CN101324435A - 一种获得方向信息的方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种获得方向信息的方法和装置，可以通过简单的设备和操作测量到正确的方向以供用户使用，而且方向的测量不受外部磁场环境的干扰。其技术方案为：方法包括：获得所在位置的当地经纬度信息；获得所在位置的当地时间信息；根据所在位置的当地经纬度信息和当地时间信息计算出当地此时的观察参照物在天空中的相对位置，将相对于预设方向的角度记为α；测量标记在该观察参照物的作用下形成影子，测量该测量标记的影子位置，将该测量标记的影子相对一个固定方向的角度记为β；计算该预设方向相对该固定方向的角度为180°－α+β，从而获得所在位置的方向信息。本发明应用于方向辨识设备领域。

Description

一种获得方向信息的方法与装置

技术领域

本发明涉及一种实现方向指示功能的方法与装置，尤其涉及一种利用天文学算法获得方向信息的方法与装置。

背景技术

对方向的确认在野外活动、旅游以及运输等活动中是十分重要的。在这些活动中如果错误的判断了方向，不仅可能会消耗更多的人力、物力及时间，在一些情况下还可能造成人员损失。对于方向的辨认，指南针是一种重要的导航工具，甚至在GPS中也会用到。

一般在未知地点对于方向的判断方法有两种：一种是利用地球磁场，另一种是利用天文学方法。图1示出了利用地球磁场确定方向的原理，请参见图1，地球的磁场具有明确的方向性，图1是地球某一点的地球磁场向量He的三维图，其中x和y轴与地球表面平行，z轴垂直指向下。指南针的基本任务就是测量磁场北极(图中的Heh，即地球磁场的水平分量)与前进方向(x)的夹角(方位角α)，图1中的α是从磁场的北极顺时针计算的(比如东是90°，西是270°)。磁倾角δ是地球磁场向量与水平面的夹角(比如赤道处为0，极点处达到±90°)。磁偏角λ是地理北极与磁场北极间的夹角，与地球的实际位置有关。

电子指南针将替代旧的针式指南针或罗盘指南针，因为电子指南针全部采用固态的元件，还可以简单地和其他电子系统接口。电子指南针系统中磁场传感器的磁阻技术是最佳的解决方法，和现在很多电子指南针还在使用的磁通量闸门传感器相比较，磁阻技术不需要绕线圈而且可以用IC生产过程(IC-like process)生产，是一个更值得使用的解决方案。由于磁阻有高灵敏度，甚至比这个应用范围中的霍尔元件更好。

但是无论是电子指南针、针式指南针还是罗盘指南针，都需要利用地球磁场确定方向。电子指南针利用地球磁场确定方向时需要专门的传感器，而且由于地球磁场方向与地理方向之间存在偏差，需要特定的校正。而且在一些特殊地点，比如磁铁矿附件，利用地球磁场确定方向就会失效。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种获得方向信息的方法，可以通过简单的设备和操作测量到正确的方向以供用户使用，而且方向的测量不受外部磁场环境的干扰。

本发明的另一目的在于提供了一种获得方向信息的装置，测量过程不受外部磁场环境的干扰，而且设备结构简单，操作方便。

本发明的技术方案为：本发明提出了一种获得方向信息的方法，能够计算出所在位置的方向信息，包括：

获得所在位置的当地经纬度信息；

获得所在位置的当地时间信息；

根据所在位置的当地经纬度信息和当地时间信息计算出当地此时的观察参照物在天空中的相对位置，将相对于预设方向的角度记为α；

测量标记在该观察参照物的作用下形成影子，测量该测量标记的影子位置，将该测量标记的影子相对一个固定方向的角度记为β；

计算该预设方向相对该固定方向的角度为180°-α+β，从而获得所在位置的方向信息。

上述的获得方向信息的方法，其中，对该测量标记在该观察参照物作用下所形成的影子位置的测量步骤进一步包括：

水平放置设有图像传感器的手持设备，同时将该测量标记固定在与该图像传感器垂直的位置；

利用该图像传感器获得该测量标记在该观察参照物作用下所形成的影子，以作为图像信息的输入；

统计图像信息中的光强分布；

提取图像中影子的形状；

提取影子形状的中心线位置；

计算该影子形状的中心线与该手持设备的固定方向的夹角β。

上述的获得方向信息的方法，其中，对该测量标记在该观察参照物作用下所形成的影子位置的测量步骤进一步包括：

用户利用输入设备标记该测量标记的影子在屏幕上的两个位置，记录该两个输入位置；

设该手持设备的固定方向的位置在x轴，其对应垂直位置为y轴，该两个输入位置为(x1，y1)和(x2，y2)，计算该测量标记的影子与该手持设备的固定方向的夹角β为： $\mathrm{\β}={\mathrm{tg}}^{-1}\frac{y1-y2}{x1-x2}.$

上述的获得方向信息的方法，其中，对该测量标记在该观察参照物作用下所形成的影子位置的测量步骤进一步包括：

在屏幕上显示一个方向标记；

该方向标记在用户控制下指向该观察参照物方向，将该方向标记此时相对于该固定方向的角度记为q；

计算该测量标记的影子与该手持设备的固定方向的夹角β为：β＝-q。

上述的获得方向信息的方法，其中，该接收所在位置的当地经纬度信息的方式包括用户输入、查询当地信息、网上搜索或者GPS接收获得。

上述的获得方向信息的方法，其中，该接收所在位置的当地时间信息的方式包括用户输入、查询当地信息、GPS接收获得。

上述的获得方向信息的方法，其中，该测量标记是细长的上下均匀的柱体或者平面上开有上下均匀的细缝的柱体。

上述的获得方向信息的方法，其中，该预设方向为正北方向。

上述的获得方向信息的方法，其中，该固定方向为手持设备的正面中轴线方向。

上述的获得方向信息的方法，其中，通过水平仪水平放置该手持设备。

上述的获得方向信息的方法，其中，该观察参照物在白天可以是太阳，在晚上可以是月球。

上述的获得方向信息的方法，其中，该方法还包括：

在手持设备上指示方向信息。

基于上述的方法，本发明还提出了一种获得方向信息的装置，能够计算出所在位置的方向信息，该装置包括：

当地信息接收模块，获得所在位置的当地经纬度信息和当地时间信息；

角度计算模块，连接该当地信息接收模块，根据所在位置的当地经纬度信息和当地时间信息计算出当地此时的观察参照物在天空中的位置，将相对于预设方向的角度记为α；

测量标记，安装在装置表面，在测量方向信息时与装置表面垂直；

位置传感器，安装在装置表面，该测量标记在该观察参照物的作用下所形成的影子被该传感器接收；

角度测量模块，连接该位置传感器，根据位置传感器传输来的图像信息计算出该测量标记的影子相对一个固定方向的角度，记为β；

方向计算模块，连接该角度计算模块和该角度测量模块，接收观察参照物在天空中相对于预设方向的角度α和测量标记的影子相对一个固定方向的角度β，计算所在位置的该预设方向相对于该固定方向的角度为180°-α+β，从而获得所在位置的方向信息。

上述的获得方向信息的装置，其中，该装置还包括：

显示模块，连接该方向计算模块，将所在位置的方向信息指示输出。

上述的获得方向信息的装置，其中，该位置传感器是图像传感器，该角度测量模块进一步包括：

光强分布统计单元，统计图像信息中的光强分布；

影子形状提取单元，根据光强分布提取图像中影子的形状；

中心线位置提取单元，提取影子形状的中心线位置；

夹角计算单元，计算影子形状的中心线与装置的固定方向的夹角β。

上述的获得方向信息的装置，其中，该位置传感器是具有输入功能的屏幕，该角度测量模块进一步包括：

输入位置标记单元，利用输入设备标记该测量标记在该观察参照物作用下形成的影子在屏幕上的两个位置，将装置固定方向的位置设为x轴，其对应的垂直位置为y轴，将该两个位置在坐标系中的点分别记录为(x1，y1)和(x2，y2)；

夹角计算单元，计算该测量标记的影子与该装置固定方向的夹角β为： $\mathrm{\β}={\mathrm{tg}}^{-1}\frac{y1-y2}{x1-x2}.$

上述的获得方向信息的装置，其中，该位置传感器是带有方向标记的屏幕，该角度测量模块进一步包括：

转动控制单元，在用户的控制下使方向标记指向该观察参照物方向，将此时的方向相对于该固定方向角度记为q；

夹角计算单元，计算该测量标记的影子预该装置固定方向的夹角β为：β＝-q。

上述的获得方向信息的装置，其中，该当地信息接收模块是GPS模块。

上述的获得方向信息的装置，其中，该测量标记是细长的上下均匀的柱体或者平面上开有上下均匀细缝的柱体。

上述的获得方向信息的装置，其中，该测量标记垂直固定在装置表面。

上述的获得方向信息的装置，其中，该测量标记可在装置表面移动，借助定位设备使该测量标记在使用时保持其与该图像传感器的垂直。

上述的获得方向信息的装置，其中，该预设方向是正北方向。

上述的获得方向信息的装置，其中，该固定方向为装置的正面中轴线方向。

上述的获得方向信息的装置，其中，该观察参照物在白天可以是太阳，在晚上可以是月球。

上述的获得方向信息的装置，其中，该装置还包括水平仪，用于装置在水平放置时的校准。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明根据所在位置的当地经纬度信息和当地时间信息计算出当地此时的观察参照物在天空中的相对位置，将相对于预设方向的角度记为α，同时将测量标记在观察参照物作用下在传感器上形成的影子相对于一个固定方向的角度记为β，最后计算出预设方向相对于固定方向的角度为180°-α+β，从而获得所在位置的方向信息。对比现有技术，本发明设备结构简单，操作方便，而且方向测量过程不受外部磁场环境的干扰。

附图说明

图1是利用地球磁场确定方向的原理图。

图2是本发明的获得方向信息的方法的一个较佳实施例的流程图。

图3是图2实施例中的测量标记影子位置的测量计算步骤的实施例的流程图。

图4是图2实施例中的测量标记影子位置的测量计算步骤的另一实施例的流程图。

图5是图2实施例中的测量标记影子位置的测量计算步骤的又一实施例的流程图。

图6是本发明的获得方向信息的装置的一个较佳实施例的框图。

图7是图6实施例中的角度测量标记模块的一个较佳实施例的框图。

图8是图6实施例中的角度测量标记模块的另一较佳实施例的框图。

图9是图6实施例中的角度测量标记模块的又一较佳实施例的框图。

图10是本发明的手持设备的外观图。

图11A和图11B是图10实施例中的测量标记的外观图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图2示出了本发明的获得方向信息的方法的一个较佳实施例的流程，请参见图2，下面是对该流程中各步骤的详细描述。

步骤S10：获得所在位置的当地经纬度信息。

通过用户输入、查询当地信息，网上搜索或者采用GPS接收机方法来获得所在位置的当地经纬度信息。

步骤S11：获得所在位置的当地时间信息。

通过用户输入、查询当地信息或者GPS接收机方法来获得所在位置的当地时间信息。

步骤S12：根据所在位置的当地经纬度信息和当地时间信息计算出当地此时的观察参照物在天空中的相对位置，将这一位置相对于预设方向的角度记为α。

这里的计算方式是传统的天文学算法，其原理是行星运动(包括地球运动)的定律，即开普勒定律。开普勒定律是关于行星运动的三条定律：开普勒第一定律(椭圆定律)：每一行星沿一个椭圆轨道环绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个焦点中；开普勒第二定律(面积定律)：从太阳到行星所连接的直线在相等时间内扫过同等的面积；开普勒第三定律(调和定律)：行星绕日一圈时间的平方和行星各自离日的平均距离的立方成正比。经过多年的观察测量，天文学中对于地球相对于太阳运动的全部参数都有精确的测量值，即只要了解当地准确的地理位置(经纬度和海拔)和时间就可以准确的计算出太阳在当时天空中的位置，对于地球和月球也有相应的结果。这里的预设方向可以是正北方向，也可以是例如正南或正东等其他方向。这里的观察参照物在白天可以是太阳，在晚上可以是月球。

步骤S13：测量标记在观察参照物的作用下形成影子，对测量标记的影子位置进行测量，将测量标记的影子相对于一个固定方向的角度记为β。

这里的测量标记可以是如图11A所示的细长的上下均匀的柱体或者是如图11B所示的平面上开有上下均匀的细缝120的柱体。手持设备的外观如图10所示，在测量时测量标记12与手持设备10的表面垂直，位置传感器11安装在手持设备10的表面，靠近测量标记12，使得测量标记12在观察参照物作用下所形成的影子能够完全落入位置传感器11上。

步骤S13计算角度β可通过三种具体方式来实现。第一种方式请参见图3的流程。

步骤S130：水平放置设有图像传感器的手持设备，同时将测量标记固定在与图像传感器垂直的位置。

手持设备上可设置水平仪(例如气泡式水平仪)，利用水平仪对手持设备的水平放置加以校正。测量标记可以垂直固定在手持设备上，也可以移动，在测量标记可移动的情况下，需要采用定位装置使得用户在使用时固定测量标记以使其与图像传感器保持垂直。

步骤S132：利用图像传感器获得测量标记在观察参照物作用下所形成的影子，以作为图像信息输入。

步骤S134：统计图像信息中的光强分布。

步骤S136：提取图像中影子的形状。可以采用传统的边沿提取方法。

步骤S138：提取影子形状的中心线位置。

步骤S140：计算影子形状的中心线与手持设备的固定方向的夹角β。这里的固定方向是指手持设备的正面中轴线方向。

计算角度β第二种方式请参见图4的流程。

步骤S131：水平放置设有具备输入功能的屏幕的手持设备，同时将测量标记固定在与屏幕垂直的位置。

步骤S133：测量标记在观察参照物作用下所形成的影子显示在屏幕上。

步骤S135：利用输入设备标记测量标记的影子在屏幕上的两个位置，记录这两个位置。

这里的输入设备一般为手写笔，在屏幕上标记的两个位置一般要求距离尽量长，可以是影子的前端和后端位置。假设手持设备的固定方向(一般为手持设备的正面中轴线)为x轴，其对应垂直位置为y轴，将这两个位置在坐标系中的点记录为(x1，y1)和(x2，y2)。

步骤S137：通过记录的两个点在坐标系中计算测量标记的影子与手持设备的固定方向的夹角β： $\mathrm{\β}={\mathrm{tg}}^{-1}\frac{y1-y2}{x1-x2}.$

计算角度β的第三种方式请参见图5的流程。

步骤S230：在屏幕上显示一个方向标记，该方向标记可以是一个箭头。

步骤S232：该方向标记在用户控制下指向该观察参照物方向，将该方向标记此时相对于该固定方向的角度记为q。

具体可采用两种方式来实现本步骤。方向标记按照一定方向和速度运动，在用户控制下停留在观察参照物方向，或者通过用户操作输入设备(例如键盘等)控制方向标记指向观察参照物方向。

步骤S234：计算该测量标记的影子与该手持设备的固定方向的夹角β为：β＝-q。

步骤S14：计算预设方向相对固定方向的角度为180°-α+β，从而获得所在位置的方向信息。如果上述步骤中的预设方向指定为正北方向，手持设备的固定方向指定为正面中轴线方向，则这里的角度(180°-α+β)就是正北方向相对手持设备的正面中轴线方向的角度。

预设方向的信息一旦获得，那么其他方向的信息也就不难推算出来了。

步骤S15：显示预设方向或者其他方向的信息。

可以在手持设备的屏幕上显示方向信息，也可以通过手持设备上指示灯的指示来显示方向信息。比如，用户转动手持设备过程中，当手持设备固定方向指示正北方向(或者其他方向)时，指示灯点亮或者变色指示。

基于上述的方向信息获得方法，本发明还提出了一种获得方向信息的装置，请参见图6，图6示出了装置的原理构造。获得方向信息的装置1包括：当地信息接收模块10、角度计算模块11、测量标记12、图像传感器13、角度测量模块14、方向计算模块15和显示模块16。

当地信息接收模块10获得所在位置的当地经纬度信息和当地时间信息。当地信息接收模块10可以是一个网络终端以网上搜索需要的信息，也可以是一个GPS接收模块。

角度计算模块11连接当地信息接收模块10，根据所在位置的当地经纬度信息和当地时间信息计算出当地此时的观察参照物在天空中的位置，将相对于预设方向的角度记为α。这里的观察参照物在白天可以是太阳，在晚上可以是月球。预设方向可以是正北方向或者正南等其他方向。这里的计算方式是传统的天文学算法，其原理是行星运动(包括地球运动)的定律，即开普勒定律。

测量标记12安装在装置1的表面，可以是如图11A所示的细长的上下均匀的柱体，也可以是如图11B所示的平面上开有细缝120的柱体。测量标记12可以直接垂直固定在装置表面，也可以在装置表面移动。在测量时借助定位设备使这一测量标记保持与装置表面的垂直。

位置传感器13安装在装置1的表面且靠近测量标记12，使得测量标记形成的影子可以完全落入位置传感器13中。位置传感器13接收测量标记12在观察参照物作用下所形成的影子。

角度测量模块14连接位置传感器13，根据传输来的图像信息计算出测量标记12的影子相对固定方向的角度，记为β。这里的固定方向可以是手持设备的正面中轴线方向。请同时参见图7，在这个实施例中角度测量模块14由光强分布统计单元140、影子形状提取单元142、中心线位置提取单元144和夹角计算单元146组成。在测量时，手持设备需要水平放置，测量标记12需与手持设备表面垂直。手持设备上可附加水平仪(例如气泡式水平仪)，利用水平仪在水平方向上校正手持设备。当位置传感器13(本实施例中的位置传感器是图像传感器)输出图像信息至角度测量模块14后，其中的光强分布统计单元140统计图像信息中的光强分布，影子形状提取单元142根据光强分布提取图像中影子的形状，可以采用传统的边沿提取方法。中心线位置提取单元144提取影子形状的中心线位置，并由夹角计算单元最终计算出影子形状的中心线与装置固定方向之间的夹角β。

请同时参见图8，在这个实施例中角度测量模块14由输入位置标记单元141和夹角计算单元143组成，在本实施例中位置传感器是具备输入功能的屏幕。和上一实施例一样，在测试时手持设备需水平放置，测量标记12与手持设备表面垂直。手持设备上可附加水平仪，利用水平仪在水平方向上校正手持设备。当具备输入功能的屏幕上显示测量标记的影子时，角度测量模块14中的输入位置标记单元141利用输入设备标记测量标记12在观察参照物作用下形成的影子在屏幕上的两个位置。这里的输入设备例如是手写笔。所取的这两个位置一般要求距离尽可能长，可以是影子的前端和后端位置。假设手持设备固定方向为x轴，与其垂直的是y轴，在以此建立的坐标系中，这两个位置的坐标点分别为(x1，y1)和(x2，y2)。夹角计算单元143根据坐标点计算测量标记12的影子与装置固定方向的夹角β为： $\mathrm{\β}={\mathrm{tg}}^{-1}\frac{y1-y2}{x1-x2}.$

当然，模块还可以通过如图9所示的方式来实现角度测量，在本实施例中，位置传感器是一个带有方向标记(例如箭头等)的用户屏幕。角度测量模块14由转动控制单元145和夹角计算单元147组成。转动控制单元145负责在用户的控制下使方向标记指向该观察参照物方向，将此时的方向相对于该固定方向角度记为q。转动控制单元145具体可以两种结构来实现，一种是使方向标记按照一定速度和方向运动，用户控制其停留在观察参照物方向，另一种是使用户通过输入设备(比如键盘)控制方向标记指示转动到指向观察参照物方向。夹角计算单元147计算该测量标记的影子预该装置固定方向的夹角β为：β＝-q。

方向计算模块15连接角度测量模块14和角度计算模块11，根据观察参照物在天空中相对于预设方向的角度α和测量标记的影子相对于固定方向的角度β，计算所在位置的预设方向相对于固定方向的角度为：180°-α+β，从而获得了所在位置的方向信息。

显示模块16将获得方向信息显示给用户。显示模块16例如以两种方式实现，一种可以是在手持设备上加装显示器，在显示器上指示有关方向；另一种可以是安装指示灯，当用户转动手持设备，在手持设备固定方向指向预设方向的情况下，指示灯点亮或者变色指示。

上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本发明的，本领域普通技术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (25)

1 一种获得方向信息的方法，能够计算出所在位置的方向信息，包括：

获得所在位置的当地经纬度信息；

获得所在位置的当地时间信息；

根据所在位置的当地经纬度信息和当地时间信息计算出当地此时的观察参照物在天空中的相对位置，将相对于预设方向的角度记为α；

测量标记在该观察参照物的作用下形成影子，测量该测量标记的影子位置，将该测量标记的影子相对一个固定方向的角度记为β；

计算该预设方向相对该固定方向的角度为180°-α+β，从而获得所在位置的方向信息。

2 根据权利要求1所述的获得方向信息的方法，其特征在于，对该测量标记在该观察参照物作用下所形成的影子位置的测量步骤进一步包括：

水平放置设有图像传感器的手持设备，同时将该测量标记固定在与该图像传感器垂直的位置；

利用该图像传感器获得该测量标记在该观察参照物作用下所形成的影子，以作为图像信息的输入；

统计图像信息中的光强分布；

提取图像中影子的形状；

提取影子形状的中心线位置；

计算该影子形状的中心线与该手持设备的固定方向的夹角β。

3 根据权利要求1所述的获得方向信息的方法，其特征在于，对该测量标记在该观察参照物作用下所形成的影子位置的测量步骤进一步包括：

用户利用输入设备标记该测量标记的影子在屏幕上的两个位置，记录该两个输入位置；

设该手持设备的固定方向的位置在x轴，其对应垂直位置为y轴，该两个输入位置为(x1，y1)和(x2，y2)，计算该测量标记的影子与该手持设备的固定方向的夹角β为： $\mathrm{\β}={\mathrm{tg}}^{-1}\frac{y1-y2}{x1-x2}.$

4 根据权利要求1所述的获得方向信息的方法，其特征在于，对该测量标记在该观察参照物作用下所形成的影子位置的测量步骤进一步包括：

在屏幕上显示一个方向标记；

该方向标记在用户控制下指向该观察参照物方向，将该方向标记此时相对于该固定方向的角度记为q；

计算该测量标记的影子与该手持设备的固定方向的夹角β为：β＝-q。

5 根据权利要求1所述的获得方向信息的方法，其特征在于，该接收所在位置的当地经纬度信息的方式包括用户输入、查询当地信息、网上搜索或者GPS接收获得。

6 根据权利要求1所述的获得方向信息的方法，其特征在于，该接收所在位置的当地时间信息的方式包括用户输入、查询当地信息、GPS接收获得。

7 根据权利要求1所述的获得方向信息的方法，其特征在于，该测量标记是细长的上下均匀的柱体或者平面上开有上下均匀的细缝的柱体。

8 根据权利要求1所述的获得方向信息的方法，其特征在于，该预设方向为正北方向。

9 根据权利要求1所述的获得方向信息的方法，其特征在于，该固定方向为手持设备的正面中轴线方向。

10 根据权利要求2或3或4所述的获得方向信息的方法，其特征在于，通过水平仪水平放置该手持设备。

11 根据权利要求1所述的获得方向信息的方法，其特征在于，该观察参照物在白天可以是太阳，在晚上可以是月球。

12 根据权利要求1所述的获得方向信息的方法，其特征在于，该方法还包括：

在手持设备上指示方向信息。

13 一种获得方向信息的装置，能够计算出所在位置的方向信息，该装置包括：

当地信息接收模块，获得所在位置的当地经纬度信息和当地时间信息；

角度计算模块，连接该当地信息接收模块，根据所在位置的当地经纬度信息和当地时间信息计算出当地此时的观察参照物在天空中的位置，将相对于预设方向的角度记为α；

测量标记，安装在装置表面，在测量方向信息时与装置表面垂直；

位置传感器，安装在装置表面，该测量标记在该观察参照物的作用下所形成的影子被该传感器接收；

角度测量模块，连接该位置传感器，根据位置传感器传输来的图像信息计算出该测量标记的影子相对一个固定方向的角度，记为β；

方向计算模块，连接该角度计算模块和该角度测量模块，接收观察参照物在天空中相对于预设方向的角度α和测量标记的影子相对一个固定方向的角度β，计算所在位置的该预设方向相对于该固定方向的角度为180°-α+β，从而获得所在位置的方向信息。

14 根据权利要求13所述的获得方向信息的装置，其特征在于，该装置还包括：

显示模块，连接该方向计算模块，将所在位置的方向信息指示输出。

15 根据权利要求13所述的获得方向信息的装置，其特征在于，该位置传感器是图像传感器，该角度测量模块进一步包括：

光强分布统计单元，统计图像信息中的光强分布；

影子形状提取单元，根据光强分布提取图像中影子的形状；

中心线位置提取单元，提取影子形状的中心线位置；

夹角计算单元，计算影子形状的中心线与装置的固定方向的夹角β。

16 根据权利要求13所述的获得方向信息的装置，其特征在于，该位置传感器是具有输入功能的屏幕，该角度测量模块进一步包括：

输入位置标记单元，利用输入设备标记该测量标记在该观察参照物作用下形成的影子在屏幕上的两个位置，将装置固定方向的位置设为x轴，其对应的垂直位置为y轴，将该两个位置在坐标系中的点分别记录为(x1，y1)和(x2，y2)；

夹角计算单元，计算该测量标记的影子与该装置固定方向的夹角β为： $\mathrm{\β}={\mathrm{tg}}^{-1}\frac{y1-y2}{x1-x2}.$

17 根据权利要求13所述的获得方向信息的装置，其特征在于，该位置传感器是带有方向标记的屏幕，该角度测量模块进一步包括：

转动控制单元，在用户的控制下使方向标记指向该观察参照物方向，将此时的方向相对于该固定方向角度记为q；

夹角计算单元，计算该测量标记的影子预该装置固定方向的夹角β为：β＝-q。

18 根据权利要求13所述的获得方向信息的装置，其特征在于，该当地信息接收模块是GPS模块。

19 根据权利要求13所述的获得方向信息的装置，其特征在于，该测量标记是细长的上下均匀的柱体或者平面上开有上下均匀细缝的柱体。

20 根据权利要求13或18所述的获得方向信息的装置，其特征在于，该测量标记垂直固定在装置表面。

21 根据权利要求13或18所述的获得方向信息的装置，其特征在于，该测量标记可在装置表面移动，借助定位设备使该测量标记在使用时保持其与该图像传感器的垂直。

22 根据权利要求13所述的获得方向信息的装置，其特征在于，该预设方向是正北方向。

23 根据权利要求13所述的获得方向信息的装置，其特征在于，该固定方向为装置的正面中轴线方向。

24 根据权利要求13所述的获得方向信息的装置，其特征在于，该观察参照物在白天可以是太阳，在晚上可以是月球。

25 根据权利要求13所述的获得方向信息的装置，其特征在于，该装置还包括水平仪，用于装置在水平放置时的校准。

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