CN102149041A - 一种进行空间方位定位和附属信息标注的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种进行空间方位定位和附属信息标注的设备及方法，其中所述的设备包括具有中央处理模块的移动终端，所述移动终端具有本地数据库或者通过网络获取外部数据库，在所述移动终端上还包括有位置传感器、确定所述移动终端空间朝向的数字罗盘以及结果输出装置，其中，所述移动终端通过所述位置传感器获得使用者所在位置的坐标信息；所述中央处理模块根据本地和/或外部数据库中被标注物体的坐标信息以及使用者所在位置的坐标信息计算出所述被标注物体相对于所述移动终端的偏移位置，并通过所述移动终端的结果输出装置将计算结果反馈给使用者。本发明具有直观、方便、简单、实用、快捷和迅速的空间方位定位和附属信息标注作用。

Description

一种进行空间方位定位和附属信息标注的设备及方法

技术领域

本发明涉及一种对被标注物体进行定位的设备及方法，特别是涉及一种进行空间方位定位和附属信息标注的设备及方法。

背景技术

现有的电子地图进行物体标注位置的方法是：将地形和/或线路等地理信息先制作成平面地图，并在该平面地图上对需要查询的物体或目的地按照实际方位等比例在地图上进行标注，同时，在该平面地图上附加经纬度等坐标表示线。

用户在实际使用的过程中，只能先将该平面地图和用户身边的地形、线路或建筑物等客观参照物进行对比，或者用其它定位方法来测定自己的坐标，从而大概确定自己的位置，并依据一些辅助设备才能知道自己所面对的朝向，然后，再与该平面地图固定的朝向进行比对从而获知目的地的方位及其与用户的距离。

因此，现有传统地图或电子地图标注物体位置的方法，对使用者来说不直观、不方便，并且不能够满足用户希望移动导航、适时导航的需求。

具体地，现有技术具有如下的技术缺陷：

1、首先，用户需要其它设备的辅助来测定自身的位置和朝向。这些装置往往不易使用，需要经过复杂的学习和培训才能正确掌握，而且操作时比较繁琐，成功率低。

2、其次，由于地图是按照固定的朝向来制作的(绝大多数地图固定北向为基本参照系)，用户经常需要先将地图朝向和自身朝向确定保持一致，才能对应判断出被标注物体的方位和距离，在使用的过程中受到很多的限制。

3、再次，现有地图本身不能提供目标物体的具体位置，用户需要事先查询目标物体的位置并在地图上进行标注。当标注物体过多时，又会影响地图的可读性。

4、再有，用户在行进的过程中，如果使用其他工具来不断更新自己的位置以及周围目标，这些操作经常会非常困难甚至难以满足需求。

5、此外，现有技术中，也存在有部分设备可以依据当前设备的坐标对自身位置进行动态标注，担任缺乏目标物体的现实世界的方位标示。

6、最后，上述传统的定位方法需要多种工具配合，有一样缺失就不能完成定位。而且这些工具或者体积大，或者重量重，或者容易损坏，不容易携带和使用。因此，实用性差，与大规模民用化的距离相差很远，而且不直观和也不容易使用。而且在使用过程中，也需要多次的转换操作，一般用户很难建立起直观的空间方位感，不容易理解和使用。

发明内容

本发明的目的在于，克服上述现有技术的缺陷而提供一种可以直观的告知用户物体所在位置及其他各类属性(如名称，地址，距离，高度等等)的进行空间方位定位和附属信息标注的设备。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

本发明的一种进行空间方位定位和附属信息标注的设备，包括具有中央处理模块的移动终端，所述移动终端具有本地数据库或者通过网络获取外部数据库，在所述移动终端上还包括有位置传感器、确定所述移动终端空间朝向的数字罗盘以及结果输出装置，其中，所述移动终端通过所述位置传感器获得使用者所在位置的坐标信息；所述中央处理模块根据本地和/或外部数据库中被标注物体的坐标信息以及使用者所在位置的坐标信息计算出所述被标注物体相对于所述移动终端的偏移位置，并通过所述移动终端的结果输出装置将计算结果反馈给使用者。

优选地，本发明所述的结果输出装置为视频输出装置，并且所述设备还包括加速度感应器，所述移动终端通过所述加速度传感器获得移动终端自身的倾角和旋转角度。

进一步，本发明所述的设备还包括三轴陀螺仪。

优选地，所述位置传感器为室内定位装置，或基站定位装置，或卫星定位装置。

更优选地，所述设备还包括获得即时图像信息或视角参数的摄像头。

优选地，所述结果输出装置为音频输出装置，并且所述设备还包括音频输入装置。

本发明的另一目的为提供一种进行空间方位定位和附属信息标注的方法，所述方法包括以下步骤：

A、通过移动终端获得使用者所在位置的坐标信息；

B、根据本地和/或外部数据中被标注物体的坐标信息以及使用者所在位置的坐标信息计算出所述被标注物体相对于所述移动终端的偏移位置；

C、确定移动终端的空间朝向；

D、将包括被标注物体位置信息和空间朝向信息的结果通过结果输出装置反馈给使用者。

优选地，所述结果输出装置为视频输出装置，并且所述方法进一步包括以下步骤：

F、通过位置传感器获得移动终端所处的经纬度；

G、根据被标注物体所在的经纬度和移动终端所在的经纬度确定两者之间的相对位置；

H、通过数字罗盘获得所述移动终端的视频输出装置与正北方向的夹角；

I、根据加速度感应器或加速度感应器和三轴陀螺仪来确定移动终端自身的倾角以及旋转角度；

J、根据所述视频输出装置的视角，采用视锥投影法将被标注物体投影到移动终端的视频输出装置上。

优选地，所述位置传感器为室内定位装置，或基站定位系统，或卫星定位系统。

优选地，所述结果输出装置为音频输出装置。

本发明的优点是：

1、用户只需要携带计算机或者手机等移动终端设备即可完成目标物体真实空间方位的标注功能，无需携带其它附属设备。

2、用户可以在移动终端设备的显示器上，看到被标注物体的方位和俯仰角与周围真实物体的方位和高度相互重合显现，使用户更直观且方便地看到目标物体的位置和方向。

3、本发明的设备能够根据当前用户的位置变化，动态地计算出和真实物体之间的距离并实时地显示在屏幕上。

4、本发明还可以在屏幕上同时叠加其他关于该被标注物体的综合信息，例如：名称，地址，电话，照片，评论等等，让用户对所观察到的物体具有更为全面地了解。

附图说明

图1为本发明的示意图；

图2为全球经纬度坐标定位示意图；

图3为移动终端自身方位定位参数的示意图；

图4为视频输出装置投影坐标转换的示意图。

具体实施方式

实施例1：

参见图1～图4，其中示出本发明一种进行空间方位定位和附属信息标注的设备的优选实施例，包括具有中央处理模块10的移动终端1，对于本领域技术人员而言，不难理解，本发明所述的移动终端1可以采用各种现有技术的移动电子设备或通讯设备，例如：手机、数字媒体播放器(如mp3、mp4、mp5)、导航仪、无线语音设备等等；所述移动终端1具有本地数据库2或者可以通过网络获取外部数据库3，所述的本地数据库2以及外部数据库3中可以包括各种信息，例如被标注物体的地理坐标、名称、分类以及其他描述信息等。

进一步，在本发明所述的移动终端1上还包括有位置传感器4、确定所述移动终端1空间朝向的数字罗盘5以及结果输出装置6，优选地，所述位置传感器4为室内定位装置，或基站定位装置，或卫星定位装置(例如，全球定位系统GPS、伽利略系统、北斗卫星导航系统等等)，并且其中，所述移动终端1通过所述位置传感器4获得使用者所在位置的坐标信息；所述中央处理模块10根据本地数据库2和/或外部数据库3中被标注物体的坐标信息以及使用者所在位置的坐标信息计算出所述被标注物体相对于所述移动终端的偏移位置，并通过所述移动终端1的结果输出装置6将计算结果反馈给使用者，本发明所述的被标注物体，可以通过现有技术中的各种输入方法(例如手写式输入、触摸点击式输入或者语音输入等)，输入到所述的移动终端1中，该被标注物体可以为使用者的目的地，例如，某个城市、某个地区、某个街道，也可以为某个建筑物、某个集合场所等等。

在本实施例中，所述结果输出装置6为视频输出装置，例如电脑显示器或手机屏幕等，并且本发明所述的设备还包括加速度感应器7，所述移动终端1通过所述加速度传感器7获得移动终端自身的倾角和旋转角度。进一步优选地，本实施例所述的设备还包括三轴陀螺仪8，用以辅助所述的数字罗盘5对移动终端1进行更加精确和方便地旋转变化定位。

更优选地，本实施例中，所述设备还包括获得即时图像信息或视角参数的摄像头。例如，本发明的移动终端1为手机，而手机的屏幕即可以作为本发明的结果输出装置6。

具体地，下面以手机作为移动终端为例，说明本发明的工作过程和工作原理：

首先，参见图2，本发明从手机的GPS传感器(位置传感器4)获知手机当前的经、纬度及高度坐标A，再从手机中存储的数据库或者通过网络连接外部数据库获得被标注物体的经、纬度和高度坐标，如图2所示，进而手机的中央处理模块10根据被标注物体的经、纬度和高度坐标，计算出从被标注物体到手机的经、纬度差值和高度差值。

其次，参见图3，根据在手机上设置的加速度传感器7和数字罗盘5，计算出手机屏幕的空间朝向(包括相对于正北方向的夹角α、相对与地平面的倾角β和围绕垂直于屏幕方向的自身旋转角度γ，如图3所示)；优选地，在此过程中，本发明可以通过三轴陀螺仪8来辅助得到更为平滑的旋转角度变化。

最后，依据手机的空间朝向，建立以手机屏幕中心点(也可以为手机屏幕上的其他坐标点)为原点，垂直于手机屏幕以及平行手机屏幕长短边为坐标轴的本地立体坐标系。然后，将被标注物体的经纬度和高度值，转换成手机本地坐标系的本地坐标，并把此本地坐标根据手机摄像头的视角进行视锥映射投影到设备屏幕(其原理如图4所示)，从而实现在手机屏幕上标注目标物体。

优选地，为了避免多个被标注物体之间的重叠，可以将各个被标注物体进行一定范围的位置偏移后，再进行投影。

实施例2：

本实施例与上述实施例的不同之处在于：所述结果输出装置6为音频输出装置，并且在本实施例中，本发明的设备还包括音频输入装置。本实施例的目的在于为盲人或视力障碍患者提供一种进行空间方位定位和附属信息标注的设备，在本实施例中，所述的附属信息标注，不限于视频标注，而可以通过音频输入装置进行语音标注。从而能够为盲人或视力障碍患者提供一种适时地位置导航设备。

具体地，本实施例中一种进行空间方位定位和附属信息标注的设备的工作过程和工作原理为：

首先，参见图2，本发明从设备的GPS传感器(位置传感器4)获知设备当前的经纬度及高度坐标，再从设备中存储的数据库或者通过网络连接外部数据库获得被标注物体的经纬度和高度坐标，如图2所示，进而设备的中央处理模块10根据被标注物体的经纬度和高度坐标，计算出从被标注物体到设备的经纬度差值和高度差值。

其次，根据在设备上设置的数字罗盘5，计算出设备的空间朝向。

最后，将被标注物体相对于设备的位置信息，通过音频输出装置反馈给盲人或视力障碍患者，指导使用者达到被标注物体的目的地。

实施例3：

在本实施例中，提供了一种空间方位定位和附属信息标注的方法，本实施例的方法包括以下步骤：

A、通过移动终端获得使用者所在位置的坐标信息；

B、根据本地和/或外部数据中被标注物体的坐标信息以及使用者所在位置的坐标信息计算出所述被标注物体相对于所述移动终端的偏移位置；

C、确定移动终端的空间朝向；

D、将包括被标注物体位置信息和空间朝向信息的结果通过结果输出装置反馈给使用者。

进一步，本实施例中，所述结果输出装置为视频输出装置，并且所述方法进一步包括以下步骤，并且，本发明此处所述的“进一步”是指在上述步骤A～D的各个步骤中，进一步的优化步骤，而并非全部是新增的方法步骤。具体地，

步骤A所述的通过移动终端获得使用者所在位置的坐标信息，进一步优选地，在步骤F中为，通过位置传感器获得移动终端所处的经纬度信息；然后，在基于步骤B而进一步优选的步骤G中，根据被标注物体所在的经纬度和移动终端所在的经纬度确定两者之间的相对位置；更优选地，在基于步骤C而进一步优选的步骤H中，通过数字罗盘获得所述移动终端的视频输出装置与正北方向的夹角；再增加步骤I，根据加速度感应器和/或三轴陀螺仪确定移动终端自身的倾角以及旋转角度；最后，在基于步骤D而进一步优选的步骤J中，根据所述视频输出装置的视角，采用视锥投影法将被标注物体投影到移动终端的视频输出装置上。如实施例1所述，优选地，所述位置传感器为室内定位装置，或基站定位系统，或卫星定位系统。

下面，继续以手机作为移动终端为例，说明本发明方法的具体过程和原理：

首先，手机打开GPS传感器(位置传感器)，获得手机当前经度、纬度和海拔高度坐标。再从手机中存储的数据库或者通过网络连接外部数据库获得被标注物体的经、纬度和高度坐标。进而通过手机的中央处理模块10根据被标注物体的经、纬度和高度坐标，计算出从被标注物体到物体相对于手机的偏移位置。

然后，手机监测加速度感应器和数字罗盘的磁场数据，计算出手机的空间姿态，包括屏幕朝向与正北方向的夹角α、屏幕与地平面的夹角β，以及手机围绕屏幕自身旋转的角度γ。

最后，依据夹角α、β和γ来建立以手机屏幕中心点为原点，平行于手机屏幕长短边和垂直屏幕的三条直线为坐标轴的局部坐标系，并将被标注物体的坐标变换到上述所建立的局部坐标系中，计算被标注物体的局部坐标在手机屏幕的投影坐标并进行标注。

由此，使得本发明基于移动终端便可以标注物体方位和相关所需信息，本发明能够使用户利用自己手机已带有的摄像头，GPS，加速度传感器和数字罗盘等设备，搜集使用者当前所处环境的各项参数，来查询周边或者符合搜索关键字目标的综合信息，并进一步通过手机将这些信息按照物体的具体方位显示在手机屏幕上。所以，本发明不仅直观、方便、实用，而且能够适用于各种用户，尤其对于空间方向感不强的使用者而言，更加具有简单、快捷、迅速的空间方位定位和附属信息标注作用。

实施例4：

本实施例与上述实施例3的不同之处在于：所述结果输出装置为音频输出装置，并且在本实施例中，本发明的方法还包括在所述移动终端中设有音频输入装置。本实施例的目的也在于为盲人或视力障碍患者提供一种进行空间方位定位和附属信息标注的方法，在本实施例中，所述的附属信息标注，不限于视频标注，而可以通过音频输入装置进行语音标注。从而能够为盲人或视力障碍患者提供一种适时地位置导航设备。

显而易见，本领域的普通技术人员，可以用本发明的一种进行空间方位定位和附属信息标注的设备，构成各种类型的定位和导航设备。

上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由各权利要求限定。

Claims (10)

1.一种进行空间方位定位和附属信息标注的设备，其特征在于：包括具有中央处理模块的移动终端，所述移动终端具有本地数据库或者通过网络获取外部数据库，在所述移动终端上还包括有位置传感器、确定所述移动终端空间朝向的数字罗盘以及结果输出装置，其中，所述移动终端通过所述位置传感器获得使用者所在位置的坐标信息；所述中央处理模块根据本地和/或外部数据库中被标注物体的坐标信息以及使用者所在位置的坐标信息计算出所述被标注物体相对于所述移动终端的偏移位置，并通过所述移动终端的结果输出装置将计算结果反馈给使用者。

2.根据权利要求1所述的进行空间方位定位和附属信息标注的设备，其特征在于：所述结果输出装置为视频输出装置，并且所述设备还包括加速度感应器，所述移动终端通过所述加速度传感器获得移动终端自身的倾角和旋转角度。

3.根据权利要求1或2所述的进行空间方位定位和附属信息标注的设备，其特征在于：所述设备还包括三轴陀螺仪。

4.根据权利要求3所述的进行空间方位定位和附属信息标注的设备，其特征在于：所述设备还包括获得即时图像信息或视角参数的摄像头。

5.根据权利要求1所述的，其特征在于：所述位置传感器为室内定位装置，或基站定位装置，或卫星定位装置。

6.根据权利要求1所述的进行空间方位定位和附属信息标注的设备，其特征在于：所述结果输出装置为音频输出装置，并且所述设备还包括音频输入装置。

7.一种空间方位定位和附属信息标注的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

A、通过移动终端获得使用者所在位置的坐标信息；

B、根据本地和/或外部数据中被标注物体的坐标信息以及使用者所在位置的坐标信息计算出所述被标注物体相对于所述移动终端的偏移位置；

C、确定移动终端的空间朝向；

D、将包括被标注物体位置信息和空间朝向信息的结果通过结果输出装置反馈给使用者。

8.根据权利要求7所述的进行空间方位定位和附属信息标注的方法，其特征在于：所述结果输出装置为视频输出装置，并且所述方法进一步包括以下步骤：

F、通过位置传感器获得移动终端所处的经纬度；

G、根据被标注物体所在的经纬度和移动终端所在的经纬度确定两者之间的相对位置；

H、通过数字罗盘获得所述移动终端的视频输出装置与正北方向的夹角；

I、根据加速度感应器或加速度感应器和三轴陀螺仪确定移动终端自身的倾角以及旋转角度；

J、根据所述视频输出装置的视角，采用视锥投影法将被标注物体投影到移动终端的视频输出装置上。

9.根据权利要求7或8所述的进行空间方位定位和附属信息标注的设备，其特征在于：所述位置传感器为室内定位装置，或基站定位系统，或卫星定位系统。

10.根据权利要求7所述的进行空间方位定位和附属信息标注的设备，其特征在于：所述结果输出装置为音频输出装置。

Images