TW201727196A

TW201727196A - 一種室內定位方法以及室內定位系統

Info

Publication number: TW201727196A
Application number: TW105101311A
Authority: TW
Inventors: 魏崇哲
Original assignee: 鴻海精密工業股份有限公司
Priority date: 2016-01-16
Filing date: 2016-01-16
Publication date: 2017-08-01
Also published as: US9880008B2; US20170205238A1

Abstract

本發明涉及一種室內定位方法，其中，該方法包括以下步驟：通過陀螺儀、數字元元羅盤和加速計，採用航位元推測法對該目標物預定位元，從而得到該目標物在該室內地圖上的預估位置；在該室內地圖上選擇一個小於該室內地圖的目標區域，且該預估位置位於該目標區域內；採用距離感應器測量該目標物與該目標物所在建築的牆壁之間的第一距離資料D；根據該目標區域內的點與該室內地圖上的牆壁之間的第二距離資料d以及該第一距離資料D對該估位置進行校正。進一步本發明還涉及一種採用上述室內定位方法的室內定位系統。

Description

一種室內定位方法以及室內定位系統

本發明涉及定位系統領域，特別涉及一種室內定位系統(indoor positioning systems, IPS)以及採用該室內定位系統的室內定位方法。

目前，有多種室內定位系統和室內定位方法。例如，固定位置（Wi-Fi, 藍牙等）附近的測距法（distance measurements），圖像定位法（image positioning）或航位推測法（dead reckoning）。

然而，這些方法採用的技術都有其不足。測距法通常需要在建築附近安置附加裝置，例如Wi-Fi，發射器和接收器等，這導致大量安裝工作和較高的成本。航位元推測法可以省去附加的安裝步驟和降低成本，但是無法對累積的誤差進行校正。圖像定位法雖然無需附加裝置也不會導致累積誤差，但是該方法成本高昂且涉及大量的圖像處理工作。

有鑒於此，提供一種採用航位推測法和測距法結合的定位方法和室內定位系統，其可以整合現有定位方法的優點且彌補其不足實為必要。

一種室內定位方法，其中，該方法包括以下步驟：

步驟S10，將一室內定位系統安裝在一待定位的目標物上，該室內定位系統包括：一陀螺儀、一數字元羅盤、一加速計、一測距儀以及一處理器，且所述處理器內存儲有該目標物所在建築的室內地圖；

步驟S11，通過所述陀螺儀、數字元元羅盤和加速計，採用航位元推測法對該目標物預定位元，從而得到該目標物在該室內地圖上的預估位置，並將該預估位置發送至所述處理器；

步驟S12，所述處理器在該室內地圖上選擇一個小於該室內地圖的目標區域，且該預估位置位於該目標區域內；

步驟S13，採用所述距離感應器測量該目標物與該目標物所在建築的牆壁之間的第一距離資料D，並將該第一距離資料D發送至所述處理器，其中，所述第一距離資料D包括M個分別沿著第1方向、第2方向…第M方向的第一距離值D1、D2 … DM，M=4，且所述第1方向，第2方向，第3方向為，第4方向中相鄰兩個方向之間的夾角α為：α=360°/M；

步驟S14，所述處理器根據該目標區域內的點與該室內地圖上的牆壁之間的第二距離資料d以及該第一距離資料D對該估位置進行校正，判斷該目標區域內是否具有一滿足該第二距離資料d與所述第一距離資料D相互一致的唯一點，如果是，則該唯一點即為該目標物的實際位置，如果否，則進入步驟S15；以及

步驟S15，取M=2×M，並返回步驟S13。

進一步，所述步驟S12中，所述目標區域為以該預估位置為幾何中心的圓形區域、三角形區域、方形區域或N邊形區域，其中N≧5；且所述+X方向、+Y方向、-X方向以及-Y方向分別對應方向東、北、西和南。

進一步，所述步驟S12中，所述目標區域為以起始位置為端點且與移動方向的夾角分別為+α和-α的兩條射線與以該預估位置為圓心半徑為r的圓弧共同定義的區域，其中，r=vt，v表示所述陀螺儀、數字元元羅盤和加速計對的該目標物的速度誤差，α表示方向誤差，t表示該目標物從起始位置移動至該預估位置的時間。

進一步，所述步驟S14可以包括：

步驟S141，所述處理器在該目標區域內定義間隔距離為H的多個點，計算每個點與該室內地圖上的牆壁之間的第二距離資料d，其中，所述第二距離資料d包括N個分別沿著第1方向、第2方向…第N方向的第二距離值d1、d2…dN，且N=2；

步驟S142，然後判斷滿足所述第二距離資料d與所述第一距離資料D相互一致的點的個數是否為1，如果是，則該點作為目標物的實際位置，如果否，則進入步驟S143；

步驟S143，取N=N+1，計算每個點與該室內地圖上的牆壁之間的第二距離資料dN，繼續判斷滿足所述第二距離資料d與所述第一距離資料D相互一致的點的個數是否為1，如果是，則該點作為目標物的實際位置，如果否，則進入步驟S144；以及

步驟S144，判斷如果N＜M，則返回步驟S143，如果N=M，則進入步驟S15。

進一步，所述目標區域內定義的多個點之間的距離H等於所述距離感應器S；所述第二距離資料d與所述第一距離資料D相互一致指第一距離值D與對應的第二距離值d之間的距離差小於等於所述距離感應器精度精度S，即，∣D-d∣≦S。

進一步，所述步驟S14可以包括：

步驟S141，取N=2，所述處理器計算目標區域內每個點在第1方向上距離牆壁的距離d1，且將所有d1=D1的點連起來得到第1線條；

步驟S142，所述處理器計算目標區域內每個點在第2方向上距離牆壁的距離d2，且將所有d2=D2的點連起來得到第2線條；

步驟S143，判斷該第2線條和第1線條的公共點個數是否等於1，如果是，則將該公共點作為實際位置，如果否則進入步驟S144；

步驟S144，取N=N+1，選擇第N方向計算距離dN確定第N線條，判斷該第1線條、第2線條…第N線條的公共點個數是否等於1，如果是，則將該公共點作為實際位置，如果否，則進入步驟S145；以及

步驟S145，判斷如果N＜M，則返回步驟S144，如果N=M，則進入步驟S15。

進一步，所述步驟S14可以包括：

步驟S141，取N=2，所述處理器將室內地圖的牆壁沿著第1方向的反方向平移距離D1後位於該目標區域內的部分定義為第1線條；

步驟S142，所述處理器將室內地圖的牆壁沿著第2方向的反方向平移距離D2後位於該目標區域內的部分定義為第2線條；

步驟S144，取N=N+1，將室內地圖的牆壁沿著第N方向的反方向平移距離DN後位於該目標區域內的部分定義為第N線條，判斷該第1線條、第2線條…第N線條的公共點個數是否等於1，如果是，則將該公共點作為實際位置，如果否，則進入步驟S145；以及

進一步，所述步驟S14可以包括：

步驟S142，所述處理器計算該第1線條上每個點在第2方向上距離牆壁的距離d2，且得到d2=D2的點；

步驟S143，判斷該d2=D2的點的個數是否等於1，如果是，則將該d2=D2的點作為實際位置，如果否則進入步驟S144；

步驟S144，取N=N+1，計算所有d(N-1)=D(N-1)的點在第N方向上距離牆壁的距離dN，且得到dN=DN的點，判斷該dN=DN的點的個數是否等於1，如果是，則將該dN=DN的點作為實際位置，如果否，則進入步驟S145；以及

進一步，所述步驟S14可以包括：

一種室內定位方法，其中，該方法包括以下步驟：

步驟S13，採用所述距離感應器測量該目標物與該目標物所在建築的牆壁之間的第一距離資料D，並將該第一距離資料D發送至所述處理器，其中，所述第一距離資料D包括M個分別沿著第1方向、第2方向…第M方向的第一距離值D1、D2 … DM，M=2，且所述第1方向和第2方向之間的夾角為90°；

步驟S15，增加M值，並返回步驟S13。

進一步，所述第1方向和第2方向中的至少一個垂直於所述建築的牆壁。

進一步，所述增加M值的方法為M=M+A，且A為自然數，或M=B×M等，且B為大於1的自然數。

一種室內定位系統，其包括：一陀螺儀、一數字元羅盤、一加速計、一測距儀以及一處理器，且所述處理器內存儲有該目標物所在建築的室內地圖；所述陀螺儀、數字元元羅盤和加速計用於對該目標物進行預定位元，從而得到該目標物在該室內地圖上的預估位置；所述距離感應器用於測量該目標物與圍繞該目標物的牆壁之間的第一距離資料D；所述處理器包括一校正模組根據所述第一距離資料D對所述預估位置進行校正，且該校正方法為上述校正方法。

相較於先前技術，本發明提供的室內定位方法與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：通過航位元推測法得到目標物的預估位置，然後採用測距法對該預估位置進行校正，既克服了單獨採用附近測距法或圖像定位法的工作量大和成本高的缺點，又彌補了單獨採用航位推測法帶來的無法對積累的誤差進行校正的不足。

圖1是本發明的實施1例採用的室內定位系統的方框圖。

圖 2是本發明實施例1的室內定位方法的流程圖。

圖 3是本發明實施例1的室內定位方法中確定目標區域的方法示意圖。

圖 4本發明實施例2的室內定位方法中在目標區域內確定目標物的實際位置的方法的流程圖。

圖5是本發明實施例3的室內定位方法中在目標區域內確定目標物的實際位置的方法的流程圖。

圖 6是本發明實施例4的室內定位方法中在目標區域內確定目標物的實際位置的方法的流程圖。

圖 7是本發明實施例5的室內定位方法中在目標區域內確定目標物的實際位置的方法的流程圖。

圖 8是本發明實施例6的室內定位方法中在目標區域內確定目標物的實際位置的方法的流程圖。

下面將結合附圖及具體實施例，對本發明提供的室內定位方法以及室內定位系統作進一步的詳細說明。

請參閱圖1-2，本發明實施例採用的室內定位系統10包括：一陀螺儀102、一數位羅盤104、一加速計106、一距離感應器108以及一處理器100。所述陀螺儀102、數字元羅盤104、加速計106和距離感應器108分別與所述處理器100電連接。本實施例中，所述室內定位系統10僅包括陀螺儀102、數字元羅盤104、加速計106、距離感應器108以及處理器100。

所述室內定位系統10使用時安裝在該待定位的目標物12上，所述目標物12在所述建築107內運動。所述處理器100內存儲有該目標物12所在建築107的室內地圖101。所述陀螺儀102、數字元羅盤104和加速計106用於對該目標物12進行預定位元，從而得到該目標物12在該室內地圖101上的預估位置120。所述距離感應器108用於測量該目標物12與圍繞該目標物12的牆壁105之間的第一距離資料D。所述處理器100包括一校正模組，該校正模組可以根據所述第一距離資料D對所述預估位置120進行校正。所述距離感應器108可以為一個轉動式距離感應器或多個非轉動距離感應器。所述距離感應器108可以為聲納感測器、電感感測器、磁性感測器、電容感測器或鐳射感測器等。

可以理解，相對於現有的採用航位推測法的室內定位系統，本發明的室內定位系統10增加了距離感應器108且所述處理器100增加了校正模組。相對於現有的採用測距法的室內定位系統，本發明的室內定位系統10省去了Wi-Fi、藍牙、射頻發射器和接收器等附加裝置。相對於現有的採用圖像定位法的室內定位系統，本發明的室內定位系統10無需圖像採集裝置和圖像處理模組。

請參閱圖2，本發明實施例提供的採用室內定位系統10進行室內定位的方法包括以下步驟：

步驟S11，通過所述陀螺儀102、數字元羅盤104和加速計106，採用航位元推測法對該目標物12預定位元，從而得到該目標物12在該室內地圖101上的預估位置120，並將該預估位置120發送至所述處理器100；

步驟S12，所述處理器100在該室內地圖101上選擇一個小於該室內地圖101的目標區域103，且該預估位置120位於該目標區域103內；

步驟S13，採用所述距離感應器108測量該目標物12與該目標物12所在建築107的牆壁105之間的第一距離資料D，並將該第一距離資料D發送至所述處理器100，其中，所述第一距離資料D包括M個分別沿著第1方向、第2方向…第M方向的第一距離值D1、D2 … DM，M≧2；

步驟S14，所述處理器100根據該目標區域103內的點與該室內地圖101上的牆壁105之間的第二距離資料d以及該第一距離資料D對該預估位置120進行校正，判斷該目標區域103內是否具有一滿足該第二距離資料d與所述第一距離資料D相互一致的唯一點，如果是，則該唯一點即為該目標物12的實際位置，如果否，則進入步驟S15；以及

步驟S15，增加M值，並返回步驟S13。

所述步驟S12中，所述目標區域103的形狀不限，可以為以該預估位置120為幾何中心的圓形區域、三角形區域、方形區域或N邊形區域，其中N≧5。本實施例中，所述目標區域103為以該預估位置120為圓心的圓形區域。可以理解，該目標區域103的選擇對減少確定目標物12的實際位置122而需要進行的工作量很重要，因為依照該目標物12與周圍牆壁之間的距離D及該室內地圖101上取得的距離d來導出目標物12真正位置時，僅需要在該目標區域103內而非整個室內地圖101取得距離d。所述目標區域103的選擇依據所述感測器精度和累積誤差。參見圖3，優選地，本實施例中，所述陀螺儀102、數字元羅盤104和加速計106對的該目標物12的速度誤差為v，方向誤差為α，該目標物12從起始位置124移動至該預估位置120的時間為t。那麼該目標物12的實際位置所在的區域，即所述目標區域103，應該是：以起始位置124為端點且與移動方向126的夾角分別為+α和-α的兩條射線與以該預估位置120為圓心半徑為r=vt的圓弧共同定義的區域。即，該目標物12的實際位置122應該既位於以起始位置124為端點且與移動方向126的夾角分別為+α和-α的兩條射線之間，又位於以該預估位置120為圓心半徑為r=vt的圓形區域內。

所述步驟S13中，當M=2，所述第1方向和第2方向之間的夾角為90°，且所述第1方向和第2方向中的至少一個垂直於所述建築107的牆壁105。參見圖2，優選地，M=4，在XY直角坐標系中，所述第1方向為+X方向，第2方向為+Y方向，第3方向為-X方向，第4方向為-Y方向，且該第一距離資料D至少包括四個分別沿+X方向、+Y方向、-X方向以及-Y方向測量得到的第一距離值D1、D2、D3以及D4。當8≧M＞4時，所述第5方向、第6方向、第7方向、第8方向可以為+X方向、+Y方向、-X方向以及-Y方向中相鄰兩個方向之間的方向。更優選地，所述第1方向、第2方向、第3方向、第4方向方向分別對應方向東、北、西和南。當8≧M＞4時，所述第5方向、第6方向、第7方向、第8方向分別對應方向東北、西北、西南和東南。

所述步驟S14中，判斷該目標區域103內是否具有一滿足該第二距離資料d與所述第一距離資料D相互一致的唯一點的方法不限，以下實施例將分別介紹不同的判斷方法。

所述步驟S15中，增加M值的方法不限，可以根據需要選擇，例如：M=M+A，且A為自然數，或M=B×M等，且B為大於1的自然數。

以下為本發明具體實施例。

實施例1

請參閱圖2，本發明實施例1提供的採用室內定位系統10進行室內定位的方法包括以下步驟：

步驟S13，採用所述距離感應器108測量該目標物12與該目標物12所在建築107的牆壁105之間的第一距離資料D，並將該第一距離資料D發送至所述處理器100，其中，所述第一距離資料D包括M個分別沿著第1方向、第2方向…第M方向的第一距離值D1、D2 … DM，M=4，且所述第1方向，第2方向，第3方向為，第4方向中相鄰兩個方向之間的夾角α為：α=360°/M；

步驟S14，所述處理器100對該預估位置120進行校正，具體地，所述步驟S14包括：

步驟S141，所述處理器100在該目標區域103內定義間隔距離為H的多個點，計算每個點與該室內地圖101上的牆壁105之間的第二距離資料d，其中，所述第二距離資料d包括N個分別沿著第1方向、第2方向…第N方向的第二距離值d1、d2…dN，且M≧N≧2；以及

步驟S142，所述處理器100將所述第二距離資料d與所述第一距離資料D進行比較，如果滿足所述第二距離資料d與所述第一距離資料D相互一致的點即為該目標物12的實際位置122。

所述步驟S12中，本實施例中，所述目標區域103為以該預估位置120為圓心的圓形區域。

所述步驟S13中，本實施例中，M=4，所述第1方向、第2方向、第3方向、第4方向方向分別對應方向東、北、西和南。

所述步驟S14中，參見圖2，當N=4時，所述每個點的第二距離資料d也包括四個分別沿+X方向、+Y方向、-X方向以及-Y方向測量得到的第二距離值d1、d2、d3以及d4。可以理解，N值越大，計算的第二距離資料d的距離值越多，對比的次數也越多，得到的實際位置122的精度就越高，但是計算和處理的工作量也越大。優選地，本實施例中，先取N=2，然後判斷滿足所述第二距離資料d與所述第一距離資料D相互一致的點的個數是否為1，如果是，則該點作為目標物12的實際位置122，如果否，則取N=N+1，繼續判斷。如果N﹤M時，得到滿足所述第二距離資料d與所述第一距離資料D相互一致的唯一點，則該唯一點作為目標物12的實際位置。如果N=M時，仍然無法確定滿足所述第二距離資料d與所述第一距離資料D相互一致的唯一點，則，進入步驟S15，直到只有一個點滿足所述第二距離資料d與所述第一距離資料D相互一致的條件為止。

所述步驟S14中，計算第二距離資料d時，該目標區域103內選擇的點越多，得到的實際位置122的精度就越高，但是計算和處理的工作量也越大。優選地，所述目標區域103內選擇的多個點之間的距離H等於所述距離感應器精度S。所述第二距離資料d與所述第一距離資料D相互一致指第一距離值D與對應的第二距離值d之間的距離差小於等於所述距離感應器精度S，即，∣D-d∣≦S。

實施例2

請參閱圖4，本發明實施例2提供的採用室內定位系統10進行室內定位的方法包括以下步驟：

步驟S141，所述處理器100計算目標區域103內每個點在第1方向上距離牆壁105的距離d1，且將所有d1=D1的點連起來得到第1線條130；以及

步驟S142，所述處理器100計算目標區域103內每個點在第2方向上距離牆壁105的距離d2，且將所有d2=D2的點連起來得到第2線條132，該第2線條132和第1線條130的公共點即為實際位置122。

本發明實施例2的方法與本發明實施例1的方法基本相同，其區別在於，步驟S14中，先確定第1線條130和第2線條132，再通過該第1線條130和第2線條132的公共點確定實際位置122。本實施例中，所述第1方向為東，第2方向為北。可以理解，所述室內地圖101的牆壁105和牆壁105可以為圖4所示的直線，也可以為圖5所示的曲線或折線。

實施例3

請參閱圖5，本發明實施例3提供的採用室內定位系統10進行室內定位的方法包括以下步驟：

步驟S141，所述處理器100將室內地圖101的牆壁105沿著第1方向的反方向平移距離D1後位於該目標區域103內的部分定義為第1線條130；以及

步驟S142，所述處理器100將室內地圖101的牆壁105沿著第2方向的反方向平移距離D2後位於該目標區域103內的部分定義為第2線條132，該第2線條132和第1線條130的公共點即為實際位置122。

本發明實施例3的方法與本發明實施例2的方法基本相同，其區別在於，步驟S14中，所述第1線條130和第2線條132通過移動牆壁105的方式確定。本實施例中，所述第1方向為東，第2方向為北。

實施例4

請參閱圖6，本發明實施例4提供的採用室內定位系統10進行室內定位的方法包括以下步驟：

步驟S141，所述處理器100計算目標區域103內每個點在第1方向上距離牆壁105的距離d1，且將所有d1=D1的點連起來得到第1線條130；

步驟S142，所述處理器100計算目標區域103內每個點在第2方向上距離牆壁105的距離d2，且將所有d2=D2的點連起來得到第2線條132；

步驟S143，所述處理器100計算目標區域103內每個點在第3方向上距離第三牆壁105的距離d3，且將所有d3=D3的點連起來得到第3線條134，該第3線條134、第2線條132和第1線條130的公共點即為實際位置122。

本發明實施例4的方法與本發明實施例2的方法基本相同，其區別在於，該第2線條132和第1線條130的具有兩個公共點，且進一步確定一第3線條134，並將該第3線條134、第2線條132和第1線條130的公共點作為實際位置122。本實施例中，所述第1方向為東，第2方向為北，第3方向為西。本發明實施例4中確定所述第3線條134、第2線條132和第1線條130的方法也可以採用本發明實施例3的移動牆壁105的方式。

可以理解，如果該第3線條134、第2線條132和第1線條130的公共點個數仍然大於1，則需要選擇第4方向計算確定第4線條，並繼續確認。也就是說，只要第1線條130至第N線條的公共點個數大於1，則選擇N=N+1，繼續選擇第N方向計算確定的第N線條，並繼續確認。如果N﹤M時，滿足所有線條只有一個公共點，則該公共點作為目標物12的實際位置。如果N=M時，仍然無法滿足所有線條只有一個公共點，則，進入步驟S15，直到滿足所有線條只有一個公共點為止。

實施例5

請參閱圖7，本發明實施例5提供的採用室內定位系統10進行室內定位的方法包括以下步驟：

步驟S142，所述處理器100計算該第1線條130上每個點在第2方向上距離牆壁105的距離d2，且將d2=D2的點作為實際位置122。

本發明實施例5的方法與本發明實施例2的方法基本相同，其區別在於，步驟S142中，僅計算該第1線條130上每個點在第2方向上距離牆壁105的距離d2，而非整個目標區域103的每個點。本實施例中，所述第1方向為東，第2方向為北。本發明實施例5中確定所述第1線條130的方法也可以採用本發明實施例3的移動牆壁105的方式。可以理解，本發明實施例5的計算過程簡單，計算量減小。

實施例6

請參閱圖8，本發明實施例6提供的採用室內定位系統10進行室內定位的方法包括以下步驟：

步驟S142，所述處理器100計算該第1線條130上每個點在第2方向上距離牆壁105的距離d2，且得到兩個d2=D2的點；以及

步驟S143，所述處理器100計算該兩個d2=D2的點在第3方向上距離第三牆壁105的距離d3，且將d3=D3的點作為實際位置122。

本發明實施例6的方法與本發明實施例5的方法基本相同，其區別在於，步驟S142中，得到兩個d2=D2的點，且進一步通過距離d3來確定實際位置122。本實施例中，所述第1方向為東，第2方向為北，第3方向為西。可以理解，如果滿足d3=D3的點的個數大於1，則需要選擇第4方向計算所有d3=D3的點在第4方向的距離d4，並繼續判斷。也就是說，只要滿足dN=DN的點的個數大於1，則選擇N=N+1，繼續判斷是否所有滿足dN=DN的點只有一個。如果N﹤M時，得到滿足dN=DN條件的唯一點，則該唯一點作為目標物12的實際位置。如果N=M時，仍然無法確定滿足dN=DN條件的唯一點，則，進入步驟S15，直到只有一個點滿足dN=DN條件為止。

可以理解，所述室內定位方法既可以應用於商場、辦公室、倉庫、車間等頂部封閉的室內場所，也可以應用於足球場、棒球場等頂部開放的室外場所，只要確保該場所的周圍邊界有建築包圍且該距離感測器的功率足夠大使其能傳送到周圍邊界即可。

本發明提供的室內定位方法與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：通過航位元推測法得到目標物12的預估位置120，然後採用測距法對該預估位置120進行校正，既克服了單獨採用附近測距法或圖像定位法的工作量大和成本高的缺點，又彌補了單獨採用航位推測法帶來的無法對積累的誤差進行校正的不足。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10‧‧‧室內定位系統

100‧‧‧處理器

101‧‧‧室內地圖

102‧‧‧陀螺儀

103‧‧‧目標區域

104‧‧‧數字羅盤

105‧‧‧牆壁

106‧‧‧加速計

107‧‧‧建築

108‧‧‧距離感應器

12‧‧‧目標物

120‧‧‧預估位置

122‧‧‧實際位置

124‧‧‧起始位置

126‧‧‧移動方向

130‧‧‧第1線條

132‧‧‧第2線條

134‧‧‧第3線條

無

101‧‧‧室內地圖

103‧‧‧目標區域

105‧‧‧牆壁

107‧‧‧建築

12‧‧‧目標物

120‧‧‧預估位置

122‧‧‧實際位置

Claims

一種室內定位方法，其改良在於，該方法包括以下步驟：
步驟S10，將一室內定位系統安裝在一待定位的目標物上，該室內定位系統包括：一陀螺儀、一數字元羅盤、一加速計、一測距儀以及一處理器，且所述處理器內存儲有該目標物所在建築的室內地圖；
步驟S11，通過所述陀螺儀、數字元元羅盤和加速計，採用航位元推測法對該目標物預定位元，從而得到該目標物在該室內地圖上的預估位置，並將該預估位置發送至所述處理器；
步驟S12，所述處理器在該室內地圖上選擇一個小於該室內地圖的目標區域，且該預估位置位於該目標區域內；
步驟S13，採用所述距離感應器測量該目標物與該目標物所在建築的牆壁之間的第一距離資料D，並將該第一距離資料D發送至所述處理器，其中，所述第一距離資料D包括M個分別沿著第1方向、第2方向…第M方向的第一距離值D1、D2 … DM，M=4，且所述第1方向，第2方向，第3方向為，第4方向中相鄰兩個方向之間的夾角α為：α=360°/M；
步驟S14，所述處理器根據該目標區域內的點與該室內地圖上的牆壁之間的第二距離資料d以及該第一距離資料D對該估位置進行校正，判斷該目標區域內是否具有一滿足該第二距離資料d與所述第一距離資料D相互一致的唯一點，如果是，則該唯一點即為該目標物的實際位置，如果否，則進入步驟S15；以及
步驟S15，取M=2×M，並返回步驟S13。
根請求項1所述的室內定位方法，其中，所述步驟S12中，所述目標區域為以該預估位置為幾何中心的圓形區域、三角形區域、方形區域或N邊形區域，其中N≧5；且所述+X方向、+Y方向、-X方向以及-Y方向分別對應方向東、北、西和南。
根據請求項1所述的室內定位方法，其中，所述步驟S12中，所述目標區域為以起始位置為端點且與移動方向的夾角分別為+α和-α的兩條射線與以該預估位置為圓心半徑為r的圓弧共同定義的區域，其中，r=vt，v表示所述陀螺儀、數字元元羅盤和加速計對的該目標物的速度誤差，α表示方向誤差，t表示該目標物從起始位置移動至該預估位置的時間。
根據請求項1所述的室內定位方法，其中，所述步驟S14包括：
步驟S141，所述處理器在該目標區域內定義間隔距離為H的多個點，計算每個點與該室內地圖上的牆壁之間的第二距離資料d，其中，所述第二距離資料d包括N個分別沿著第1方向、第2方向…第N方向的第二距離值d1、d2…dN，且N=2；
步驟S142，然後判斷滿足所述第二距離資料d與所述第一距離資料D相互一致的點的個數是否為1，如果是，則該點作為目標物的實際位置，如果否，則進入步驟S143；
步驟S143，取N=N+1，計算每個點與該室內地圖上的牆壁之間的第二距離資料dN，繼續判斷滿足所述第二距離資料d與所述第一距離資料D相互一致的點的個數是否為1，如果是，則該點作為目標物的實際位置，如果否，則進入步驟S144；以及
步驟S144，判斷如果N＜M，則返回步驟S143，如果N=M，則進入步驟S15。
根據請求項4所述的室內定位方法，其中，所述目標區域內定義的多個點之間的距離H等於所述距離感應器S；所述第二距離資料d與所述第一距離資料D相互一致指第一距離值D與對應的第二距離值d之間的距離差小於等於所述距離感應器精度精度S，即，∣D-d∣≦S。
根據請求項1所述的室內定位方法，其中，所述步驟S14包括：
步驟S141，取N=2，所述處理器計算目標區域內每個點在第1方向上距離牆壁的距離d1，且將所有d1=D1的點連起來得到第1線條；
步驟S142，所述處理器計算目標區域內每個點在第2方向上距離牆壁的距離d2，且將所有d2=D2的點連起來得到第2線條；
步驟S143，判斷該第2線條和第1線條的公共點個數是否等於1，如果是，則將該公共點作為實際位置，如果否則進入步驟S144；
步驟S144，取N=N+1，選擇第N方向計算距離dN確定第N線條，判斷該第1線條、第2線條…第N線條的公共點個數是否等於1，如果是，則將該公共點作為實際位置，如果否，則進入步驟S145；以及
步驟S145，判斷如果N＜M，則返回步驟S144，如果N=M，則進入步驟S15。
根據請求項1所述的室內定位方法，其中，所述步驟S14包括：
步驟S141，取N=2，所述處理器將室內地圖的牆壁沿著第1方向的反方向平移距離D1後位於該目標區域內的部分定義為第1線條；
步驟S142，所述處理器將室內地圖的牆壁沿著第2方向的反方向平移距離D2後位於該目標區域內的部分定義為第2線條；
步驟S143，判斷該第2線條和第1線條的公共點個數是否等於1，如果是，則將該公共點作為實際位置，如果否則進入步驟S144；
步驟S144，取N=N+1，將室內地圖的牆壁沿著第N方向的反方向平移距離DN後位於該目標區域內的部分定義為第N線條，判斷該第1線條、第2線條…第N線條的公共點個數是否等於1，如果是，則將該公共點作為實際位置，如果否，則進入步驟S145；以及
步驟S145，判斷如果N＜M，則返回步驟S144，如果N=M，則進入步驟S15。
根據請求項1所述的室內定位方法，其中，所述步驟S14包括：
步驟S141，取N=2，所述處理器計算目標區域內每個點在第1方向上距離牆壁的距離d1，且將所有d1=D1的點連起來得到第1線條；
步驟S142，所述處理器計算該第1線條上每個點在第2方向上距離牆壁的距離d2，且得到d2=D2的點；
步驟S143，判斷該d2=D2的點的個數是否等於1，如果是，則將該d2=D2的點作為實際位置，如果否則進入步驟S144；
步驟S144，取N=N+1，計算所有d(N-1)=D(N-1)的點在第N方向上距離牆壁的距離dN，且得到dN=DN的點，判斷該dN=DN的點的個數是否等於1，如果是，則將該dN=DN的點作為實際位置，如果否，則進入步驟S145；以及
步驟S145，判斷如果N＜M，則返回步驟S144，如果N=M，則進入步驟S15。
根據請求項1所述的室內定位方法，其中，所述步驟S14包括：
步驟S141，取N=2，所述處理器將室內地圖的牆壁沿著第1方向的反方向平移距離D1後位於該目標區域內的部分定義為第1線條；
步驟S142，所述處理器計算該第1線條上每個點在第2方向上距離牆壁的距離d2，且得到d2=D2的點；
步驟S143，判斷該d2=D2的點的個數是否等於1，如果是，則將該d2=D2的點作為實際位置，如果否則進入步驟S144；
步驟S144，取N=N+1，計算所有d(N-1)=D(N-1)的點在第N方向上距離牆壁的距離dN，且得到dN=DN的點，判斷該dN=DN的點的個數是否等於1，如果是，則將該dN=DN的點作為實際位置，如果否，則進入步驟S145；以及
步驟S145，判斷如果N＜M，則返回步驟S144，如果N=M，則進入步驟S15。
一種室內定位方法，其改良在於，該方法包括以下步驟：
步驟S10，將一室內定位系統安裝在一待定位的目標物上，該室內定位系統包括：一陀螺儀、一數字元羅盤、一加速計、一測距儀以及一處理器，且所述處理器內存儲有該目標物所在建築的室內地圖；
步驟S11，通過所述陀螺儀、數字元元羅盤和加速計，採用航位元推測法對該目標物預定位元，從而得到該目標物在該室內地圖上的預估位置，並將該預估位置發送至所述處理器；
步驟S12，所述處理器在該室內地圖上選擇一個小於該室內地圖的目標區域，且該預估位置位於該目標區域內；
步驟S13，採用所述距離感應器測量該目標物與該目標物所在建築的牆壁之間的第一距離資料D，並將該第一距離資料D發送至所述處理器，其中，所述第一距離資料D包括M個分別沿著第1方向、第2方向…第M方向的第一距離值D1、D2 … DM，M=2，且所述第1方向和第2方向之間的夾角為90°；
步驟S14，所述處理器根據該目標區域內的點與該室內地圖上的牆壁之間的第二距離資料d以及該第一距離資料D對該估位置進行校正，判斷該目標區域內是否具有一滿足該第二距離資料d與所述第一距離資料D相互一致的唯一點，如果是，則該唯一點即為該目標物的實際位置，如果否，則進入步驟S15；以及
步驟S15，增加M值，並返回步驟S13。
根據請求項10所述的室內定位方法，其中，所述第1方向和第2方向中的至少一個垂直於所述建築的牆壁，且所述增加M值的方法為M=M+A，且A為自然數，或M=B×M，且B為大於1的自然數。
一種室內定位系統，其改良在於，其包括：一陀螺儀、一數字元羅盤、一加速計、一測距儀以及一處理器，且所述處理器內存儲有該目標物所在建築的室內地圖；所述陀螺儀、數字元元羅盤和加速計用於對該目標物進行預定位元，從而得到該目標物在該室內地圖上的預估位置；所述距離感應器用於測量該目標物與圍繞該目標物的牆壁之間的第一距離資料D；所述處理器包括一校正模組根據所述第一距離資料D對所述預估位置進行校正，且該校正方法為如請求項1至11任意一項所述的方法。