CN101846736A - 室内精确定位系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种室内精确定位系统和方法，在现有利用GPS定位的移动终端的基础上添加气压传感器模块、电子罗盘模块和电子计步器模块，移动终端将GPS信号消失时的起点坐标信息、以及实时气压信息、二维平面方位信息和移动的步数信息通过无线网络传输给后台服务器，在后台服务器计算得到移动终端所处的楼层和位置信息，并通过移动终端显示楼层地图和具体位置。本发明不需要在室内预先架设任何无线发射设备和定位信号发射设备，不仅能定位到具有多个楼层的室内环境中的某一具体楼层，并且能精确定位到该楼层上的某一具体位置，定位精度高、成本较低，实用性强。

Description

室内精确定位系统和方法
技术领域
本发明涉及一种室内定位系统和实现方法。
背景技术
目前，以全球定位系统(Global Positioning System，GPS)为代表的定位服务已广泛应用在许多领域。但是，由于建筑的屏蔽效应，在室内环境中没有GPS信号或信号很弱，因此无法利用GPS信号进行定位。
申请号为200810032837.9，公开日为2009年7月29日，公开号为CN101493510A的发明专利申请公开了一种室内定位系统和方法，该室内定位系统需要包含一个手持设备和一个以上的无线发射设备。在具有多个楼层的室内环境中，无线发射设备分别设置在多个楼层内，且分别发射不同的楼层识别信号。当手持设备位于多个楼层其中之一时，接收该楼层的楼层识别信号，从而判断出所处的楼层，并据此显示该楼层的地图。另外如果要能定位到某个楼层上的具体位置，还需要包括一定位信号发射设备，手持设备根据接收的定位信息计算出该手持设备所在的平面坐标，从而计算出该手持设备在该楼层地图上的位置。这个室内定位系统的缺点在于：必须要在需要的每个楼层内部都架设至少一个无线发射设备和定位信号发射设备，成本较高，实际操作难度大，而且在一些特殊状况下，比如火灾、断电情况时，无线发射设备无法工作，则不能实现定位。
发明内容
本发明目的是：提供一种室内精确定位的系统和方法，应用于具有多个楼层的室内环境中，不需要在室内预先架设任何无线发射设备和定位信号发射设备，实现无GPS信号的具有多个楼层的室内环境的精确定位，成本较低。
本发明的技术方案是：一种室内精确定位系统，包括一个含有存储模块、无线通信模块、显示模块、处理模块、输入模块和GPS模块的移动终端，所述存储模块连接处理模块，用于存储至少一张楼层地图；所述无线通信模块连接处理模块，通过无线网络和后台服务器通信；显示模块连接所述处理模块，显示楼层地图和移动终端在该楼层地图上的具体位置；所述移动终端还包括和处理模块分别连接的：
一个气压传感器模块，采集气压信息，并传输给处理模块；
一个电子罗盘模块，采集二维平面方位信息，并传输给处理模块；
和一个电子计步器模块，累计移动终端移动的步数，并传输给处理模块。
进一步的，所述处理模块在GPS信号消失时控制存储模块存储作为起点坐标的移动终端的位置信息，并发送启动信号给气压传感器模块、电子罗盘模块和电子计步器模块。
更进一步的，所述移动终端传输给后台服务器的数据包括起点坐标信息、气压信息、二维平面方位信息、移动的步数信息和通过输入模块输入的用户个人信息。
更进一步的，所述用户个人信息包括每移动一步的距离或者用户的年龄、身高、体重信息。
本发明还提出了一种室内精确定位的方法，包括如下步骤：
步骤S1：在移动终端有GPS信号时，依靠GPS信号进行定位；
步骤S2：在GPS信号消失时刻，移动终端记录当前位置信息作为起点坐标，移动终端中的气压传感器模块、电子罗盘模块和电子计步器模块开始工作；
步骤S3：移动终端将起点坐标信息、实时气压信息、实时二维平面方位信息、实时移动的步数信息传输给后台服务器；
步骤S4：后台服务器根据实时气压信息计算出楼层，并反馈给移动终端，移动终端显示楼层地图信息；
步骤S5：后台服务器根据起点坐标、二维平面方位信息、移动的步数计算出所在楼层的具体位置，并将位置信息发送给移动终端显示。
进一步的，步骤S4还包括：若移动终端上未存储有该楼层地图，移动终端给后台服务器发送传输命令，由后台服务器将该楼层地图数据传输给移动终端存储并显示。
进一步的，本方法还包括通过移动终端输入用于计算具体位置的用户个人信息，并传输给后台服务器的步骤。
本发明的优点是：本室内精确定位系统，不需要在室内预先架设任何无线发射设备和定位信号发射设备，成本较低，不仅能定位到具有多个楼层的室内环境中的某一具体楼层，并且能精确定位到该楼层上的某一具体位置，精确度较高。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为室内精确定位系统的通信结构图；
图2为室内精确定位方法的流程图。
其中：1移动终端；10存储模块；11无线通信模块；12显示模块；13处理模块；14输入模块；15GPS模块；16气压传感器模块；17电子罗盘模块；18电子计步器模块；2无线网络；3后台服务器。
具体实施方式
实施例：如图1所示的室内精确定位系统的移动终端1，含有处理模块13和与处理模块13分别连接的存储模块10、无线通信模块11、显示模块12、输入模块14、GPS模块15、气压传感器模块16、电子罗盘模块17和电子计步器模块18。移动终端1的存储模块10用于存储至少一张楼层地图；无线通信模块11通过无线网络2和后台服务器3通信；显示模块12显示当前楼层地图和实时显示移动终端在该楼层地图上的具体位置；输入模块14可用于预先设置移动终端用户的个人信息，比如用户每一步移动的距离，或者用户的年龄、身高、体重等；GPS模块15用于接收GPS定位信号。气压传感器模块16，采集空气大气压信息，并传输给处理模块13；电子罗盘模块17，也叫数字罗盘，采集二维平面方位信息，并传输给处理模块13；电子计步器模块18，从移动终端1失去GPS信号时开始工作，计算移动终端移动的步数，并传输给处理模块13。气压传感器模块16、电子罗盘模块17、电子计步器模块18的工作启动信号均来自处理模块13。
本室内精确定位系统的具体工作步骤即室内精确定位的方法如下：
当移动终端1处在有GPS信号的地方时，GPS模块15接收到GPS信号，由GPS信号来进行定位。当移动终端1从室外进入室内时，GPS信号消失，在此时刻，处理模块13控制存储模块10存储此时的位置信息作为起点坐标，并同时发送启动信号给气压传感器模块16、电子罗盘模块17和电子计步器模块18，使这三个模块开始工作。
由于相邻楼层间一般相隔3-4米，不同楼层的大气压都不同，因此可以根据气压的不同确定所在的楼层位置。气压传感器模块16测量当前位置的气压信息，并将电信号传输给处理模块13。目前的气压传感器模块已可以达到1.5Pa的分辨率。电子罗盘模块17测量平面二维的角度方位信息，目前电子罗盘可达到1度的角度分辨率。
处理模块13将从输入模块输入的用户预先设定的个人信息、从起点坐标开始移动的实时步数、起点坐标信息、实时气压信息和二维平面方位信息一同通过无线通信模块11无线传输给后台服务器3。
后台服务器3包括信息库，通过查阅信息库中的气压信息，判断出移动终端1所在的楼层，并将楼层信息无线传输给移动终端1。若移动终端上已存储有该楼层的地图，则直接在显示模块显示。若移动终端上未存储有该楼层地图，移动终端给后台服务器发送传输命令，由后台服务器将该楼层地图数据传输给移动终端，在处理模块13的控制下将地图存储于存储模块10，且通过显示模块12显示给用户。
后台服务器3通过用户预先设定的个人信息、移动的步数、起点坐标信息和二维平面方位信息可以确定移动终端在该楼层地图上的具体位置。用户预先设定的个人信息可以为直接设定的每一步移动的距离，也可以为用户个人的年龄、身高、体重等信息，由后台服务器根据这些参数，查询信息库，得出一般用户每一步移动的距离信息。后台服务器3将计算出的位置信息也发送给移动终端，并通过显示模块12在楼层地图上实时显示用于的当前位置，用户从而可以看到目前移动终端所处楼层地图和在楼层地图上的精确位置。
以上所述，仅为本发明的优选实施例，并不能以此限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求及说明书内容所作的简单的变换，皆应仍属于本发明覆盖的保护范围。

Claims (7)

1.一种室内精确定位系统，其特征在于：包括一个含有存储模块(10)、无线通信模块(11)、显示模块(12)、处理模块(13)、输入模块(14)和GPS模块(15)的移动终端(1)，所述存储模块(10)连接处理模块(13)，用于存储至少一张楼层地图；所述无线通信模块(11)连接处理模块(13)，通过无线网络(2)和后台服务器(3)通信；显示模块(12)连接所述处理模块(13)，显示楼层地图和移动终端(1)在该楼层地图上的具体位置；所述移动终端(1)还包括和处理模块(13)分别连接的：
一个气压传感器模块(16)，采集气压信息，并传输给处理模块(13)；
一个电子罗盘模块(17)，采集二维平面方位信息，并传输给处理模块(13)；
和一个电子计步器模块(18)，累计移动终端(1)移动的步数，并传输给处理模块(13)。
2.根据权利要求1中所述的室内精确定位系统，其特征在于：所述处理模块(13)在GPS信号消失时控制存储模块(10)存储作为起点坐标的移动终端(1)的位置信息，并发送启动信号给气压传感器模块(16)、电子罗盘模块(17)和电子计步器模块(18)。
3.根据权利要求2中所述的室内精确定位系统，其特征在于：所述移动终端(1)传输给后台服务器(3)的数据包括起点坐标信息、气压信息、二维平面方位信息、移动的步数信息和通过输入模块(14)输入的用户个人信息。
4.根据权利要求3中所述的室内精确定位系统，其特征在于：所述用户个人信息包括每移动一步的距离或者用户的年龄、身高、体重信息。
5.一种室内精确定位的方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤S1：在移动终端(1)有GPS信号时，依靠GPS信号进行定位；
步骤S2：在GPS信号消失时刻，移动终端(1)记录当前位置信息作为起点坐标，移动终端(1)中的气压传感器模块(16)、电子罗盘模块(17)和电子计步器模块(18)开始工作；
步骤S3：移动终端(1)将起点坐标信息、实时气压信息、实时二维平面方位信息、实时移动的步数信息传输给后台服务器(3)；
步骤S4：后台服务器(3)根据实时气压信息计算出楼层，并反馈给移动终端(1)，移动终端(1)显示楼层地图信息；
步骤S5：后台服务器(3)根据起点坐标、二维平面方位信息、移动的步数计算出所在楼层的具体位置，并将位置信息发送给移动终端(1)显示。
6.根据权利要求5中所述的室内精确定位的方法，其特征在于步骤S4还包括：若移动终端(1)上未存储有该楼层地图，移动终端(1)给后台服务器(3)发送传输命令，由后台服务器(3)将该楼层地图数据传输给移动终端(1)存储并显示。
7.根据权利要求5中所述的室内精确定位的方法，其特征在于还包括通过移动终端(1)输入用于计算具体位置的用户个人信息，并传输给后台服务器(3)的步骤。
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