[發(fā)明專利]基于智能手機(jī)傳感器與聲波定位相結(jié)合的室內(nèi)定位方法

在審

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• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112378407A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王帥帥;賈學(xué)東;陳國軍;朱蕊;何婷;張志龍;艾致遠(yuǎn);陳琦;魏暉;王文瑜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍戰(zhàn)略支援部隊(duì)信息工程大學(xué);鄭州信大先進(jìn)技術(shù)研究院;鄭州艾普世科技有限公司
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 鄭州金成知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 41121
• 代理人: 郭增欣

本發(fā)明公開了一種基于智能手機(jī)傳感器與聲波定位相結(jié)合的室內(nèi)定位方法，網(wǎng)格化室內(nèi)空間，并建立相應(yīng)的坐標(biāo)系；通過智能手機(jī)上的內(nèi)置傳感器獲取用戶的運(yùn)動矢量，并估算出用戶行走的路徑；智能手機(jī)上的語音模塊接收發(fā)射裝置發(fā)射的聲音信號，并對收到的聲音信號進(jìn)行解析，獲取發(fā)射裝置位置信息和發(fā)射時(shí)間；根據(jù)收到聲音信號的時(shí)間，獲取發(fā)出及接收的時(shí)間差，計(jì)算智能手機(jī)與發(fā)射裝置之間的距離；根據(jù)定位終端與多個(gè)發(fā)射裝置之間的距離，并結(jié)合發(fā)射裝置的位置信息，對用戶行走的路徑進(jìn)行不斷的修正，最終獲取實(shí)時(shí)位置信息，并在智能手機(jī)上進(jìn)行顯示；本發(fā)明通過手機(jī)上的傳感器獲取運(yùn)動矢量，得出運(yùn)動路徑，結(jié)合聲波定位對誤差進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及室內(nèi)定位領(lǐng)域，特別是涉及一種基于智能手機(jī)傳感器與聲波定位相結(jié)合的室內(nèi)定位方法。

背景技術(shù)：

隨著城市現(xiàn)代化地快速發(fā)展，大型建筑物的不斷增加，人們超過80%的時(shí)間在室內(nèi)度過。室內(nèi)位置服務(wù)的需求在快速增加。人員物品的管理，消防員在火災(zāi)現(xiàn)場的導(dǎo)航，智能交通，機(jī)場人員引導(dǎo)，老人的健康輔助系統(tǒng)，精準(zhǔn)營銷，社交網(wǎng)絡(luò)，虛擬現(xiàn)實(shí)游戲等方面都需要室內(nèi)定位服務(wù)。因此，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、可靠、實(shí)時(shí)的室內(nèi)定位，具有非常重要的科學(xué)意義和社會應(yīng)用價(jià)值。

室內(nèi)定位技術(shù)經(jīng)過近幾年的發(fā)展已有了較為成熟的方法理論，比如基于紅外線、Wi-Fi、超寬帶(UWB)、藍(lán)牙、RFID、慣性導(dǎo)航等室內(nèi)定位技術(shù)。但對于很多要求全覆蓋的商業(yè)應(yīng)用來說仍有許多亟待解決的問題。例如，紅外線定位易受室內(nèi)燈光影響，且造價(jià)較高；超聲波定位法所需的底層硬件設(shè)備要求高，成本大；射頻識別定位技術(shù)難點(diǎn)在于建立理論傳播模型，不同的室內(nèi)環(huán)境需建立不同的理論傳播模型，可擴(kuò)展性不強(qiáng)；超寬帶定位技術(shù)受多徑效應(yīng)影響較大，室內(nèi)環(huán)境下信道環(huán)境變化易使測距結(jié)果產(chǎn)生較大偏差。室內(nèi)定位研究未來的發(fā)展將以實(shí)現(xiàn)高精度、穩(wěn)定、低成本、方便可行的定位系統(tǒng)為目標(biāo)。

目前智能手機(jī)的普及率已非常高,它幾乎相當(dāng)于人的一個(gè)新器官,隨身攜帶,并具有多種傳感器，可利用這一特點(diǎn)結(jié)合室內(nèi)聲波定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)人員的室內(nèi)定位。目前的智能手機(jī)內(nèi)置傳感器包括GPS、BDS、WiFi、藍(lán)牙、加速度傳感器、麥克風(fēng)、電子羅盤、磁強(qiáng)度感應(yīng)器、陀螺儀、慣性感應(yīng)器、重力感應(yīng)器等。基于擴(kuò)頻聲波降低了硬件需求、安裝使用方便、不受光線煙霧影響、時(shí)間信息觀察直觀、抗電磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，通過利用智能手機(jī)上的內(nèi)置傳感器獲取用戶的運(yùn)動矢量，并估算出用戶行走的路徑，并結(jié)合聲波的定位技術(shù)對產(chǎn)生的誤差進(jìn)行不斷的修正，從而實(shí)現(xiàn)室內(nèi)高精度定位的基于智能手機(jī)傳感器與聲波定位相結(jié)合的室內(nèi)定位方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于智能手機(jī)傳感器與聲波定位相結(jié)合的室內(nèi)定位方法，其特征是：步驟一、網(wǎng)格化室內(nèi)空間，并建立相應(yīng)的坐標(biāo)系；

步驟二、通過智能手機(jī)上的內(nèi)置傳感器獲取用戶的運(yùn)動矢量，并估算出用戶行走的路徑；

步驟三、智能手機(jī)上的語音模塊接收發(fā)射裝置發(fā)射的聲音信號，并對收到的聲音信號進(jìn)行解析，獲取發(fā)射裝置位置信息和發(fā)射時(shí)間；

步驟四、根據(jù)收到聲音信號的時(shí)間，獲取發(fā)出聲音信號及接收聲音信號的時(shí)間差，然后計(jì)算智能手機(jī)與發(fā)射裝置之間的距離；

步驟五、根據(jù)定位終端與多個(gè)發(fā)射裝置之間的距離，并結(jié)合發(fā)射裝置的位置信息，對用戶行走的路徑進(jìn)行不斷的修正，最終獲取高精度的實(shí)時(shí)位置信息，并在智能手機(jī)上進(jìn)行顯示。

進(jìn)一步的，所述運(yùn)動矢量的獲取方法為：利用智能手機(jī)上的加速度傳感器和電子羅盤來采集用戶行走的步數(shù)、航向以及步長的數(shù)據(jù)，利用重力感應(yīng)器感知智能手機(jī)的上下移動情況，通過對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并結(jié)合時(shí)間信息，得到智能手機(jī)的運(yùn)動矢量。

進(jìn)一步的，所述行走的路徑利用航跡推測法計(jì)算出。

進(jìn)一步的，所述發(fā)射裝置對聲波信號進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，并融合發(fā)射裝置的位置信息后進(jìn)行發(fā)射。