CN103376439B - 一种室内对象的定向方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种室内对象的定向方法，包括设置具有唯一编码的无线信号发射节点，编码对应的位置信息存储在识读装置中，识读装置采集地磁方向信息，接收无线信号发射节点发射的编码，根据编码和位置信息确定所述识读装置当前的位置，根据所述地磁方向信息计算出所述识读装置佩戴者的面部朝向。本发明适用于在室内进行定位和定向，有着广阔的应用前景。

Description

一种室内对象的定向方法

技术领域

本发明涉及定位技术领域，更具体涉及一种室内对象的定向方法。

背景技术

全球定位系统(GPS)等室外定位技术在日常生活中越来越普及。随着技术的发展和社会生活的日益丰富，在室内实现定位也成为一种需求。GPS是目前应用最为广泛的定位技术。但GPS是一个基于卫星的系统，设备需要在卫星“可见范围内”才能工作。GPS一般在室内不起作用，在宽敞封闭的空间内如商场、博物馆和大型办公室内则难以发挥其功能。而室内定位技术是一种获取室内的人和物位置信息的技术，以位置信息为基础可为使用者提供多种服务，在军事和民用领域都有着广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种室内对象的定向方法。

根据本发明的一个方面，提供一种室内对象的定向方法，包括：

设置无线信号发射节点，所述无线信号发射节点具有唯一的编码，

将所述编码对应的位置信息存储在识读装置中，

所述识读装置采集地磁方向信息，接收所述无线信号发射节点发射的编码，

根据所述编码和位置信息确定所述发射节点当前的位置，和

根据所述地磁方向信息和所确定的发射节点的位置确定所述识读装置佩戴者的位置和面部朝向。

在一些实施方式中，识读装置是利用地磁传感器和重力加速度传感器来采集地磁方向信息。

在一些实施方式中，识别所述识读装置佩戴者的位置和面部朝向的步骤包括：从地磁传感器得到空间坐标轴X，Y，Z三个方向的磁场量，从重力加速度传感器得到空间坐标轴X₁，Y₁，Z₁三个方向的磁场量，

$Q={\tan }^{-1}\sqrt{(X1*X1)/(Z1*Z1+Y1*Y1)}$

$P={\tan }^{-1}\sqrt{\left(Y1*Y1\right)/(Z1*Z1+X1*X1)}$

X₂＝X*CosQ+Y*SinQ*SinP-Z*CosP*SinQ

Y₂＝Y*CosP+Z*SinP

θ＝tan^-1(Y₂/X₂)

θ为相对于地球正北极在顺时针方向的偏转角度，取值范围在0～359度。

本发明根据设置的无线信号发射节点发射的编码确定室内设置有发射节点设置的物体的位置，同时根据由地磁传感器和重力加速度传感器测出的数据确定识读装置佩戴者当前的朝向。由此，本发明可以适用于例如在室内导航，有着广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明一种室内对象的定向方法一实施方式的示意图。

具体实施方式

在博物馆、展馆等室内空间或展品、展项处安装定位及导航用的无线发射节点。无线发射节点可以采用无锡知谷网络科技有限公司自行研发的专利申请号为200810027308.X的产品。每个无线发射节点赋予唯一的编码(ID)，编码可以表征该无线发射节点所在的室内空间的位置和所附着的展品、展项，也可以是表示室内空间的设施如电梯、紧急出口等。编码规则可以自定义，例如：

编码	展品(商品)信息/设施
		00000001	可口可乐
00000002	百事可乐
		......	......
10000001	电梯
		10000002	紧急出口
......	......

无线发射节点按照约定的协议周期性地发射编码。例如每秒将自己的编码发射2次。在识读装置中存储有根据室内空间的设施编制的地图数据、与无线信号发射节点编码一一对应的位置信息，以及展品内容信息或设施信息等。

识读装置接收无线信号发射节点发射的编码，根据编码和储存在定位装置中的与编码一一对应的位置信息和展品内容信息，确定发射节点当前的位置，从而确定展品或展项的位置。

如图1所示，白色识读装置接收无线信号发射节点发射，黑色是展品或展项的位置，00000001可口可乐1，00000002百事可乐2，......10000001电梯3，10000002紧急出口4是具体的展品(商品)信息/设施。假设地图上方为北方，当用户在A节点位置时，用户随身携带的识读装置算出用户当前的面部朝向，若计算出用户面向南面，识读装置会接收00000002百事可乐2发射节点发射的编码，那么识读装置会根据已经储存的信息介绍00000002百事可乐2的相关信息；若计算出用户面向东面，识读装置会接收00000001可口可乐1发射节点发射的编码，那么识读装置会根据已经储存的信息介绍00000001可口可乐1的相关信息。当用户在B节点的位置时，若计算出用户面向北面，识读装置会接收10000001电梯3无线发射节点发射的编码，那么识读装置会向用户播报10000001电梯3，若计算出用户面向南面，识读装置会接收10000002紧急出口4无线发射节点发射的编码，那么识读装置会向用户播报10000002紧急出口4。

识读装置进一步根据采集的地磁方向信息，按照下列方式确定所述识读装置佩戴者的面部朝向。具体方法为：从地磁传感器得到识读装置所在位置的三个方向的地磁场分量X，Y，Z，从重力加速度传感器得到三个方向的磁场量X₁，Y₁，Z₁，

$Q={\tan }^{-1}\sqrt{(X1*X1)/(Z1*Z1+Y1*Y1)}$

$P={\tan }^{-1}\sqrt{(Y1*Y1)/(Z1*Z1+X1*X1)}$

X2＝X*CosQ+Y*SinQ*SinP-Z*CosP*SinQ

Y2＝Y*CosP+Z*SinP

θ＝tan^-1(Y2/X2)

θ为识读装置相对于地球正北极在顺时针方向的偏转角度，取值范围为0～359度，θ经过校正后，0度代表正北方向，θ为90度代表正东方，θ为180度代表正南方，θ为270度代表正西方。

例如：从地磁传感器得到X，Y，Z磁场分量分别175，-40，87，从重力加速度传感器得X1，Y1，Z1磁场量分别0.0004，-0.0004，1.0004，第一步计算识读装置在空间位置上的仰角Q和滚角P

$Q={\tan }^{-1}\sqrt{(X1*X1)/(Z1*Z1+Y1*Y1)}$

$P={\tan }^{-1}\sqrt{(X1*X1)/(Z1*Z1+Y1*Y1)}$

代入计算得：

Q＝0.00039984

P＝0.00039984；

第二步修正地磁传感器331在X，Y方向上的磁场分量

X2＝X*cosQ+Y*sinP*sinQ-Z*cosP*sinQ

Y2＝Y*cosP+Z*sinP

代入数据得：

X2＝0.01919232

Y2＝39.96521

第三步计算识读装置所在方位

θ＝tan^-1(Y2/X2)

θ＝-1.570316(弧度值)

θ＝θ*180/3.14

θ＝-90.01812

θ＝-90度

如果θ＜0

则θ＝360+θ

θ＝269.9819

代入校正公式：

θ＝(359-θ+90)％360

θ＝179.0181

根据θ的角度得出用户的面部朝南方。

若X2＝0，Y2＞0

则θ值为90

代入校正公式：

θ＝(359-θ+90)％360

θ＝0

根据θ的角度得出用户的面部朝正北方向。

若X2＝0，Y2＜0

则θ值为270

代入校正公式：

θ＝(359-θ+90)％360

θ＝180

根据θ的角度得出用户的面部朝正南方向。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的创造构思的前提下，还可以做出其它变形或改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种室内对象的定向方法，包括：

设置无线信号发射节点，所述无线信号发射节点具有唯一的编码；

将所述编码对应的位置信息存储在识读装置中，根据所述编码和位置信息确定所述无线信号发射节点的位置；

所述识读装置采集地磁方向信息，根据所述地磁方向信息，识别所述识读装置佩戴者的面部朝向，所述识读装置利用地磁传感器和重力加速度传感器来采集地磁方向信息；

根据识别出的佩戴者的面部朝向，所述识读装置接收相对应位置的无线信号发射节点的编码。

2.根据权利要求1所述的一种室内对象的定向方法，其特征在于，识别所述识读装置佩戴者的面部朝向的步骤包括：

从地磁传感器得到三个方向的地磁场分量X，Y，Z，

从重力加速度传感器得到三个方向的加速度X1，Y1，Z1，

按如下方式处理：

$Q={\tan }^{-1}\sqrt{(X1*X1)/(Z1*Z1+Y1*Y1)}$

$P={\tan }^{-1}\sqrt{(Y1*Y1)/(Z1*Z1+X1*X1)}$

X2＝X*CosQ+Y*SinQ*SinP-Z*CosP*SinQ

Y2＝Y*CosP+Z*SinP

θ＝tan^-1(Y2/X2)

θ为相对于地球正北极在顺时针方向的偏转角度。