CN106358150B - 一种移动设备室内定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种移动设备的室内定位方法。利用NFC近场通信技术安全、快速、带宽高、能耗低的优势，将位置指纹数据存储于NFC标签当中，移动设备通过自带的NFC芯片读取标签中的位置指纹数据，获取到用户当前点的位置信息，初始化用户当前位置，通过移动设备的磁场感应器、加速度感应器，实时获取用户的前进方向和速度，依靠用户初始位置和传感器数据得出用户实时位置，实现在运动状态下的室内定位，利用GeoServer发布的瓦片地图服务，将用户实时位置显示在瓦片地图当中。上述方法实现了基于移动设备传感器的室内定位，具有定位精度较高、实时性强、操作简单便捷等优势。

Description

一种移动设备室内定位方法

技术领域

本发明涉及移动设备室内定位方法，具体涉及一种基于NFC、磁场感应器、加速度感应器的室内定位方法。

背景技术

在室内环境无法使用卫星定位时，使用室内定位技术作为卫星定位的辅助定位，解决卫星信号到达地面时较弱、不能穿透建筑物的问题，最终定位物体当前所处的位置。室内定位是指在室内环境中实现位置定位，主要采用无线通讯、、蓝牙、红外线、RFID、ZigBee和超声波等多种技术集成形成一套室内位置定位体系，从而实现人员、物体等在室内空间中的位置监控。基于无线通讯、基站定位的室内定位方式精度相对较低，基于RFID、ZigBee等技术的室内定位技术，可以满足用户静态的室内高精度定位，但是对动态的室内定位非常困难。

本发明中涉及到的名词解释。

NFC(Near Field Communication，NFC)近场通信技术是由非接触式射频识别(RFID)及互联互通技术整合演变而来，在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能，能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换，NFC采用主动和被动两种读取模式。

方向感应器是通过对力敏感的传感器，感受手机在变换姿势时，重心的变化，使手机光标变化位置从而实现选择的功能。手机重力感应技术：利用压电效应实现，简单来说是是测量内部一片重物(重物和压电片做成一体)重力正交两个方向的分力大小，来判定水平方向，目前方向感应器已经在移动设备设备中得到了广泛的使用。

GeoServer是OpenGIS Web服务器规范的J2EE实现，利用GeoServer可以方便的发布地图数据，允许用户对特征数据进行更新、删除、插入操作，通过GeoServer可以比较容易的在用户之间迅速共享空间地理信息。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术存在的问题，提供一种新的基于NFC芯片、磁场感应器、加速度感应器的室内定位方法。本发明所采用的技术方案如下：

移动设备室内定位方法，包括如下步骤：

步骤1：GeoServer发布地图服务，并建立位置指纹数据库，；

步骤2：移动设备通过NFC芯片获取位置指纹信息，初始化用户位置；

步骤3：移动设备传感器获取用户运动状态，实时计算用户位置；

步骤4：将用户实时位置显示在瓦片地图当中，以定位用户所在位置。

上述方案中，各步骤可采用如下具体实现方式：

所述的步骤1)具体包括：

1.1)写入指纹数据Tag到NFC芯片中，Tag作为指纹标签的唯一标识符，用于表征指纹标签的唯一元素，并且不记录任何位置信息；

1.2)在室内场景下，布设指纹标签；

1.3)通过GeoServer发布室内地图，并对布设的指纹标签进行采样，获取到所布设的指纹标签的坐标位置(λ_A，l_A)；

1.4)建立位置指纹数据库，并在指纹数据库中，关联指纹数据Tag和坐标数据(λ_A，l_A)。

所述的步骤2)具体包括：

2.1)移动设备触碰NFC标签，接收并解析标签中的位置指纹数据，得到该标签的位置指纹数据Tag；

2.2)移动设备向服务器端发送带有Tag信息的数据请求；

2.3)服务器接收客户端请求后，在指纹数据库中根据唯一标识的Tag信息，查询检索到该指纹标签在室内场景下的位置(λ_A，l_A)，并将该数据返回客户端；

2.4)客户端接收服务器传回的带有位置信息的坐标数据，解析生成初始化用户初始坐标。

所述的步骤3)包括：。

3.1)移动设备通过磁场感应器和加速度感应器获取到用户在上下、左右、前后的变化方向，取传感器获取到的前后变化方向Value[0]；

3.2)根据Value[0]判断用户行走方向θ；

3.3)记录起算时间t₁，获取当前时刻的瞬时时间t₂，加速度传感器沿手机前进方向的加速度为a，通过二次积分法计算t₁、t₂时间内用户行走距离S；

3.4)根据用户上一坐标(λ_A，l_A)和用户行走方向(θ)、行走距离S，通过下面公式，获取用户最新坐标(λ_B，l_B)，其中l_A＝l_B

本发明与现有技术相比具有有益效果：

第一，实现了在NFC获取静态高精度定位数据下，利用磁场感应器、加速度感应器的动态室内定位；

第二，该方法具有操作简单、便捷，工程化实施较为经济适用且定位精度相对较高，无需过多复杂辅助设备；

附图说明

图1为移动设备坐标轴；y轴方向代表左右旋转角度，x轴方向代表前后旋转角度，z轴方向代表前后旋转角度。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

一种移动设备室内定位方法流程包括：

步骤1：GeoServer发布地图服务，并建立位置指纹数据库；具体方法如下：

1.1)写入指纹数据Tag到NFC芯片中，Tag作为指纹标签的唯一标识符，表征指纹标签的唯一元素，不记录任何位置信息，方便指纹标签的重复使用；

1.2)在室内场景下，布设指纹标签；

1.3)通过GeoServer发布室内地图，并对布设的指纹标签进行采样，获取到所布设的指纹标签的坐标位置(λ_A，l_A)；

1.4)建立位置指纹数据库，并在指纹数据库中，关联指纹数据Tag和坐标数据(λ_A，l_A)；

步骤2：移动设备通过NFC芯片获取位置指纹信息，初始化用户位置；具体方法如下：

2.1)移动设备触碰NFC标签，接收并解析标签中的位置指纹数据，得到该标签的位置指纹数据Tag；

2.2)移动设备向服务器端发送带有Tag信息的数据请求；

2.3)服务器接收客户端请求后，在指纹数据库中根据唯一标识的Tag信息，查询检索到该指纹标签在室内场景下的位置(λ_A，l_A)，并将该数据返回客户端；

2.4)客户端接收服务器传回的带有位置信息的坐标数据，解析生成初始化用户初始坐标；

步骤3：移动设备传感器获取用户运动状态，实时计算用户位置；具体如下：

3.1)移动设备通过磁场感应器和加速度感应器获取到用户在上下、左右、前后的变化方向，取传感器获取到的前后变化方向即Z轴的角度Value[0]；

3.2)根据Value[0]判断用户行走方向θ(Value[0]的数据范围为[-180,180]，0表示正北，90表示正东，180/-180表示正南，-90表示正西)；

3.3)获取用户行走距离S。记录起算时间t₁，获取当前时刻的瞬时时间t₂，加速度传感器y轴方向(即手机前进方向)的加速度a，通过二次积分法计算t₁、t₂时间内，用户行走距离S；

3.4)根据用户上一坐标(λ_A，l_A)和用户行走方向(θ)、行走距离S，通过下面公式，获取用户最新坐标(λ_B，l_B)，其中l_A＝l_B。(λ_B，l_B)可根据几何关系进行求解，一种解法如下：

M为最新坐标与原点的距离。

步骤4：将用户实时位置显示在瓦片地图当中，实现定位。

Claims (1)

1.一种移动设备室内定位方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：GeoServer发布地图服务，并建立位置指纹数据库，具体包括：

1.1)写入指纹数据Tag到NFC芯片中，Tag作为指纹标签的唯一标识符，用于表征指纹标签的唯一元素，并且不记录任何位置信息；

1.2)在室内场景下，布设指纹标签；

1.3)通过GeoServer发布室内地图，并对布设的指纹标签进行采样，获取到所布设的指纹标签的坐标位置

1.4)建立位置指纹数据库，并在指纹数据库中，关联指纹数据Tag和坐标数据

步骤2：移动设备通过NFC芯片获取位置指纹信息，初始化用户位置，具体包括：

2.1)移动设备触碰NFC标签，接收并解析标签中的位置指纹数据，得到该标签的位置指纹数据Tag；

2.2)移动设备向服务器端发送带有Tag信息的数据请求；

2.3)服务器接收客户端请求后，在指纹数据库中根据唯一标识的Tag信息，查询检索到该指纹标签在室内场景下的位置并将该数据返回客户端；

2.4)客户端接收服务器传回的带有位置信息的坐标数据，解析生成初始化用户初始坐标；

步骤3：移动设备传感器获取用户运动状态，实时计算用户位置，具体包括：

3.1)移动设备通过磁场感应器和加速度感应器获取到用户在上下、左右、前后的变化方向，取传感器获取到的前后变化方向Value[0]；

3.2)根据Value[0]判断用户行走方向θ；

3.3)记录起算时间t₁，获取当前时刻的瞬时时间t₂，加速度传感器沿手机前进方向的加速度为a，通过二次积分法计算t₁、t₂时间内用户行走距离S；

3.4)根据用户上一坐标和用户行走方向θ、行走距离S，通过下面公式，获取用户最新坐标其中l_A＝l_B

M为最新坐标与原点的距离；

步骤4：将用户实时位置显示在瓦片地图当中，以定位用户所在位置。