未检测到所述照明灯具的情况下，以所述预估位置坐标(x1，y1，z1)作为所述定位位置坐标(x101，y101，z101)；检测到所述照明灯具的情况下，根据所述照明灯具在所述场景图像中的位置、所述固定位置坐标(x0，y0，z0)以及所述夹角α通过坐标转换得到所述定位位置坐标(x101，y10l，z101)。
另一方面，提供一种室内定位设备，包括：图像采集单元、惯性测量单元以及信息处理单元；所述图像采集单元，用于采集包含照明灯具的场景图像；所述惯性测量单元，获取所述定位设备的运动数据；所述信息处理单元，用于根据所述运动数据获取所述定位设备在所述场景坐标系o-xyz中的预估位置坐标(x1，y1，z1)和定位设备坐标系o′-x′y′z′的x′轴与场景坐标系o-xyz的x轴之间的夹角α，根据所述预估位置坐标(x1，y1，z1)得到参考顶点；还用于在所述场景图像中检测与所述参考顶点对应的所述照明灯具，并根据所述照明灯具在所述场景图像中的位置、所述照明灯具在所述场景坐标系o-xyz中的固定位置坐标(x0，y0，z0)以及所述夹角α三者或者根据所述预估位置坐标(x1，y1，z1)确定所述定位设备在所述场景坐标系o-xyz中的定位位置坐标(x101，y101，z101)。
可选的，所述惯性测量单元包括三轴角速度传感器和三轴磁场传感器两者中的一个；还包括加速度传感器；所述运动数据包括所述定位设备前一时刻在所述场景坐标系o-xyz中的定位位置坐标(x101，yl0l，z101)′、前一时刻所述定位设备坐标系o′-x′y′z′的x′轴与所述场景坐标系o-xyz的x轴之间的夹角α′、所述定位设备在所述场景坐标系o-xyz中的运动速度和加速度、所述定位设备在运动过程中转动的角度以及所述定位设备从前一时刻到当前时刻的运动时间。
可选的，所述预定位位置坐标
Figure BDA0001596812040000051
为多个的情况下，所述信息处理单元还用于对多个所述预定位位置坐标
Figure BDA0001596812040000052
求平均值，将平均预定位位置坐标
Figure BDA0001596812040000053
作为所述定位设备的定位位置坐标(x101，y101，z101)；所述定位设备还包括第一校正模块，用于修正所述惯性测量单元得到的所述运动数据，将所述平均预定位位置坐标
Figure BDA0001596812040000054
作为所述定位位置坐标(x101，y101，z101)。
可选的，所述信息处理单元还用于根据所述平均预定位位置坐标
Figure BDA0001596812040000055
所述位置矢量
Figure BDA0001596812040000056
的坐标(rx，ry，rz)和所述固定位置坐标(x0，y0，z0)逆向求出多个所述定位设备坐标系o′-x′y′z′的x′轴与所述场景坐标系o-xyz的x轴的夹角α，并对多个所述夹角α求平均值得到平均夹角αm；所述第一校正模块还用于将所述平均夹角αm作为所述定位设备坐标系o′-x′y′z′的x′轴与所述场景坐标系o-xyz的x轴的夹角α。
可选的，所述信息处理单元具体用于：将所述照明灯具在地面上的投影作为顶点对地面进行多边形剖分后得到多边形网；根据所述预估位置坐标(x1，y1，z1)得到位于所述定位设备周围的最多N个所述多边形网的顶点作为参考顶点，其中N为所述多边形的边数；所述定位设备还包括存储单元，所述存储单元用于存储所述固定位置坐标(x0，y0，z0)和所述多边形网。
可选的，所述定位设备包括通信模块，所述通信模块用于接收外部设备发送的将所述照明灯具在地面上的投影作为顶点对地面进行多边形剖分后得到的多边形网；所述信息处理单元具体用于根据所述预估位置坐标(x1，y1，z1)得到位于所述定位设备周围的最多N个所述多边形网的顶点作为参考顶点，其中N为所述多边形的边数；所述定位设备还包括存储单元，所述存储单元用于存储所述固定位置坐标(x0，y0，z0)和所述多边形网。
本发明实施例提供一种室内定位设备及方法，通过图像采集单元获取照明灯具相对定位设备的角度信息，结合定位设备的角度信息、预先标定的照明灯具位置信息，计算定位设备的位置。这样一来，照明灯具无需具备通信功能，无需对现有的照明灯具进行改造，成本低，适用范围广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种室内定位方法的流程图一；
图2为本发明实施例提供的一种室内空间坐标系的关系图；
图3为本发明实施例提供的一种三角网的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种室内定位方法的流程图二；
图5为本发明实施例提供的一种室内定位设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种室内定位方法，如图1所示，所述方法包括：
S10、如图2所示，获取由定位设备采集的包含照明灯具的场景图像。
其中，本发明实施例示意一种工作场景的俯视图，该工作场景的俯视图表明了室内定位的区域，即定位设备可能运动的地面区域，多个照明灯具安装在天花板上对应工作场景的范围内，照明灯具到地面的距离在安装照明灯具时就已经知晓，当然也可以实时测量。也就是说工作场景的地图和照明灯具的位置可以事先存储在定位设备中，也可以实时测量，还可以实时接收外部设备发送的信息。
定位设备采集的包含照明灯具的场景图像是定位设备由地面向上以仰视的方式拍摄的。
S20、如图2所示，获取定位设备的运动数据。
其中，运动数据例如可以包括定位设备前一时刻在场景坐标系o-xyz中的定位位置坐标(x101，y101，z101)，(x101，y101，z101)是在前一刻就已经检测好的、前一时刻定位设备坐标系o＇-x＇y＇z＇的x′轴与场景坐标系o-xyz的x轴之间的夹角α′，α′是在前一刻就已经检测好的、定位设备在场景坐标系o-xyz中的运动速度和加速度，运动速度和加速度是在运动过程中检测的，定位设备在运动过程中转动的角度，该量也是在运动过程中检测的，定位设备从前一时刻到当前时刻的运动时间，该量可以是一个预设值，也可以实时测量，运动时间为预设值是指控制定位设备每隔预定时间进行一次定位。
S30、根据运动数据获取定位设备在场景坐标系o-xyz中的预估位置坐标(x1，y1，z1)和定位设备坐标系o′-x′y′z′的x′轴与场景坐标系o-xyz的x轴之间的夹角α。
根据运动数据获取定位设备在场景坐标系o-xyz中的预估位置坐标(x1，y1，z1)具体可以为：
以定位设备前一时刻的定位位置坐标(x101，y101，z101′为起点，根据运动速度、运动加速度、运动时间以及定位设备在运动过程中转动的角度进行惯性导航定位，得到预估位置坐标(x1，y1，z1)。
其中，惯性导航定位是本领域技术人员熟知的技术，此处不再赘述。
根据运动数据获取定位设备坐标系o＇-x＇y＇z＇的x′轴与场景坐标系o-xyz的x轴之间的夹角α具体可以为：
此处，场景坐标系o-xyz是用来描述室内场景空间的坐标系，其原点o在地面上，z轴竖直，定位设备的定位位置坐标是用此坐标系中的坐标来描述。本发明实施例优选的，场景坐标系o-xyz为空间直角坐标系。
定位设备坐标系o′-x′y′z′是跟随场景坐标系o-xyz的坐标系，场景图像由图像采集单元采集，优选的图像采集单元的光轴与地面垂直，定位设备坐标系o′-x′y′z′的原点o′在图像采集单元上，z′轴与光轴重合，定位设备上的各点在定位设备坐标系o′-x′y′z′中的坐标不随定位设备的运动而变化，图像采集单元到地面的距离在安装定位设备时就已经知晓，当然也可以实时测量。进一步优选的定位设备坐标系o′-x′y′z′为空间直角坐标系。
具体的，S31、根据定位设备在运动过程中转动的角度获取定位设备当前时刻在场景坐标系o-xyz中的位置相对前一时刻在场景坐标系o-xyz中的位置的转动角度。
其中，转动角度例如可以通过用惯性测量单元测量定位设备绕竖直轴的转过角度或者测量地磁场的变化来得到。
也就是说，以前一时刻定位设备的位置为起点，定位设备在移动的过程中转动了多少角度即为此处的转动角度。
S32、将前一时刻的位置与场景坐标系o-xyz的x轴之间的夹角与转动角度之和作为定位设备坐标系o′-x′y′z′的x′轴与场景坐标系o-xyz的x轴之间的夹角α。
也就是说，在前一时刻定位设备的位置场景坐标系o-xyz的x轴之间的夹角的基础上再累积一个本次转动的转动角度即为当前时刻定位设备坐标系o′-x′y′z′的x′轴与场景坐标系o-xyz的x轴之间的夹角α。
S40、根据预估位置坐标(x1，y1，z1)得到参考顶点。
具体的：S41、将照明灯具在地面上的投影作为顶点对地面进行多边形剖分后得到多边形网。
或者S41′、接收外部设备发送的将照明灯具在地面上的投影作为顶点对地面进行多边形剖分后得到的多边形网。
也就是说多边形网的信息可以预先划分好存储在定位设备中(例如存储单元中)，也可以通过与外部设备建立通信连接，从而接收外部设备发送的多边形网的信息
本领域技术人员应该明白，如果天花板上的若干个照明灯具因任何原因(例如故障)不能正常发光从而无法在场景图像中检测到，或者新增了若干个照明灯具，则随时可以更新多边形网。例如可以通过定位设备中的通信单元接收更新后的多边形网的信息。
S42、根据预估位置坐标(x1，y1，z1)得到位于定位设备周围的最多N个多边形网的顶点作为参考顶点，其中N为所述多边形的边数。
具体的，步骤S42包括：
S421、通过预估位置坐标(x1，y1，z1)判断定位设备是否位于多边形网中的某个多边形内。
S422、定位设备位于多边形网中的某个多边形内的情况下，选取包围定位设备的多边形的顶点作为参考顶点。
S423、定位设备不位于多边形网中的任一个多边形内的情况下，选取多边形网中距离定位设备最近的顶点作为参考顶点。
进一步的，将照明灯具在地面上的投影作为顶点对地面进行多边形剖分时可以采用三角剖分得到三角网，划分后的多边形为三角形。
其中，将照明灯具在地面上的投影作为顶点对地面进行三角剖分过程可以采用Delaunay三角剖分算法(Delaunay triangulation algorithm)完成，Delaunay三角剖分的结果，具有唯一性，具体的Delaunay三角剖分方法属于为相关技术人员所熟知的现有技术，这里不详述。
通过Delaunay三角剖分其三角剖分的结果是最接近于规则化的，可以最大限度减少定位过程中所需的照明灯具在图像采集单元的视野中靠近边缘的情况，减小测量误差。
S50、在场景图像中检测与参考顶点对应的照明灯具。
其中，参考顶点是照明灯具在地面上的投影，与照明灯具是一一对应的关系，沿场景坐标系o-xyz的z轴方向平移，两者可重合。
具体的，是根据参考顶点在场景坐标系o-xyz中的位置坐标(x0，y0，0)和夹角α在场景图像中检测照明灯具。
进一步具体的：
S51、根据参考顶点在场景坐标系o-xyz中的位置坐标(x0，y0，0)和夹角α得到照明灯具在场景图像中的预估位置。
S52、以预估位置为圆心，以预设值为半径形成的圆内检测照明灯具。
S60、根据照明灯具在场景图像中的位置、照明灯具在场景坐标系o-xyz中的固定位置坐标(x0，y0，z0)以及夹角α三者或者根据预估位置坐标(x1，y1，z1)确定定位设备在场景坐标系o-xyz中的定位位置坐标(x101，y101，z101)。
照明灯具在场景坐标系o-xyz中的固定位置坐标(x0，y0，z0)可以是事先存储在定位设备内，也可以实时接收固定位置坐标(x0，y0，z0)，在照明灯具不做改变的情况下，存储的固定位置坐标(x0，y0，z0)的信息可满足定位需求，但当在使用过程中增加照明灯具或者改变照明灯具的位置时，例如可以通过定位设备中的通信模块(有线通信模块或无线通信模块均可)接收新的固定位置坐标(x0，y0，z0)的信息来满足需求。
测量固定位置坐标(x0，y0，z0)的方法，包括但不限于为三角勘测；标尺和/或测距仪；测量建筑和装修图纸。
其中，未检测到照明灯具的情况下，以预估位置坐标(x1，y1，z1)作为定位位置坐标(x101，y101，z101)。
检测到照明灯具的情况下，根据照明灯具在场景图像中的位置、固定位置坐标(x0，y0，z0)以及夹角α通过坐标转换得到定位位置坐标(x101，y101，z101)。
具体的，S61、根据场景图像中的每一个照明灯具的位置、每一个照明灯具在场景坐标系o-xyz中的固定位置坐标(x0，y0，z0)以及夹角α，得到一个定位设备在场景坐标系o-xyz中的预定位位置坐标
Figure BDA0001596812040000111
0处，扬景图像中的照明灯具有一个时，可得到一个预定位位置坐标
Figure BDA0001596812040000112
照明灯具有多个时，可得到多个预定位位置坐标
Figure BDA0001596812040000113
预定位位置坐标
Figure BDA0001596812040000114
的个数与照明灯具的个数相同。
S62、根据照明灯具在场景图像中的每一个照明灯具的位置得到每一个照明灯具在定位设备坐标系o′-x′y′z′中的位置矢量
Figure BDA0001596812040000115
的坐标(rx，ry，rz)。
具体的，得到位置矢量
Figure BDA0001596812040000116
的坐标(rx，ry，rz)包括：根据照明灯具在场景图像中的位置得到位置矢量
Figure BDA0001596812040000117
与定位设备坐标系o′-x′y′z′的z′轴之间的夹角
Figure BDA0001596812040000118
以及投影矢量
Figure BDA0001596812040000119
与定位设备坐标系o′-x′y′z′的x′轴之间的夹角θ，其中，投影矢量
Figure BDA00015968120400001110
为位置矢量
Figure BDA00015968120400001111
在x′o′y′平面内的投影。
由于图像采集单元的光学参数和图像传感器参数是预先已知和/或随时可读取的，通过某一物体的像在拍摄图像上的位置计算该物体相对摄像头的方向，是为相关技术人员所熟知的现有技术，此处不再赘述。同时，在场景图像中检测发光的照明灯具，仍为相关技术人员所熟知的现有技术。所以，通过检测照明灯具在场景图像中的位置，可以计算得到夹角
Figure BDA00015968120400001112
和夹角θ。
位置矢量
Figure BDA00015968120400001113
的坐标(rx，ry，rz)为：
如图2所示，照明灯具在图中圆形黑点位置处，图中矩形结构表示定位设备，照明灯具到地面的距离为H，直角边101的长度等于
Figure BDA00015968120400001114
rz＝|H-h|。
Figure BDA0001596812040000121
其中，投影矢量
Figure BDA0001596812040000122
的坐标(rHx，rHy，0)为：
Figure BDA0001596812040000123
根据投影矢量
Figure BDA0001596812040000124
在定位设备坐标系o′-x′y′z′中的坐标(rHx，rHy，0)、照明灯具在场景坐标系o-xyz中的坐标(x0，y0，z0)和夹角α，通过坐标转换计算出定位设备的预定位位置水平坐标
Figure BDA0001596812040000125
Figure BDA0001596812040000126
其中，预定位位置坐标
Figure BDA0001596812040000127
中的
Figure BDA0001596812040000128
为定位设备坐标系o′-x′y′z′的原点o′到地面的距离h，h可以通过高度测量单元实时测量；也可以通过安装并固定定位设备事先测量得到。
高度测量单元具有测量定位设备与地面的高度的能力，其具体实现形式包含但不限于：红外测距设备；激光测距设备；通过大气压力测量高度的设备。
此时，可以采用任意一个预定位位置坐标
Figure BDA0001596812040000129
作为定住位置坐标(x101，y101，z101)，也可以对多个预定位位置坐标
Figure BDA00015968120400001210
进行进一步处理得到更为准确的定位位置坐标(x101，y101，z101)。
基于此，为了进一步提高定位精度，在预定位位置坐标
Figure BDA00015968120400001211
为多个的情况下，该方法还包括：
S70、对多个预定位位置坐标
Figure BDA00015968120400001212
求平均值，将平均预定位位置坐标
Figure BDA00015968120400001213
作为所述定位设备的定位位置坐标(x101，y101，z101)。
在图像采集单元采集的场景图像中能够检测到多个(例如两个或
Figure BDA00015968120400001214
有多个，分别为
Figure BDA00015968120400001215
k＝1，2，...，N，综合这些结果，计算一个平均预定位位置坐标
Figure BDA00015968120400001216
作为所述定位设备的定位位置坐标(x101，y101，z101)。
计算平均值的方法包括但不限于：矢量平均法、加权平均法、圆平均法、最小二乘法。优选最小二乘法，其计算过程为寻找一个平均值
Figure BDA0001596812040000131
使得
Figure BDA0001596812040000132
最小。
这样一来，通过对多个预定位位置坐标
Figure BDA0001596812040000133
求平均值，可用于校正定位设备的水平加速度测量累积误差。
在此情况下，为了降低惯性导航定位带来的累积误差，优选的，该方法还包括：
根据平均预定位位置坐标
Figure BDA0001596812040000134
位置矢量
Figure BDA0001596812040000135
的坐标(rx，ry，rz)和固定位置坐标(x0，y0，z0)逆向求出多个定位设备坐标系o′-x′y′z′的x′轴与场景坐标系o-xyz的x轴的夹角α。
也就是，根据平均预定位位置坐标
Figure BDA0001596812040000136
多个照明灯具的固定位置坐标(x0，y0，z0)分别为(x0，y0，z0)k，k＝1，2，...，N、投影矢量
Figure BDA0001596812040000137
与定位设备坐标系o′-x′y′z′的x′轴之间的夹角θk(k＝1，2，...，N)逆向求出多个夹角α
对多个夹角α求平均值，将平均夹角αm作为定位设备坐标系o′-x′y′z′的x′轴与场景坐标系的x轴的准确夹角。
即，在计算下一刻的定位位置之前，对通过定位设备得到的夹角α的修正，校正定位设备的角速度测量累积误差，从而减小下一刻的定位误差。
需要说明的是，照明灯具相对于天花板来讲是一个较小的结构，以上是将照明灯具看作一个质点来进行说明，因此以上所讲的照明灯具是指照明灯具发光部分的中心点。
示例的，如图3所示，定位设备从起始位置O点出发，沿着虚线的轨迹移动。
定位设备在起始位置O点的时刻即为to，定位设备将起始位置O点的水平位置作为定位设备自己的定位位置(x101(t0)，y101(t0))。在时刻t1(t1＞t0)，通过上述方法计算出时刻t1定位设备的定位位置(x101(t1)，y101(t1))，在计算过程中，将时刻t0的定位位置(x101(t0)，y101(t0))以及夹角α作为计算时刻t1时定位设备的定位位置(x101(t1)，y101(t1))的基准量。在时刻t2(t2＞t1)，仍通过上述方法计算出时刻t2定位设备的定位位置(x101(t2)，y101(t2))，在计算过程中，将时刻t1的定位位置(x101(t1)，y101(t1))以及夹角α作为计算时刻t2时定位设备的定位位置(x101(t2)，y101(t2))的基准量。
在时刻t2，如果定位设备在A点位置处，根据预估定位位置(x1(t2)，y1(t2))，判断出定位设备在三角网的某个Delaunay三角形中，并且三角形的三个顶点对应的照明灯具均能在场景图像中找到，选择照明灯具A1、A2、A3进行定位，根据上述方法，测量出三个照明灯具各自对应的位置矢量
Figure BDA0001596812040000141
计算出准确定位位置(x101(t2)，y101(t2))。
在时刻t2，如果定位设备在B点位置处，根据预估定位位置(x1(t2)，y1(t2))，判断出定位设备在三角网的某个Delaunay三角形中，但三角形的三个顶点中只有两个顶点对应的照明灯具能在场景图像中找到，选择能够在场景图像中找到对应照明灯具B1、B2进行定位，根据上述方法，测量出两个照明灯具各自对应的位置矢量
Figure BDA0001596812040000142
计算出准确定位位置(x101(t2)，y101(t2))。
在时刻t2，如果定位设备在C点位置处，根据预估定位位置(x1(t2)，y1(t2))，判断出定位设备不在任意Delaunay三角形中，选择距定位设备最近的顶点对应的照明灯具C1进行定位，根据上述方法，测量出照明灯具C1对应的投影矢量
Figure BDA0001596812040000143
计算出准确定位位置(x101(t2)，y101(t2))。
在时刻t2，如果检测不到任何照明灯具，则将预估定位位置(x1(t2)，y1(t2))作为准确定位位置(x101(t2)，y101(t2))。
本发明实施例提供的室内定位方法通过图像采集单元获取照明灯具相对定位设备的角度信息，结合定位设备的角度信息、预先标定的照明灯具位置信息，计算定位设备的位置。这样一来，照明灯具无需具备通信功能，无需对现有的照明灯具进行改造，成本低，适用范围广。
如图4所示，将本发明实施例提供的室内定位方法以具体实施例的方式进行说明：
步骤401：定位设备从一个位置已知定位起始点出发，记录自己的初始位置和初始角度，并开始记录惯性测量单元的测量结果。
步骤402：根据记录的惯性测量单元的测量结果以及惯性导航原理计算定位设备的近似定位位置(也就是上述的预估定位位置)和近似角度。这里的近似角度指的是，定位设备根据惯性导航原理计算出的，自身在水平面内相对初始角度转动过的角度。
步骤403：根据建立的场景坐标系o-xyz(已知的场景地图)和Delaunay三角网的信息，判断自己的预估定位位置在场景坐标系o-xyz的哪个位置。如果该位置在De1aunay三角网中的某个Delaunay三角形中，进入步骤404；否则进入步骤405。
步骤404：结合Delaunay三角网的信息、所有照明灯具在场景坐标系o-xyz中的坐标(x0，y0，z0)、夹角α，可以计算出定位设备所在的Delaunay三角形的三个顶点处照明灯具的在图像采集单元采集的场景图像中的近似位置，在场景图像上这些近似位置的周围检测照明灯具。
步骤405：结合Delaunay三角网的信息、所有照明灯具在场景坐标系o-xyz中的坐标(x0，y0，z0)、夹角α，可以计算出距离定位设备最近的照明灯具在图像采集单元采集的场景图像中的近似位置，在场景图像上这些近似位置的周围检测照明灯具。
根据步骤404或步骤405中检测到的照明灯具的数量，分别进入步骤406-409。
步骤406：在步骤404的检测区域中检测到3个照明灯具。
步骤407：在步骤404的检测区域中检测到2个照明灯具。
步骤408：在步骤404或405的检测区域中检测到1个照明灯具。
步骤409：在步骤404或405的检测区域中未检测到照明灯具。
此处，在步骤404的检测区域未检测到照明灯具，也即定位设备在三角形中，但是却未检测到照明灯具，是因为照明灯具有可能被遮挡。
步骤406-409后续分别进入步骤410-413。
步骤410：按照上述计算方法，用3个照明灯具进行定位。
步骤411：按照上述计算方法，用2个照明灯具进行定位。
步骤412：按上述计算方法，用1个照明灯具进行定位。
步骤413：使用惯性导航的结果作为定位的结果，即，使用预估定位位置作为准确定位位置，使用检测到的近似角度作为准确角度。
步骤414：按照上述计算方法，步骤410或411通过对多个照明灯具的观测，可以逆向计算出夹角α的平均值，用该平均值确定定位设备的准确角度。
步骤415：根据步骤410或411或412的定位，得到定位设备的准确定位位置。
步骤416：根据步骤414得到准确定位位置，根据步骤415得到准确角度，校正惯性测量单元的测量误差。
进一步地，如果步骤402是第一次执行，惯性导航定位的计算初始条件是定位起始点的水平位置和定位设备在该点的准确角度。
进一步地，如果步骤402不是第一次执行，惯性导航定位的计算初始条件是上次定位得到的准确定位位置和准确角度。如果上一次定位执行的是步骤412，则用惯性导航得到的近似角度作为准确角度。如果上一次定位执行的是步骤413，则使用近似定位位置作为准确定位位置，使用近似角度作为准确角度。
进一步地，步骤404和405中，在图像上检测某个照明灯具的检测范围，是以图像中该照明灯具的发光部分中心点近似位置为圆心的圆形范围，圆半径根据惯性测量单元的精确度水平选取，惯性测量单元的精确度越高，搜索范围越小。
其中，步骤416对惯性测量单元的校正包括用步骤414和/或步骤415的结果代替惯性导航得到的近似定位位置和/或近似角度，消除此前惯性导航的累积误差。
步骤416对惯性测量单元的校正还可以包括用步骤414和/或步骤415的结果和近似定位位置和/或近似角度比对，修正惯性导航计算的参数。
本发明实施例还提供一种室内定位设备，如图5所示，包括图像采集单元、惯性测量单元以及信息处理单元。
图像采集单元，用于采集包含照明灯具的场景图像。
惯性测量单元，获取定位设备的运动数据以及定位设备坐标系o′-x′y′z′的x′轴与场景坐标系o-xyz的x轴之间的夹角α。
信息处理单元，用于根据运动数据获取定位设备在场景坐标系o-xyz中的预估位置坐标(x1，y1，z1)，根据预估位置坐标(x1，y1，z1)得到参考顶点；还用于在场景图像中检测与参考顶点对应的照明灯具，并根据照明灯具在场景图像中的位置、照明灯具在场景坐标系o-xyz中的固定位置坐标(x0，y0，z0)以及夹角α三者或者根据预估位置坐标(x1，y1，z1)确定定位设备在场景坐标系o-xyz中的定位位置坐标(x101，y101，z101)。
其中，信息处理单元具体用于：将照明灯具在地面上的投影作为顶点对地面进行多边形剖分后得到多边形网。
此处，多边形网也可以通过定位设备中的通信模块接收得到。当然通信模块还可以接收固定位置坐标(x0，y0，z0)、定位设备到地面的距离等信息。
根据所述预估位置坐标(x1，y1，z1)得到位于定位设备周围的最多N个多边形网的顶点作为参考顶点，其中N为多边形的边数。
具体的，惯性测量单元包括三轴角速度传感器和三轴磁场传感器两者中的一个；还包括加速度传感器，用于检测运动数据。
运动数据包括定位设备前一时刻在场景坐标系o-xyz中的定位位置坐标(x101，y101，z101)′、前一时刻定位设备坐标系o′-x′y′z′的x′轴与场景坐标系o-xyz的x轴之间的夹角α′、定位设备在场景坐标系o-xyz中的运动速度和加速度、定位设备在运动过程中转动的角度、定位设备在场景坐标系o-xyz中的运动方向以及定位设备从前一时刻到当前时刻的运动时间。
其中，预定位位置坐标
Figure BDA0001596812040000171
为多个的情况下，信息处理单元还用于对多个预定位位置坐标
Figure BDA0001596812040000172
求平均值，将平均预定位位置坐标
Figure BDA0001596812040000173
作为定位设备的定位位置坐标(x101，y101，z101)。
定位设备还包括第一校正模块，用于修正惯性测量单元得到的运动数据，将平均预定位位置坐标
Figure BDA0001596812040000174
作为定位位置坐标(x101，y101，z101)。
在此基础上，进一步的，信息处理单元还用于根据平均预定位位置坐标
Figure BDA0001596812040000181
位置矢量
Figure BDA0001596812040000182
的坐标(rx，ry，rz)和固定位置坐标(x0，y0，z0)逆向求出多个定位设备坐标系o′-x′y′z′的x′轴与场景坐标系o-xyz的x轴的夹角α，并对多个夹角α求平均值得到平均夹角αm。
第一校正模块还用于将平均夹角αm作为定位设备坐标系o′-x.y′z′的x′轴与场景坐标系o-xyz的x轴的夹角α。
当然，定位设备还可以包括存储单元，用于存储执行上述方法所需的程度代码、固定位置坐标(x0，y0，z0)和多边形网等信息。
当然，还可以包括电源，为定位设备提供电力。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (21)

1.一种室内定位方法，其特征在于，所述方法包括：
获取由定位设备采集的包含照明灯具的场景图像；
获取所述定位设备的运动数据；
根据所述运动数据获取所述定位设备在场景坐标系o-xyz中的预估位置坐标(x1,y1,z1)，以及定位设备坐标系o′-x′y′z′的x′轴与场景坐标系o-xyz的x轴之间的夹角α；
根据所述预估位置坐标(x1,y1,z1)得到参考顶点；
在所述场景图像中检测与所述参考顶点对应的所述照明灯具；
根据所述照明灯具在所述场景图像中的位置、所述照明灯具在所述场景坐标系o-xyz中的固定位置坐标(x0,y0,z0)以及所述夹角α三者或者根据所述预估位置坐标(x1,y1,z1)确定所述定位设备在所述场景坐标系o-xyz中的定位位置坐标(x101,y101,z101)。
2.根据权利要求1所述的室内定位方法，其特征在于，所述运动数据包括所述定位设备前一时刻在所述场景坐标系o-xyz中的定位位置坐标(x101,y101,z101)′、前一时刻所述定位设备坐标系o′-x′y′z′的x′轴与所述场景坐标系o-xyz的x轴之间的夹角α′、所述定位设备在所述场景坐标系o-xyz中的运动速度和加速度、所述定位设备在运动过程中转动的角度以及所述定位设备从前一时刻到当前时刻的运动时间。
3.根据权利要求2所述的室内定位方法，其特征在于，所述根据所述运动数据获取所述定位设备在所述场景坐标系o-xyz中的预估位置坐标(x1,y1,z1)，包括：
以所述定位设备前一时刻的所述定位位置坐标(x101,y101,z101)′为起点，根据所述运动速度、所述运动加速度、所述运动时间以及所述定位设备在运动过程中转动的角度进行惯性导航定位，得到所述预估位置坐标(x1,y1,z1)。
4.根据权利要求2所述的室内定位方法，其特征在于，所述根据所述运动数据获取定位设备坐标系o′-x′y′z′的x′轴与所述场景坐标系o-xyz的x轴之间的夹角α，包括：
根据所述定位设备在运动过程中转动的角度获取所述定位设备当前时刻在所述场景坐标系o-xyz中的位置相对前一时刻在所述场景坐标系o-xyz中的位置的转动角度；
将前一时刻的所述夹角α′与所述转动角度之和作为所述定位设备坐标系o′-x′y′z′的x′轴与所述场景坐标系o-xyz的x轴之间的夹角α。
5.根据权利要求1所述的室内定位方法，其特征在于，所述根据所述预估位置坐标(x1,y1,z1)得到参考顶点，包括：
将所述照明灯具在地面上的投影作为顶点对地面进行多边形剖分后得到多边形网或者接收外部设备发送的将所述照明灯具在地面上的投影作为顶点对地面进行多边形剖分后得到的多边形网；
根据所述预估位置坐标(x1,y1,z1)得到位于所述定位设备周围的最多N个所述多边形网的顶点作为参考顶点，其中N为所述多边形的边数。
6.根据权利要求5所述的室内定位方法，其特征在于，所述根据所述预估位置坐标(x1,y1,z1)得到位于所述定位设备周围的最多N个所述多边形网的顶点作为参考顶点，包括：
通过所述预估位置坐标(x1,y1,z1)判断所述定位设备是否位于所述多边形网中的某个多边形内；
所述定位设备位于所述多边形网中的某个多边形内的情况下，选取包围所述定位设备的多边形的顶点作为所述参考顶点；
所述定位设备不位于所述多边形网中的任一个多边形内的情况下，选取所述多边形网中距离所述定位设备最近的顶点作为所述参考顶点。
7.根据权利要求5所述的室内定位方法，其特征在于，所述多边形剖分为三角形剖分，并采用Delaunay三角剖分算法。
8.根据权利要求1所述的室内定位方法，其特征在于，所述在所述场景图像中检测与所述参考顶点对应的所述照明灯具，包括：
根据所述参考顶点在所述场景坐标系o-xyz中的位置坐标(x0,y0,0)和所述夹角α在所述场景图像中检测所述照明灯具。
9.根据权利要求8所述的室内定位方法，其特征在于，所述根据所述参考顶点在所述场景坐标系o-xyz中的位置坐标(x0,y0,0)和所述夹角α在所述场景图像中检测所述照明灯具，包括：
所述根据所述参考顶点在所述场景坐标系o-xyz中的位置坐标(x0,y0,0)和所述夹角α得到所述照明灯具在所述场景图像中的预估位置；
以所述预估位置为圆心，以预设值为半径形成的圆内检测所述照明灯具。
10.根据权利要求1所述的室内定位方法，其特征在于，所述根据所述照明灯具在所述场景图像中的位置、所述照明灯具在所述场景坐标系o-xyz中的固定位置坐标(x0,y0,z0)以及所述夹角α确定所述定位设备在所述场景坐标系o-xyz中的定位位置坐标(x101,y101,z101)，包括：
根据所述场景图像中的每一个所述照明灯具的位置、每一个所述照明灯具在所述场景坐标系o-xyz中的所述固定位置坐标(x0,y0,z0)以及所述夹角α，得到一个所述定位设备在所述场景坐标系o-xyz中的预定位位置坐标
Figure FDA0002810143470000031
根据所述场景图像中的每一个所述照明灯具的位置得到每一个所述照明灯具在所述定位设备坐标系o′-x′y′z′中的位置矢量
Figure FDA00028101434700000319
的坐标(rx,ry,rz)；
通过以下公式得到所述预定位位置坐标
Figure FDA0002810143470000032
Figure FDA0002810143470000033
其中，
Figure FDA0002810143470000034
为所述定位设备坐标系o′-x′y′z′的原点o′到地面的距离h，rx为所述照明灯具的位置矢量
Figure FDA0002810143470000035
在所述定位设备坐标系o′-x′y′z′中的沿x'轴的坐标，ry为所述照明灯具的位置矢量
Figure FDA0002810143470000036
在所述定位设备坐标系o′-x′y′z′中的沿y'轴的坐标。
11.根据权利要求10所述的室内定位方法，其特征在于，根据所述场景图像中每一个所述照明灯具的位置得到每一个所述照明灯具在所述定位设备坐标系o′-x′y′z′中的位置矢量
Figure FDA0002810143470000037
的坐标(rx,ry,rz)，包括：
根据所述照明灯具在所述场景图像中的位置得到所述位置矢量
Figure FDA0002810143470000038
与所述定位设备坐标系o′-x′y′z′的z′轴之间的夹角
Figure FDA0002810143470000039
以及投影矢量
Figure FDA00028101434700000310
与所述定位设备坐标系o′-x′y′z′的x′轴之间的夹角θ；其中，所述投影矢量
Figure FDA00028101434700000311
为所述位置矢量
Figure FDA00028101434700000312
在x′o′y′平面内的投影；
所述位置矢量
Figure FDA00028101434700000313
在所述定位设备坐标系o′-x′y′z′的坐标(rx,ry,rz)为：
Figure FDA00028101434700000314
12.根据权利要求10所述的室内定位方法，其特征在于，
所述预定位位置坐标
Figure FDA00028101434700000315
为多个的情况下，对多个所述预定位位置坐标
Figure FDA00028101434700000316
求平均值，将平均预定位位置坐标
Figure FDA00028101434700000317
作为所述定位设备的定位位置坐标(x101,y101,z101)；
或者，
所述预定位位置坐标
Figure FDA00028101434700000318
为一个的情况下，将所述预定位位置坐标
Figure FDA0002810143470000041
作为所述定位设备的所述定位位置坐标(x101,y101,z101)。
13.根据权利要求12所述的室内定位方法，其特征在于，所述预定位位置坐标
Figure FDA0002810143470000042
为多个的情况下，所述方法还包括：
根据所述平均预定位位置坐标
Figure FDA0002810143470000043
所述位置矢量
Figure FDA0002810143470000044
的坐标(rx,ry,rz)和所述固定位置坐标(x0,y0,z0)逆向求出多个所述定位设备坐标系o′-x′y′z′的x′轴与所述场景坐标系o-xyz的x轴的夹角α；
对多个所述夹角α求平均值，将平均夹角αm作为校正后的所述定位设备坐标系o′-x′y′z′的x′轴与所述场景坐标系o-xyz的x轴的准确夹角。
14.根据权利要求1所述的室内定位方法，其特征在于，
所述场景坐标系o-xyz的原点o在地面上，z轴与光轴平行；
所述场景图像由所述定位设备中的图像采集单元采集，所述图像采集单元的光轴与地面垂直，所述定位设备坐标系o′-x′y′z′的原点o′在所述图像采集单元上，z′轴与所述光轴重合。
15.根据权利要求1所述的室内定位方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收外部设备发送的所述固定位置坐标(x0,y0,z0)的信息；
或者，
测量所述定位设备坐标系o′-x′y′z′的原点o′到地面的距离h。
16.根据权利要求1-15任一项所述的室内定位方法，其特征在于，
未检测到所述照明灯具的情况下，以所述预估位置坐标(x1,y1,z1)作为所述定位位置坐标(x101,y101,z101)；
检测到所述照明灯具的情况下，根据所述照明灯具在所述场景图像中的位置、所述固定位置坐标(x0,y0,z0)以及所述夹角α通过坐标转换得到所述定位位置坐标(x101,y101,z101)。
17.一种室内定位设备，其特征在于，包括：图像采集单元、惯性测量单元以及信息处理单元；
所述图像采集单元，用于采集包含照明灯具的场景图像；
所述惯性测量单元，获取所述定位设备的运动数据；
所述信息处理单元，用于根据所述运动数据获取所述定位设备在场景坐标系o-xyz中的预估位置坐标(x1,y1,z1)和定位设备坐标系o′-x′y′z′的x′轴与场景坐标系o-xyz的x轴之间的夹角α，根据所述预估位置坐标(x1,y1,z1)得到参考顶点；还用于在所述场景图像中检测与所述参考顶点对应的所述照明灯具，并根据所述照明灯具在所述场景图像中的位置、所述照明灯具在所述场景坐标系o-xyz中的固定位置坐标(x0,y0,z0)以及所述夹角α三者或者根据所述预估位置坐标(x1,y1,z1)确定所述定位设备在所述场景坐标系o-xyz中的定位位置坐标(x101,y101,z101)。
18.根据权利要求17所述的室内定位设备，其特征在于，所述惯性测量单元包括三轴角速度传感器和三轴磁场传感器两者中的一个；还包括加速度传感器；
所述运动数据包括所述定位设备前一时刻在所述场景坐标系o-xyz中的定位位置坐标(x101,y101,z101)′、前一时刻所述定位设备坐标系o′-x′y′z′的x′轴与所述场景坐标系o-xyz的x轴之间的夹角α′、所述定位设备在所述场景坐标系o-xyz中的运动速度和加速度、所述定位设备在运动过程中转动的角度以及所述定位设备从前一时刻到当前时刻的运动时间。
19.根据权利要求17所述的室内定位设备，其特征在于，预定位位置坐标
Figure FDA0002810143470000051
为多个的情况下，所述信息处理单元还用于对多个所述预定位位置坐标
Figure FDA0002810143470000052
求平均值，将平均预定位位置坐标
Figure FDA0002810143470000053
作为所述定位设备的定位位置坐标(x101,y101,z101)；
所述定位设备还包括第一校正模块，用于修正所述惯性测量单元得到的所述运动数据，将所述平均预定位位置坐标
Figure FDA0002810143470000054
作为所述定位位置坐标(x101,y101,z101)。
20.根据权利要求19所述的室内定位设备，其特征在于，所述信息处理单元还用于根据所述平均预定位位置坐标
Figure FDA0002810143470000055
位置矢量
Figure FDA0002810143470000056
的坐标(rx,ry,rz)和所述固定位置坐标(x0,y0,z0)逆向求出多个所述定位设备坐标系o′-x′y′z′的x′轴与所述场景坐标系o-xyz的x轴的夹角α，并对多个所述夹角α求平均值得到平均夹角αm；
所述第一校正模块还用于将所述平均夹角αm作为所述定位设备坐标系o′-x′y′z′的x′轴与所述场景坐标系o-xyz的x轴的夹角α。
21.根据权利要求17所述的室内定位设备，其特征在于，所述信息处理单元具体用于：
将所述照明灯具在地面上的投影作为顶点对地面进行多边形剖分后得到多边形网；
根据所述预估位置坐标(x1,y1,z1)得到位于所述定位设备周围的最多N个所述多边形网的顶点作为参考顶点，其中N为所述多边形的边数；
或者，
所述定位设备包括通信模块，所述通信模块用于接收外部设备发送的将所述照明灯具在地面上的投影作为顶点对地面进行多边形剖分后得到的多边形网；
所述信息处理单元具体用于根据所述预估位置坐标(x1,y1,z1)得到位于所述定位设备周围的最多N个所述多边形网的顶点作为参考顶点，其中N为所述多边形的边数；
所述定位设备还包括存储单元，所述存储单元用于存储所述固定位置坐标(x0,y0,z0)和所述多边形网。
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