CN103558617B - 一种定位的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种定位的方法及装置，所述方法包括：获得移动终端的瞬时加速度测量量；获得移动终端的瞬时速度；接收GPS信号；获得定位点轨迹；将接收到的GPS的信号强度与预设的阈值进行比较；当GPS的信号强度大于预设的阈值时，获得瞬时速度计算调整参数以及位移计算调整参数；对移动终端的瞬时速度、瞬时速度计算调整参数以及位移的计算调整参数进行修正；判断是否感知到地标信息；如果是，将感知到的地标信息与标准地图信息进行校验，对移动终端的定位轨迹进行修正。本发明提供的一种定位的方法及装置，利用运动传感器实时计算移动终端状态，并通过感知行驶过程中的特殊地标，对定位精度进行实时调整，以满足在城市中实时，精确定位车辆的需求。

Description

一种定位的方法及装置

技术领域

本发明涉及定位技术领域，尤其涉及一种定位的方法及装置。

背景技术

在过去几年中，定位技术迅速的发展着，并且已经提出了许多技术来实现高精度定位。在室外的情况下，GPS及其改进的方案是最常见的定位技术，能够为各种应用提供精确的位置。然而在城市中，存在着GPS信号不稳定，甚至没有的情况，这将直接导致城市导航的不稳定。例如，在美国伊利诺伊州芝加哥市中心进行的实验，对GPS在城市中的定位性能进行了评估。根据实验结果，观察到的GPS信号非常弱，一些道路周围由于高楼的存在，导致GPS信号及其不稳定，甚至完全阻隔，特别是一些复杂的道路结构，如隧道和地下通路。根据实验采集的数据，芝加哥城市中最大的定位误差在地面上超过了100米，而在地下通路则将近400米。

目前，有的现有技术已经使用运动传感器用于室内定位、道路检测、物品跟踪以及室外定位。这些技术使用加速度传感器来计算使用者的步行速度，和步长，并且结合行进方位来估计位置。

然而通过运动传感器实时的用于室外定位，其难度在于被测物并没有特定的行为规律，因此难以估计行驶速度和距离。例如，通过运动传感器对车辆的定位，在车辆的行驶过程中会遇到不可预知的各种路段和复杂路况，因此传统的通过加速度积分计算行驶实时速度和二次积分计算行进距离将会存在很大误差。除此之外，由于运动传感器本身的机械构造，传感器本身将会包含很大的机械误差和测量误差，因此前述的积分方法求得的速度和距离的误差将会累计。

发明内容

本发明提供了一种定位的方法及装置，利用智能手机集成的运动传感器，实时计算行车状态，包括行车速度和行驶距离等，并且通过传感器静默感知行驶过程中的特殊地标，例如桥梁，隧道，红绿灯等对定位精度进行实时调整，同时又通过自动学习的方法动态调整计算参数，从而保证行车状况的准确性，以满足在城市中实时，精确定位车辆的需求。所述技术方案如下：

一种定位的方法，包括：

实时的获得移动终端的瞬时加速度测量量；

根据所述移动终端瞬时加速度测量量获得所述移动终端的瞬时速度；

接收GPS信号；

根据所述GPS信号获得的初步定位点以及所述移动终端的瞬时速度获得所述移动终端的定位点轨迹；

将接收到的GPS的信号强度与预设的阈值进行比较；

当所述GPS的信号强度大于预设的阈值时，根据任意时间段内所述的GPS信号获得所述移动终端的瞬时速度估算量，并根据预定时间段内至少三个任意时刻所述移动终端的瞬时速度估算量获得瞬时速度计算调整参数；

根据所述GPS信号获得所述移动终端在任意时间段内的位移估算量，并根据预定时间段内至少两个不同时间段内所述移动终端的位移估算量、瞬时加速度测量量和瞬时速度估算量获得所述移动终端的位移计算调整参数；

根据通过GPS信号获得的所述移动终端瞬时速度估算量和瞬时速度计算调整参数对所述移动终端的瞬时速度以及瞬时速度计算调整参数进行修正，并根据所述移动终端的位移计算调整参数对所述移动终端位移的计算调整参数进行修正；

判断是否感知到地标信息；

如果是，将所述感知到的地标信息与标准地图信息进行校验，对所述移动终端的定位轨迹进行修正。

进一步的，所述实时的获得移动终端的瞬时加速度测量量包括：

实时的获取移动终端的运动参数；

根据所述移动终端的运动参数获得所述移动终端的瞬时加速度测量量；

其中，所述移动终端的运动参数包括所述移动终端的线性加速度、转动角速度以及所述移动终端在预设的三个相互垂直的方向上相对于地球北极的磁场强度。

进一步的，所述根据所述移动终端的瞬时加速度测量量获得所述移动终端的瞬时速度包括：

根据公式

V_m+Δt′=V_m+β·a_m·Δt′+μ，

求得第m+Δt′时刻的瞬时速度V_m+Δt′，其中，V_m为第m时刻的瞬时速度，a_m为所述移动终端在第m时刻的瞬时加速度测量量，Δt′为第m时刻与第m+Δt′时刻之间的时间间隔，并且，第0时刻的瞬时速度V₀=0，β为动态调整参数，μ为噪声值。

进一步的，所述瞬时速度计算调整参数包括动态调整参数和噪声值；

所述根据预定时间段内至少三个任意时刻所述移动终端的瞬时速度估算量获得的瞬时速度计算调整参数，包括：

将预定时间段内至少三个任意时刻所述移动终端的瞬时速度估算量代入公式

V_i=V_i-Δt+β_i·a_i·Δt+μ_i，

求得的动态调整参数β_i和的噪声值μ_i，其中，V_i为在所述预定时间段内第i时刻的瞬时速度估计量，V_i-Δt为在所述预定时间段内第i-Δt时刻的瞬时速度估计量，a_i为所述移动终端在第i时刻的的瞬时加速度测量量，Δt为第i时刻与第i-Δt时刻之间的时间间隔；

所述根据预定时间段内至少两个不同时间段内所述移动终端的位移估算量、瞬时加速度测量量和瞬时速度估算量获得所述移动终端的位移计算调整参数，包括：

将预定时间段内至少两个不同时间段内所述移动终端的位移估算量、瞬时加速度测量量和瞬时速度估算量代入公式

$G\left({\mathrm{\Δt}}_i\right)={\mathrm{\λ}}_1\·V_{i-\mathrm{\Δt}}\·\mathrm{\Δt}+1/2{\mathrm{\λ}}_2\·\widehat{a_i}\·{\mathrm{\Δt}}^2+\mathrm{\η}$

求得位移计算调整参数λ₁和λ₂，其中，G(Δt_i)为在第i时刻与第i-Δt时刻之间所述移动终端的位移，V_i-Δt为在所述预定时间段内第i-Δt时刻的瞬时速度估计量，Δt为第i时刻与第i-Δt时刻之间的时间间隔，η为高阶小量；

为所述移动终端在第i时刻的实际的加速度值，由公式

$a_i=(1+\mathrm{\ϵ})\·\widehat{a_i}+\mathrm{\δ}$

求得，其中，a_i为所述移动终端在第i时刻的瞬时加速度测量量，δ为误差量。

进一步的，所述判断是否感知到地标信息，包括：判断是否感知到位于桥梁隧道的信息，判断是否感知到遇到交通灯的信息以及判断是否感知到转弯的信息；

所述判断是否感知到桥梁隧道的信息包括判断是否感知到在重力方向上加速度瞬间减小再增大，如果是，则感知到桥梁隧道；

所述判断是否感知到交通灯的信息包括判断是否感知到加速度的大小先减小后增大，如果是，则感知到交通灯；

所述判断是否感知到转弯的信息包括判断是否感知到角速度的大小瞬间增大，如果是，则感知到转弯；

将所述感知到的地标信息与标准地图信息进行校验，对所述移动终端的定位轨迹进行修正，包括：

获得标准地图信息；

将所述移动终端的定位点与标准地图的位置信息相对应，在标准地图上获得校验定位点；

在距离校验定位点不超过预设距离的区域内查找与所述感知到的地标信息相应的位置点作为标准定位点；

将当前所述移动终端的定位点修正为所述标准定位点。

一种定位的装置，包括：

瞬时加速度测量模块，用于实时的获得移动终端的瞬时加速度测量量；

瞬时速度计算模块，用于根据所述移动终端瞬时加速度测量量获得所述移动终端的瞬时速度；

接收模块，用于接收GPS信号；

定位点轨迹获得模块，用于根据所述GPS信号获得的初步定位点以及所述移动终端的瞬时速度获得所述移动终端的定位点轨迹；

比较模块，用于将接收到的GPS的信号强度与预设的阈值进行比较；

速度调整参数获得模块，用于在所述GPS的信号强度大于预设的阈值时，根据任意时间段内所述的GPS信号获得所述移动终端的瞬时速度估算量，并根据预定时间段内至少三个任意时刻所述移动终端的瞬时速度估算量获得瞬时速度计算调整参数；

位移调整参数获得模块，用于根据所述GPS信号获得所述移动终端在任意时间段内的位移估算量，并根据预定时间段内至少两个不同时间段内所述移动终端的位移估算量、瞬时加速度测量量和瞬时速度估算量获得所述移动终端的位移计算调整参数；

参数修正模块，用于根据通过GPS信号获得的所述移动终端瞬时速度估算量和瞬时速度计算调整参数对所述移动终端的瞬时速度以及瞬时速度计算调整参数进行修正，并根据所述移动终端的位移计算调整参数对所述移动终端位移的计算调整参数进行修正；

判断模块，用于判断是否感知到地标信息；

定位轨迹修正模块，用于在感知到地标信息时，将所述感知到的地标信息与标准地图信息进行校验，对所述移动终端的定位轨迹进行修正。

进一步的，所述瞬时加速度测量模块包括：

加速度传感器，用于获得所述移动终端的线性加速度；

陀螺仪传感器，用于获得所述移动终端的转动角速度；

磁场传感器，用于获得所述移动终端在预设的三个相互垂直的方向上相对于地球北极的磁场强度；

瞬时加速度获得单元，用于根据所述移动终端在预设的三个相互垂直的方向上相对于地球北极的磁场强度获得所述移动终端相对于地球空间的相对姿态，并根据所述移动终端相对于地球空间的相对姿态以及所述移动终端的线性加速度和转动角速度获得所述移动终端的瞬时加速度测量量。

进一步的，所述瞬时速度计算模块具体用于：

根据公式

V_m+Δt′=V_m+β·a_m·Δt′+μ，

求得第m+Δt′时刻的瞬时速度V_m+Δt′，其中，V_m为第m时刻的瞬时速度，a_m为所述移动终端在第m时刻的瞬时加速度测量量，Δt′为第m时刻与第m+Δt′时刻之间的时间间隔，并且，第0时刻的瞬时速度V₀=0，β为动态调整参数，μ为噪声值。

进一步的，所述瞬时速度计算调整参数包括动态调整参数和噪声值；

所述速度调整参数获得模块具体用于：

将预定时间段内至少三个任意时刻所述移动终端的瞬时速度估算量代入公式

V_i=V_i-Δt+β_i·a_i·Δt+μ_i，

求得的动态调整参数β_i和的噪声值μ_i，其中，V_i为在所述预定时间段内第i时刻的瞬时速度估计量，V_i-Δt为在所述预定时间段内第i-Δt时刻的瞬时速度估计量，a_i为所述移动终端在第i时刻的的瞬时加速度测量量，Δt为第i时刻与第i-Δt时刻之间的时间间隔；

位移调整参数获得模块具体用于：

将预定时间段内至少两个不同时间段内所述移动终端的位移估算量、瞬时加速度测量量和瞬时速度估算量代入公式

$G\left({\mathrm{\Δt}}_i\right)={\mathrm{\λ}}_1\·V_{i-\mathrm{\Δt}}\·\mathrm{\Δt}+1/2{\mathrm{\λ}}_2\·\widehat{a_i}\·{\mathrm{\Δt}}^2+\mathrm{\η}$

求得位移计算调整参数λ₁和λ₂，其中，G(Δt_i)为在第i时刻与第i-Δt时刻之间所述移动终端的位移，V_i-Δt为在所述预定时间段内第i-Δt时刻的瞬时速度估计量，Δt为第i时刻与第i-Δt时刻之间的时间间隔，η为高阶小量；

为所述移动终端在第i时刻的实际的加速度值，由公式

$a_i=(1+\mathrm{\ϵ})\·\widehat{a_i}+\mathrm{\δ}$

求得，其中，a_i为所述移动终端在第i时刻的瞬时加速度测量量，δ为误差量。

进一步的，所述判断模块包括：

桥梁隧道检测单元，分别与所述加速度传感器和磁场传感器相连接，用于判断是否感知到位于桥梁隧道的信息；

交通灯检测单元，与所述加速度传感器相连接，用于判断是否感知到遇到交通灯的信息；

转弯检测单元，分别与所述加速度传感器、所述磁场传感器以及所述陀螺仪传感器相连接，用于判断是否感知到转弯的信息；

其中，所述桥梁隧道检测单元具体用于：根据所述磁场传感器获得的所述移动终端在预设的三个相互垂直的方向上相对于地球北极的磁场强度获得所述移动终端相对于地球空间的相对姿态，并根据所述移动终端相对于地球空间的相对姿态以及所述加速度传感器获得的所述移动终端的加速度，判断是否感知到在重力方向上加速度瞬间减小再增大，如果是，则感知到桥梁隧道；

所述交通灯检测单元具体用于：根据所述加速度传感器获得的所述移动终端的加速度，判断是否感知到加速度的大小先减小后增大，如果是，则感知到交通灯；

所述转弯检测单元具体用于：根据所述磁场传感器获得的所述移动终端在预设的三个相互垂直的方向上相对于地球北极的磁场强度获得所述移动终端相对于地球空间的相对姿态，并根据所述移动终端相对于地球空间的相对姿态、所述陀螺仪传感器获得的所述移动终端的角速度以及所述加速度传感器获得的所述移动终端的向心加速度，判断是否感知到角速度的大小瞬间增大，如果是，则感知到转弯；

所述定位轨迹修正模块包括：

标准地图信息获取单元，用于获得标准地图信息；

校验定位点获取单元，用于将所述移动终端的定位点与标准地图的位置信息相对应，在标准地图上获得校验定位点；

标准定位点获取单元，用于在距离校验定位点不超过预设距离的区域内查找与所述感知到的地标信息相应的位置点作为标准定位点；

定位点修正单元，用于将当前所述移动终端的定位点修正为所述标准定位点。

本发明提供了一种定位的方法及装置，利用智能手机集成的运动传感器，实时计算行车状态，包括行车速度和行驶距离等，并且通过传感器静默感知行驶过程中的特殊地标，例如桥梁，隧道，红绿灯等对定位精度进行实时调整，同时又通过自动学习的方法动态调整计算参数，从而保证行车状况的准确性，以满足在城市中实时，精确定位车辆的需求。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种定位的方法流程图；

图2是本发明实施例提供的一种定位装置功能模块框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的；技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例，仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。

图1是本发明实施例提供的一种定位的方法流程图，如图1所示，所述方法包括：

步骤101：实时的获得移动终端的瞬时加速度测量量。

步骤101具体包括：

①实时的获取移动终端的运动参数。

移动终端的运动参数包括移动终端的线性加速度、转动角速度以及移动终端在预设的三个相互垂直的方向上相对于地球北极的磁场强度。其中，移动终端的线性加速度由加速度传感器获得，转动角速度由陀螺仪传感器获得，移动终端在预设的三个相互垂直的方向上相对于地球北极的磁场强度由磁场传感器获得。

②根据所述移动终端的运动参数获得所述移动终端的瞬时加速度测量量。

移动终端的瞬时加速度测量量是一个矢量，既有大小又有方向，因此不仅要获得移动终端的瞬时加速度测量量的大小的信息，这要获得移动终端的瞬时加速度测量量的方向的信息。

由磁场传感器获得的移动终端在预设的三个相互垂直的方向上相对于地球北极的磁场强度可以得到移动终端在空间内所处姿态，具体来说，将预设的三个相互垂直的方向看成三个坐标轴，磁场传感器可以获得三个坐标轴方向上的磁场强度的分量的大小，由此可以判定移动终端在空间内所处姿态。如果将移动终端固定在汽车中时，移动终端能够感知车辆运动形态。

由加速度传感器获得的移动终端的线性加速度可以得到移动终端的瞬时加速度测量量的大小的信息，由陀螺仪传感器获得的转动角速度可以获得移动终端的转动角速度的信息，将这些信息综合起来结合移动终端在空间内所处姿态，获得所述移动终端的瞬时加速度测量量。

应当注意的是，由于加速度传感器的机械工作原理，所采集到加速度包含重力加速度，但由于设备在空间角度内的姿态未知，重力可能在基于手机坐标的三个轴方向都有分量。所以首先计算手机在空间内所处姿态，在坐标轴上过滤重力加速度分量得到线性加速度。

步骤102：根据所述移动终端瞬时加速度测量量获得所述移动终端的瞬时速度。

具体来说，根据公式

V_m+Δt′=V_m+β·a_m·Δt′+μ，

求得第m+Δt′时刻的瞬时速度V_m+Δt′，其中，V_m为第m时刻的瞬时速度，a_m为所述移动终端在第m时刻的瞬时加速度测量量，Δt′为第m时刻与第m+Δt′时刻之间的时间间隔，并且，第0时刻的瞬时速度V₀=0，β为动态调整参数，μ为噪声值。

在上式中，a_m、V_m+Δt′和V_m均为有方向的矢量，其中，β动态调整参数和μ噪声值是在GPS信号强度足够大精度可信的情况下，根据当前道路状况通过学习获得，并且会不断的根据学习的结果对β和μ进行修正，以确保结果的准确性，减小误差。

步骤103：接收GPS信号。

移动终端实时的接收GPS信号。

步骤104：根据所述GPS信号获得的初步定位点以及所述移动终端的瞬时速度获得所述移动终端的定位点轨迹。

在已知移动终端的瞬时速度后，可以采用公式

$G\left({\mathrm{\Δt}}_i\right)={\mathrm{\λ}}_1\·V_{i-t}\·\mathrm{\Δt}+1/2{\mathrm{\λ}}_2\·\widehat{a_i}\·{\mathrm{\Δt}}^2+\mathrm{\η}$

求得移动终端的相对位移，从而获得移动终端的运动轨迹，根据GPS信号获得移动终端的定位点，并将移动终端的定位点与运动轨迹相对应，获得移动终端运动的定位点轨迹。

其中，G(Δt_i)为在第i时刻与第i-Δt时刻之间所述移动终端的位移，V_i-Δt为在所述预定时间段内第i-Δt时刻的瞬时速度估计量，Δt为第i时刻与第i-Δt时刻之间的时间间隔，η为高阶小量，λ₁和λ₂为位移计算调整参数，是在GPS信号强度足够大精度可信的情况下，根据当前道路状况通过学习获得，并且会不断的根据学习的结果进行修正，以确保结果的准确性，减小误差。

为所述移动终端在第i时刻的实际的加速度值，由公式

$a_i=(1+\mathrm{\ϵ})\·\widehat{a_i}+\mathrm{\δ}$

求得，其中，a_i为所述移动终端在第i时刻的瞬时加速度测量量，δ为误差量。其中，ε和δ是参数，公式展开后，通过代入测量值计算可以得到。

步骤105：将接收到的GPS的信号强度与预设的阈值进行比较。

步骤106：当所述GPS的信号强度大于预设的阈值时，根据任意时间段内所述的GPS信号获得所述移动终端的瞬时速度估算量，并根据预定时间段内至少三个任意时刻所述移动终端的瞬时速度估算量获得瞬时速度计算调整参数。

其中，瞬时速度计算调整参数包括动态调整参数和噪声值。具体地，当移动终端获得一段时间内GPS信号后，因为GPS信号可以得到移动终端的定位点，从而获得移动终端位移的估计量，所以，可以直接根据GPS信号获得移动终端的瞬时速度估算量。

根据预定时间段内至少三个任意时刻所述移动终端的瞬时速度估算量获得的瞬时速度计算调整参数，包括：将预定时间段内至少三个任意时刻所述移动终端的瞬时速度估算量代入公式

V_i=V_i-Δt+β_i·a_i·Δt+μ_i，

通过线性规划的方法求得最佳的动态调整参数β_i和的噪声值μ_i，其中，V_i为在所述预定时间段内第i时刻的瞬时速度估计量，V_i-Δt为在所述预定时间段内第i-Δt时刻的瞬时速度估计量，a_i为所述移动终端在第i时刻的的瞬时加速度测量量，Δt为第i时刻与第i-Δt时刻之间的时间间隔。

因为上式中只有两个未知量，因此可以获得二元一次方程组求得未知数，这样至少需要三个任意时刻所述移动终端的瞬时速度，例如V_i-Δt、V_i和V_i+Δt。

步骤107：根据所述GPS信号获得所述移动终端在任意时间段内的位移估算量，并根据预定时间段内至少两个不同时间段内所述移动终端的位移估算量、瞬时加速度测量量和瞬时速度估算量获得所述移动终端的位移计算调整参数。

根据预定时间段内至少两个不同时间段内移动终端的位移估算量、瞬时加速度测量量和瞬时速度估算量获得移动终端的位移计算调整参数，包括：将预定时间段内至少两个不同时间段内移动终端的位移估算量、瞬时加速度测量量和瞬时速度估算量代入公式

$G\left({\mathrm{\Δt}}_i\right)={\mathrm{\λ}}_1\·V_{i-\mathrm{\Δt}}\·\mathrm{\Δt}+1/2{\mathrm{\λ}}_2\·\widehat{a_i}\·{\mathrm{\Δt}}^2+\mathrm{\η}$

通过线性规划的方法求得最佳的位移计算调整参数λ₁和λ₂，其中，G(Δt_i)为在第i时刻与第i-Δt时刻之间所述移动终端的位移，V_i-Δt为在所述预定时间段内第i-Δt时刻的瞬时速度估计量，Δt为第i时刻与第i-Δt时刻之间的时间间隔，η为高阶小量。

为所述移动终端在第i时刻的实际的加速度值，由公式

$a_i=(1+\mathrm{\ϵ})\·\widehat{a_i}+\mathrm{\δ}$

求得，其中，a_i为所述移动终端在第i时刻的瞬时加速度测量量，δ为误差量。其中，ε和δ是参数，公式展开后，通过代入测量值计算可以得到。

具骤108：根据通过GPS信号获得的所述移动终端瞬时速度估算量和瞬时速度计算调整参数对所述移动终端的瞬时速度以及瞬时速度计算调整参数进行修正，并根据所述移动终端的位移计算调整参数对所述移动终端位移的计算调整参数进行修正。

在GPS信号强度足够大精度可信的情况下，根据当前道路状况通过学习获得移动终端瞬时速度估算量和瞬时速度计算调整参数以及移动终端的位移计算调整参数，将上述这些通过学习获得的参数替换掉原来的参数。

上骤109：判断是否感知到地标信息。

当移动终端遇到道路基础设施，包括隧道，桥梁，十字路口，交通信号灯等时，如果不对测量计算做矫正的话，都将会引起巨大的噪声和误差。因此在该方法中，我们利用这些基础道路设施的精确位置，并且通过诸如Google地图(百度地图、soso地图等）信息进行校验，从而提高定位精度。

具体来说，判断是否感知到地标信息，包括：判断是否感知到位于桥梁隧道的信息，判断是否感知到遇到交通灯的信息以及判断是否感知到转弯的信息。

其中，判断是否感知到桥梁隧道的信息包括判断是否感知到在重力方向上加速度瞬间减小再增大，如果是，则感知到桥梁隧道。判断是否感知到交通灯的信息包括判断是否感知到加速度的大小先减小后增大，如果是，则感知到交通灯。判断是否感知到转弯的信息包括判断是否感知到角速度的大小瞬间增大，如果是，则感知到转弯。

如果将移动终端固定于车辆上，车辆通过桥梁和隧道时，由于坡度，车辆分别会经过上坡和下坡的状态，因此，加速度传感器在重力方向上能够感受到瞬间减小再增大的过程。交通灯的检测通过观测在前进方向的加速度传感器数值判断。传感器读数分别为先由于刹车先减小后增大，然后静止知道绿灯骑车启动，加速度增大。车辆转弯可以通过加速度传感器测得向心加速度，并且在陀螺仪的某坐标轴可以感受到瞬间增大的角速度。同时，通过前述的加速度传感器和磁场传感器可以求得手机当前在空间内观测得到的姿态，其中x轴的角度表示设备x轴方向在地球坐标系下相对于地球北极的角度：0度和360度表示北，90度表示东，180度表示南，270度表示西。

步骤10a：如果感知到地标信息，将所述感知到的地标信息与标准地图信息进行校验，对所述移动终端的定位轨迹进行修正。

具体地，将感知到的地标信息与标准地图信息进行校验，对所述移动终端的定位轨迹进行修正，包括：

①获得标准地图信息。移动终端从网络中或者应用程序中获得标准地图信息，包括不同定位点有哪些基础设施等。

③将所述移动终端的定位点与标准地图的位置信息相对应，在标准地图上获得校验定位点。根据移动终端当前检测到的定位点的定位信息与标准地图的位置信息相对应，在标准地图上获得校验定位点。

③在距离校验定位点不超过预设距离的区域内查找与所述感知到的地标信息相应的位置点作为标准定位点。在标准地图上，以校验定位点为圆心，预设距离为半径做圆，在圆内区域中查找与所述感知到的地标信息相应的位置点，例如，感知到隧道，就在在标准地图上，圆内区域中寻找隧道，获得附近隧道的定位点信息，作为标准定位点。

④将当前移动终端的定位点修正为所述标准定位点。

图2是本发明实施例提供的一种定位装置功能模块框图，如图2所示，所述装置包括：瞬时加速度测量模块201，用于实时的获得移动终端的瞬时加速度测量量。瞬时速度计算模块202，用于根据移动终端瞬时加速度测量量获得移动终端的瞬时速度。接收模块203，用于接收GPS信号。定位点轨迹获得模块204，用于根据GPS信号获得的初步定位点以及移动终端的瞬时速度获得移动终端的定位点轨迹。比较模块205，用于将接收到的GPS的信号强度与预设的阈值进行比较。速度调整参数获得模块206，用于在GPS的信号强度大于预设的阈值时，根据任意时间段内的GPS信号获得移动终端的瞬时速度估算量，并根据预定时间段内至少三个任意时刻移动终端的瞬时速度估算量获得瞬时速度计算调整参数。位移调整参数获得模块207，用于根据GPS信号获得移动终端在任意时间段内的位移估算量，并根据预定时间段内至少两个不同时间段内移动终端的位移估算量、瞬时加速度测量量和瞬时速度估算量获得移动终端的位移计算调整参数。参数修正模块208，用于根据通过GPS信号获得的移动终端瞬时速度估算量和瞬时速度计算调整参数对移动终端的瞬时速度以及瞬时速度计算调整参数进行修正，并根据移动终端的位移计算调整参数对移动终端位移的计算调整参数进行修正。判断模块209，用于判断是否感知到地标信息。定位轨迹修正模块20a，用于在感知到地标信息时，将感知到的地标信息与标准地图信息进行校验，对移动终端的定位轨迹进行修正。

其中，瞬时加速度测量模块201包括：加速度传感器，用于获得移动终端的线性加速度。陀螺仪传感器，用于获得移动终端的转动角速度。磁场传感器，用于获得移动终端在预设的三个相互垂直的方向上相对于地球北极的磁场强度。瞬时加速度获得单元，用于根据移动终端在预设的三个相互垂直的方向上相对于地球北极的磁场强度获得移动终端相对于地球空间的相对姿态，并根据移动终端相对于地球空间的相对姿态以及移动终端的线性加速度和转动角速度获得所述移动终端的瞬时加速度测量量。

其中，瞬时速度计算模块202具体用于：根据公式

V_m+Δt′=V_m+β·a_m·Δt′+μ，

求得第m+Δt′时刻的瞬时速度V_m+Δt′，其中，V_m为第m时刻的瞬时速度，a_m为移动终端在第m时刻的瞬时加速度测量量，Δt′为第m时刻与第m+Δt′时刻之间的时间间隔，并且，第0时刻的瞬时速度V₀=0，β为动态调整参数，μ为噪声值。

其中，瞬时速度计算调整参数包括动态调整参数和噪声值。速度调整参数获得模块206具体用于：将预定时间段内至少三个任意时刻移动终端的瞬时速度估算量代入公式

V_i=V_i-Δt+β_i·a_ii·t+μ_i，

求得的动态调整参数β_i和的噪声值μ_i，其中，V_i为在预定时间段内第i时刻的瞬时速度估计量，V_i-Δt为在预定时间段内第i-Δt时刻的瞬时速度估计量，a_i为移动终端在第i时刻的的瞬时加速度测量量，Δt为第i时刻与第i-Δt时刻之间的时间间隔。

位移调整参数获得模块207具体用于：将预定时间段内至少两个不同时间段内移动终端的位移估算量、瞬时加速度测量量和瞬时速度估算量代入公式

$G\left({\mathrm{\Δt}}_i\right)={\mathrm{\λ}}_1\·V_{i-\mathrm{\Δt}}\·\mathrm{\Δt}+1/2{\mathrm{\λ}}_2\·\widehat{a_i}\·{\mathrm{\Δt}}^2+\mathrm{\η}$

求得位移计算调整参数λ₁和λ₂，其中，G(Δt_i)为在第i时刻与第i-Δt时刻之间移动终端的位移，V_i-Δt为在预定时间段内第i-Δt时刻的瞬时速度估计量，Δt为第i时刻与第i-Δt时刻之间的时间间隔，η为高阶小量.

为移动终端在第i时刻的实际的加速度值，由公式

$a_i=(1+\mathrm{\ϵ})\·\widehat{a_i}+\mathrm{\δ}$

求得，其中，a_i为移动终端在第i时刻的瞬时加速度测量量，δ为误差量。其中，ε和δ是参数，公式展开后，通过代入测量值计算可以得到。

其中，判断模块209包括：桥梁隧道检测单元，分别与加速度传感器和磁场传感器相连接，用于判断是否感知到位于桥梁隧道的信息。交通灯检测单元，与加速度传感器相连接，用于判断是否感知到遇到交通灯的信息。转弯检测单元，分别与加速度传感器、磁场传感器以及陀螺仪传感器相连接，用于判断是否感知到转弯的信息。

其中，所述桥梁隧道检测单元具体用于：根据磁场传感器获得的移动终端在预设的三个相互垂直的方向上相对于地球北极的磁场强度获得移动终端相对于地球空间的相对姿态，并根据移动终端相对于地球空间的相对姿态以及加速度传感器获得的移动终端的加速度，判断是否感知到在重力方向上加速度瞬间减小再增大，如果是，则感知到桥梁隧道；

交通灯检测单元具体用于：根据加速度传感器获得的移动终端的加速度，判断是否感知到加速度的大小先减小后增大，如果是，则感知到交通灯。

转弯检测单元具体用于：根据磁场传感器获得的移动终端在预设的三个相互垂直的方向上相对于地球北极的磁场强度获得移动终端相对于地球空间的相对姿态，并根据移动终端相对于地球空间的相对姿态、陀螺仪传感器获得的移动终端的角速度以及加速度传感器获得的移动终端的向心加速度，判断是否感知到角速度的大小瞬间增大，如果是，则感知到转弯。

定位轨迹修正模块20a包括：标准地图信息获取单元，用于获得标准地图信息。校验定位点获取单元，用于将所述移动终端的定位点与标准地图的位置信息相对应，在标准地图上获得校验定位点。标准定位点获取单元，用于在距离校验定位点不超过预设距离的区域内查找与所述感知到的地标信息相应的位置点作为标准定位点。定位点修正单元，用于将当前所述移动终端的定位点修正为所述标准定位点。

本发明提供了一种定位的方法及装置，利用智能手机集成的运动传感器，实时计算行车状态，包括行车速度和行驶距离等，并且通过传感器静默感知行驶过程中的特殊地标，例如桥梁，隧道，红绿灯等对定位精度进行实时调整，同时又通过自动学习的方法动态调整计算参数，从而保证行车状况的准确性，以满足在城市中实时，精确定位车辆的需求。

显然，本领域技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以通过如上所述的终端实施。可选地，本发明实施例可以用计算机装置可执行的程序来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由处理器来执行，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等；或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。

以上仅是针对本发明的优选实施例及其技术原理所做的说明，而并非对本发明的技术内容所进行的限制，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的技术范围内，所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种定位的方法，其特征在于，包括：

实时的获得移动终端的瞬时加速度测量量；

根据所述移动终端瞬时加速度测量量获得所述移动终端的瞬时速度；

接收GPS信号；

根据所述GPS信号获得的初步定位点以及所述移动终端的瞬时速度获得所述移动终端的定位点轨迹；

将接收到的GPS的信号强度与预设的阈值进行比较；

当所述GPS的信号强度大于预设的阈值时，根据任意时间段内所述的GPS信号获得所述移动终端的瞬时速度估算量，并根据预定时间段内至少三个任意时刻所述移动终端的瞬时速度估算量获得瞬时速度计算调整参数；

根据所述GPS信号获得所述移动终端在任意时间段内的位移估算量，并根据预定时间段内至少两个不同时间段内所述移动终端的位移估算量、瞬时加速度测量量和瞬时速度估算量获得所述移动终端的位移计算调整参数；

根据通过GPS信号获得的所述移动终端瞬时速度估算量和瞬时速度计算调整参数对所述移动终端的瞬时速度以及瞬时速度计算调整参数进行修正，并根据所述移动终端的位移计算调整参数对所述移动终端位移的计算调整参数进行修正；

判断是否感知到地标信息；

如果是，将所述感知到的地标信息与标准地图信息进行校验，对所述移动终端的定位轨迹进行修正。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实时的获得移动终端的瞬时加速度测量量包括：

实时的获取移动终端的运动参数；

根据所述移动终端的运动参数获得所述移动终端的瞬时加速度测量量；

其中，所述移动终端的运动参数包括所述移动终端的线性加速度、转动角速度以及所述移动终端在预设的三个相互垂直的方向上相对于地球北极的磁场强度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述移动终端的瞬时加速度测量量获得所述移动终端的瞬时速度包括：

根据公式

V_m+Δt′＝V_m+β·a_m·Δt′+μ，

求得第m+Δt′时刻的瞬时速度V_m+Δt′，其中，V_m为第m时刻的瞬时速度，a_m为所述移动终端在第m时刻的瞬时加速度测量量，Δt′为第m时刻与第m+Δt′时刻之间的时间间隔，并且，第0时刻的瞬时速度V₀＝0，β为动态调整参数，μ为噪声值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述瞬时速度计算调整参数包括动态调整参数和噪声值；

所述根据预定时间段内至少三个任意时刻所述移动终端的瞬时速度估算量获得的瞬时速度计算调整参数，包括：

将预定时间段内至少三个任意时刻所述移动终端的瞬时速度估算量代入公式

V_i＝V_i-Δt+β_i·a_i·Δt+μ_i，

求得的动态调整参数β_i和的噪声值μ_i，其中，V_i为在所述预定时间段内第i时刻的瞬时速度估计量，V_i-Δt为在所述预定时间段内第i-Δt时刻的瞬时速度估计量，a_i为所述移动终端在第i时刻的的瞬时加速度测量量，Δt为第i时刻与第i-Δt时刻之间的时间间隔；

所述根据预定时间段内至少两个不同时间段内所述移动终端的位移估算量、瞬时加速度测量量和瞬时速度估算量获得所述移动终端的位移计算调整参数，包括：

将预定时间段内至少两个不同时间段内所述移动终端的位移估算量、瞬时加速度测量量和瞬时速度估算量代入公式

$G\left({\mathrm{\Δt}}_i\right)={\mathrm{\λ}}_1\·V_{i-\mathrm{\Δ}t}\·\mathrm{\Δ}t+1/2{\mathrm{\λ}}_2\·\widehat{a_i}\·{\mathrm{\Δt}}^2+\mathrm{\η}$

求得位移计算调整参数λ₁和λ₂，其中，G(Δt_i)为在第i时刻与第i-Δt时刻之间所述移动终端的位移，V_i-Δt为在所述预定时间段内第i-Δt时刻的瞬时速度估计量，Δt为第i时刻与第i-Δt时刻之间的时间间隔，η为高阶小量；

为所述移动终端在第i时刻的实际的加速度值，由公式

$a_i=(1+\mathrm{\ϵ})\·\widehat{a_i}+\mathrm{\δ}$

求得，其中，a_i为所述移动终端在第i时刻的瞬时加速度测量量，ε和δ为误差量。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断是否感知到地标信息，包括：判断是否感知到位于桥梁隧道的信息，判断是否感知到遇到交通灯的信息以及判断是否感知到转弯的信息；

所述判断是否感知到桥梁隧道的信息包括判断是否感知到在重力方向上加速度瞬间减小再增大，如果是，则感知到桥梁隧道；

所述判断是否感知到交通灯的信息包括判断是否感知到加速度的大小先减小后增大，如果是，则感知到交通灯；

所述判断是否感知到转弯的信息包括判断是否感知到角速度的大小瞬间增大，如果是，则感知到转弯；

将所述感知到的地标信息与标准地图信息进行校验，对所述移动终端的定位轨迹进行修正，包括：

获得标准地图信息；

将所述移动终端的定位点与标准地图的位置信息相对应，在标准地图上获得校验定位点；

在距离校验定位点不超过预设距离的区域内查找与所述感知到的地标信息相应的位置点作为标准定位点；

将当前所述移动终端的定位点修正为所述标准定位点。

6.一种定位的装置，其特征在于，包括：

瞬时加速度测量模块，用于实时的获得移动终端的瞬时加速度测量量；

瞬时速度计算模块，用于根据所述移动终端瞬时加速度测量量获得所述移动终端的瞬时速度；

接收模块，用于接收GPS信号；

定位点轨迹获得模块，用于根据所述GPS信号获得的初步定位点以及所述移动终端的瞬时速度获得所述移动终端的定位点轨迹；

比较模块，用于将接收到的GPS的信号强度与预设的阈值进行比较；

速度调整参数获得模块，用于在所述GPS的信号强度大于预设的阈值时，根据任意时间段内所述的GPS信号获得所述移动终端的瞬时速度估算量，并根据预定时间段内至少三个任意时刻所述移动终端的瞬时速度估算量获得瞬时速度计算调整参数；

位移调整参数获得模块，用于根据所述GPS信号获得所述移动终端在任意时间段内的位移估算量，并根据预定时间段内至少两个不同时间段内所述移动终端的位移估算量、瞬时加速度测量量和瞬时速度估算量获得所述移动终端的位移计算调整参数；

参数修正模块，用于根据通过GPS信号获得的所述移动终端瞬时速度估算量和瞬时速度计算调整参数对所述移动终端的瞬时速度以及瞬时速度计算调整参数进行修正，并根据所述移动终端的位移计算调整参数对所述移动终端位移的计算调整参数进行修正；

判断模块，用于判断是否感知到地标信息；

定位轨迹修正模块，用于在感知到地标信息时，将所述感知到的地标信息与标准地图信息进行校验，对所述移动终端的定位轨迹进行修正。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述瞬时加速度测量模块包括：

加速度传感器，用于获得所述移动终端的线性加速度；

陀螺仪传感器，用于获得所述移动终端的转动角速度；

磁场传感器，用于获得所述移动终端在预设的三个相互垂直的方向上相对于地球北极的磁场强度；

瞬时加速度获得单元，用于根据所述移动终端在预设的三个相互垂直的方向上相对于地球北极的磁场强度获得所述移动终端相对于地球空间的相对姿态，并根据所述移动终端相对于地球空间的相对姿态以及所述移动终端的线性加速度和转动角速度获得所述移动终端的瞬时加速度测量量。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述瞬时速度计算模块具体用于：

根据公式

V_m+Δt′＝V_m+β·a_m·Δt′+μ，

求得第m+Δt′时刻的瞬时速度V_m+Δt′，其中，V_m为第m时刻的瞬时速度，a_m为所述移动终端在第m时刻的瞬时加速度测量量，Δt′为第m时刻与第m+Δt′时刻之间的时间间隔，并且，第0时刻的瞬时速度V₀＝0，β为动态调整参数，μ为噪声值。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述瞬时速度计算调整参数包括动态调整参数和噪声值；

所述速度调整参数获得模块具体用于：

将预定时间段内至少三个任意时刻所述移动终端的瞬时速度估算量代入公式

V_i＝V_i-Δt+β_i·a_i·Δt+μ_i，

求得的动态调整参数β_i和的噪声值μ_i，其中，V_i为在所述预定时间段内第i时刻的瞬时速度估计量，V_i-Δt为在所述预定时间段内第i-Δt时刻的瞬时速度估计量，a_i为所述移动终端在第i时刻的的瞬时加速度测量量，Δt为第i时刻与第i-Δt时刻之间的时间间隔；

位移调整参数获得模块具体用于：

将预定时间段内至少两个不同时间段内所述移动终端的位移估算量、瞬时加速度测量量和瞬时速度估算量代入公式

$G\left({\mathrm{\Δt}}_i\right)={\mathrm{\λ}}_1\·V_{i-\mathrm{\Δ}t}\·\mathrm{\Δ}t+1/2{\mathrm{\λ}}_2\·\widehat{a_i}\·{\mathrm{\Δt}}^2+\mathrm{\η}$

求得位移计算调整参数λ₁和λ₂，其中，G(Δt_i)为在第i时刻与第i-Δt时刻之间所述移动终端的位移，V_i-Δt为在所述预定时间段内第i-Δt时刻的瞬时速度估计量，Δt为第i时刻与第i-Δt时刻之间的时间间隔，η为高阶小量；

为所述移动终端在第i时刻的实际的加速度值，由公式

$a_i=(1+\mathrm{\ϵ})\·\widehat{a_i}+\mathrm{\δ}$

求得，其中，a_i为所述移动终端在第i时刻的瞬时加速度测量量，ε和δ为误差量。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述判断模块包括：

桥梁隧道检测单元，分别与所述加速度传感器和磁场传感器相连接，用于判断是否感知到位于桥梁隧道的信息；

交通灯检测单元，与所述加速度传感器相连接，用于判断是否感知到遇到交通灯的信息；

转弯检测单元，分别与所述加速度传感器、所述磁场传感器以及所述陀螺仪传感器相连接，用于判断是否感知到转弯的信息；

其中，所述桥梁隧道检测单元具体用于：根据所述磁场传感器获得的所述移动终端在预设的三个相互垂直的方向上相对于地球北极的磁场强度获得所述移动终端相对于地球空间的相对姿态，并根据所述移动终端相对于地球空间的相对姿态以及所述加速度传感器获得的所述移动终端的加速度，判断是否感知到在重力方向上加速度瞬间减小再增大，如果是，则感知到桥梁隧道；

所述交通灯检测单元具体用于：根据所述加速度传感器获得的所述移动终端的加速度，判断是否感知到加速度的大小先减小后增大，如果是，则感知到交通灯；

所述转弯检测单元具体用于：根据所述磁场传感器获得的所述移动终端在预设的三个相互垂直的方向上相对于地球北极的磁场强度获得所述移动终端相对于地球空间的相对姿态，并根据所述移动终端相对于地球空间的相对姿态、所述陀螺仪传感器获得的所述移动终端的角速度以及所述加速度传感器获得的所述移动终端的向心加速度，判断是否感知到角速度的大小瞬间增大，如果是，则感知到转弯；

所述定位轨迹修正模块包括：

标准地图信息获取单元，用于获得标准地图信息；

校验定位点获取单元，用于将所述移动终端的定位点与标准地图的位置信息相对应，在标准地图上获得校验定位点；

标准定位点获取单元，用于在距离校验定位点不超过预设距离的区域内查找与所述感知到的地标信息相应的位置点作为标准定位点；

定位点修正单元，用于将当前所述移动终端的定位点修正为所述标准定位点。