[發明專利]定位設備和用于定位的方法

在審

• 申請號: 201680006107.4
• 申請日: 2016-01-15
• 公開（公告）號: CN107110654A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 康斯坦丁·克利普;約納斯·維拉雷特;黑爾格·羅澤;伊利亞·拉杜施
• 申請（專利權）人: 弗勞恩霍夫應用研究促進協會
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 丁永凡,周濤

技術領域

本發明涉及一種具有權利要求1的特征的定位設備和一種具有權利要求10的特征的用于定位的方法。

背景技術

在近些年由于例如在汽車中導航設備的大量使用，人員和/或設備的定位的意義而日益重要。

但，在建筑物(例如商場、機場、工廠、辦公大樓、車站)之內，尚沒有滿足對建筑物內定位的要求的解決方案獲得成功。日常要使用的建筑物內定位系統要：

·利用盡可能少的附加基礎設施就足夠。

·具有大約兩米的定位精度。

·能夠實時提供定位，即位置。

·相對有利地安置和維護。

多種現有解決方案并不同時滿足全部提到的點。多種解決方案基于路由器接收到的信號強度與預先測量的“信號強度指紋”圖的比較。此外，在這些解決方案中的問題是，在一個位置處的信號強度關于時間波動，例如由于干擾。因此，利用這些解決方案只能實現不令人滿意的處于合理的成本率的精度。

其他解決方案使用加速度和旋轉傳感器，以便例如確定用戶的步伐和其方向和跨度。使用計步器，但是還有腳力傳感器。在此，然而以已知的開始位置為前提條件或者已知的開始位置例如經由顆粒濾波器通過地圖信息在校準階段期間被確定。然而，所述校準階段只在相應的建筑物結構中并且在一定時間之后實現。

在此，另一廣泛的問題是確定與步伐相關的方向。運動方向通常借助指南針確定，這在大多數建筑物中由于地球磁場受金屬結構強烈偏轉而得到差的結果。其他解決方案使用旋轉傳感器，以便確定關于初始定向的方向。但是，由于測量誤差不可忽略，所述方向確定的精度隨時間減小。

此外，存在如下方式，所述方式將所測量的靜態磁場通過與磁場圖進行比較來根據指紋方法確定位置。然而，現存的解決方案具有如下缺點：使用的特征是與旋轉相關的。因此，必須足夠準確地知道設備在地球坐標系統中如何取向，這在實踐中通常不能以所需的精度實現。

發明內容

因此，目的在于，提供更精確工作的設備、系統和方法。

所述目的通過具有權利要求1的特征的定位設備來實現。

在此，使用三個彼此獨立地記錄數據的系統。

具有至少一個平移傳感器(例如，用于線性運動的傳感器，加速計，用于線性運動的慣性測量設備)和至少一個旋轉傳感器(例如，陀螺儀)的運動傳感器系統用于檢測作用于定位設備的線性運動變量或轉動運動變量。這尤其可以是線性加速度和/或轉動加速度，但是也可以是位置測量或速度測量。

至少一個磁力計設備用于檢測定位空間中的磁場數據，其中旋轉不變的磁性特征能夠借助于內部的或外部的數據處理設備從測量到的磁性的旋轉相關的原始數據中確定。通過使用旋轉不變的磁性特征，不必修正測量到的旋轉相關的磁場數據。借此，例如能夠將定位設備任意地在定位空間中保持空間取向，因為檢測到的磁場數據被減小至旋轉不變的數據。

機構用于確定定位設備在定位空間中的絕對位置。

通過集成的數據處理設備或與外部的數據處理設備的聯接裝置，存在運動傳感器系統的測量數據，以利用定位空間的至少一部分的預存儲的具有磁場參數的磁場圖、尤其利用旋轉不變的特征并且用于處理確定的絕對位置。

通過評估三個彼此獨立獲得的物理數據(例如運動數據，旋轉不變的磁場數據，并且例如無線電信標的無線信號)，能夠有效地實現定位設備在定位空間中的提高的定位精度(Ortungsgenauigkeit)。

在一個有利的實施方式中，至少一個平移傳感器、至少一個旋轉傳感器和/或至少一個磁力計設備構成為單軸的、雙軸的和/或三軸的測量機構。借此，能夠確定在平面中或在空間中沿著一維環境、例如走廊的取向和位置。

也有利的是，定位設備的一個實施方式構成為用于用戶的移動手持設備或便攜式設備。

為了計算旋轉不變的磁場數據，在一個實施方式中，借助運動傳感器系統來測量地球重力場的局部方向。

在一個實施方式中，為了獲得旋轉不變的特征，也能夠將測量到的磁場矢量投影到局部的地球重力場矢量的方向上。

在另一個有利的設計方案中，用于確定定位設備的絕對位置的機構具有用于接收無線信號、尤其在定位空間中的無線電信標的無線電數據的無線電模塊。

替選地或附加地，可能的是，用于確定定位設備的絕對位置的機構具有用于光學標記、尤其QR碼的評估機構。例如，在空間中的絕對位置能夠通過借助攝像機設備記錄QR碼來實現，以便確定絕對位置。