CN103674028A

CN103674028A - 一种室内行进轨迹的定位测试方法及装置

Info

Publication number: CN103674028A
Application number: CN201310740772.4A
Authority: CN
Inventors: 张晓英
Original assignee: Datang Mobile Communications Equipment Co Ltd
Current assignee: Datang Mobile Communications Equipment Co Ltd
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明公开了一种室内行进轨迹的定位测试方法及装置，涉及定位测试领域，用以在室内实现自动定位精确导航。该方法包括：在测试开始后，实时采集运动目标的加速度数据和方位角数据；根据所述加速度数据实时确定所述运动目标的位移数据；根据所述方位角数据实时确定所述运动目标的运动方向；根据所述位移数据和所述运动方向确定所述运动目标的运动轨迹；根据所述运动目标的初始位置和所述运动目标在任一时间点的运动轨迹确定所述运动目标在该时间点的位置信息。

Description

一种室内行进轨迹的定位测试方法及装置

技术领域

本发明涉及定位测试领域，具体设计一种室内行进轨迹的定位测试方法及装置。

背景技术

随着网络测试工作在移动通信领域的地位日益重要，相关测试优化设备的演进层出不穷，并且升级周期越来越短。由于测试移动网络时在室内环境下没有GPS导航定位信号，无法做到和路测设备采用相同方式：使用GPS模块输出数据方式进行采样点的轨迹呈现，故传统的室内测试设备在室内定位方面，一直采用手动方式进行测试点的轨迹定位。

传统的通信测试优化设备在室内轨迹定位呈现方面，采用的是通过软件方式实现的手动标记平铺采样点方式。如直线行进时需要人工在室内平面图上确定直线起始点位置，在直线行进结束时同样需要人工在室内平面图上确定当前位置，在行进直线轨迹的起始终止位置确定后，通过一秒一次的时间抽样确定两点之间的采样点平铺位置。由于在直线行进过程中采样点轨迹无法得出具体位置，所以测量数据在测试执行时首先要进行逐项的数据缓存工作，在当前点位置由测试人员手动确定后，最后才将缓存的数据与计算出的轨迹相匹配加以记录和呈现。

现有室内测试设备的定位功能有很多的局限性，需要具备一些必备的条件才可使用，例如测试时需要测试人员手持设备以备随时触屏定位；为提高打点平铺方式的准确性需要测试人员必须匀速行进等。这些定位功能必备的条件一方面增加设备成本，另一方面也对测试人员提出了较高的要求。

室内测试设备在测试期间由于手动方式定位的限制，存在测试数据呈现滞后的问题。因为该方案在执行时，需要在直线行进结束给出当前点信息并平铺计算后，才能呈现之前缓存的测试数据。此实现方式对测试人员实时分析数据造成不便。另外采用手动打点方式时，在室内环境下执行业务测试时，测试人员必须为直线或不频繁的折线行进，否则手动方式的有效性和可用性就会大大降低。

发明内容

本发明提供了一种室内行进轨迹的定位测试方法及装置，用以在室内实现自动定位精确导航。

本发明提供的一种本发明实施例首先提供了一种室内行进轨迹的定位测试方法，该方法包括：

在测试开始后，实时采集运动目标的加速度数据和方位角数据；

根据所述加速度数据实时确定所述运动目标的位移数据；

根据所述方位角数据实时确定所述运动目标的运动方向；

根据所述位移数据和所述运动方向确定所述运动目标的运动轨迹；

根据所述运动目标的初始位置和所述运动目标在任一时间点的运动轨迹确定所述运动目标在该时间点的位置信息。

在本发明上述实施例中，通过实时采集运动目标的加速度数据和方位角数据来实时确定运动目标的运动轨迹，由于采集了方位角数据，所以使得室内测试不局限于传统的直线测试方式，可以进行曲线测试，并且整个测试过程完全自动化，每个测试时刻的运动目标的位置信息也是真实的，不是传统的抽样打点方式获得的。

更佳地，该方法还包括对所述位置信息的校准步骤：

在检测到所述运动目标的静止时间超过预设阈值时，利用所述运动目标当前的位置信息与预设的至少一个校正位信息进行比较；

在任一一个校正位信息与所述当前的位置信息之间的距离小于预设距离时，将所述校正位信息替代所述运动目标当前的位置信息。

本发明上述实施例提供了一种校准方法，校正是否进行是通过运动目标是否静止确定的，在检测到运动目标静止时间超过预设阈值时，触发校准过程，用计算出的运动目标的当前位置信息与预先设置的校正位信息进行比较，在有任一的校正位与当前位置信息的距离小于阈值距离时，说明运动到达了某一个校正位，开始进行进行校准，即用校正位信息替换当前位置信息。

更佳地，根据所述加速度数据实时确定所述运动目标的位移数据，具体包括：

实时采集所述运动目标的加速度数据及表征所述加速度在与地面垂直方向上的角速度数据；

根据所述加速度数据及所述角速度数据确定所述运动目标在与地面水平方向上的水平加速度数据；

根据所述水平加速度数据确定所述运动目标在所述水平方向上的位移数据。

在本发明上述实施例中，由于室内测试是需要运动目标在水平方向上的运动轨迹，而运动目标在行进时，并不能保证产生的加速度都是水平方向的，所以在通过加速度数据计算所述运动目标的位移时，需要先对加速度进行处理，通过角速度数据来确定水平加速度数据，再根据水平加速度数据确定所述运动目标在所述水平方向上的位移数据。

一般地，所述加速度数据、角速度数据和方位角数据在采集后，先进行用于消除干扰和漂移问题的滤波处理，再进行各项数据的确定过程。

在实际应用中采用传感器采集各项参数时，传感器在产生加速度数据时，还会产生一些加速度噪声，同时如果方位角数据和角速度数据采用磁力计和陀螺仪采集的话，会存在漂移现象，这就需要进行相应的融合过滤处理。卡尔曼滤波算法因为其优良的特征和实时更新特征被广泛应用，所以陀螺仪、传感器和磁力计在输出各项数据后先进行多传感器信息融合滤波，可消除自动定位数据的噪声干扰和漂移问题。

本发明还提供了一种室内行进轨迹的定位测试装置，该装置包括：

传感器模块，用于在测试开始后，实时采集运动目标的加速度数据和方位角数据；

位移确定模块，用于根据所述加速度数据实时确定所述运动目标的位移数据；

方位确定模块，用于根据所述方位角数据实时确定所述运动目标的运动方向；

轨迹确定模块，用于根据所述位移数据和所述运动方向确定所述运动目标的运动轨迹；

位置确定模块，用于根据所述运动目标的初始位置和所述运动目标在任一时间点的运动轨迹确定所述运动目标在该时间点的位置信息。

在本发明实施例中，提供了一个定位测试装置，通过传感器模块实时采集运动目标的加速度数据和方位角数据来实时让位移确定模块确定运动目标的运动轨迹的目的，由于采集了方位角数据，所以使得室内测试不局限于传统的直线测试方式，可以进行曲线测试，并且整个测试过程完全自动化，每个测试时刻的运动目标的位置信息也是真实的，不是传统的抽样打点方式获得的。

本发明通过采集运动目标的各项运动参数来计算运动目标的各项轨迹，从而使得室内测试不局限于传统的直线测试方式，可以进行曲线测试，并且整个测试过程完全自动化，不需要人工记录。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种室内行进轨迹的定位测试方法的方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种室内行进轨迹的定位测试方法的实施场景示意图；

图3为本发明实施例提供的一种室内行进轨迹的定位测试装置的装置结构示意图。

具体实施方式

现阶段通信测试设备演进阶段呈现出来最为突出的特点是和其他领域高新科学技术最新成果的结合应用，传感器技术作为一项热门的高新技术逐渐从军用领域向民用领域转变。本发明针对室内测试系统的定位功能，提出一种结合传感器集成的自动定位精确导航解决方案。

本发明实施例首先提供了一种室内行进轨迹的定位测试方法，如图1所示，该方法包括：

S101，在测试开始后，实时采集运动目标的加速度数据和方位角数据；

S102，根据所述加速度数据实时确定所述运动目标的位移数据；

S103，根据所述方位角数据实时确定所述运动目标的运动方向；

S104，根据所述位移数据和所述运动方向确定所述运动目标的运动轨迹；

S105，根据所述运动目标的初始位置和所述运动目标在任一时间点的运动轨迹确定所述运动目标在该时间点的位置信息。

可以理解的是，上述加速度数据和方位角数据的采集可以通过传感器完成，在获知运动目标加速度的情况下，根据牛顿第二定理，基于加速度测量值，可以得到位移：

v = v_{o} + {&Integral;}_{o}^{t} adt

s = s_{o} + {&Integral;}_{o}^{t} vdt

上式中v和v0分别是瞬时速度和初始速度，s和s0是t时刻的距离和初始距离,a是加速度测量值。

可以理解的是，由于本发明是通过加速度数据和方位角数据不断累加计算运动目标的运动轨迹和位置信息的，虽然传感器模块已可输出高精度的定位数据，但同样存在局限性。由于传感器模块是通过时间的多次积分获取的定位数据，随着测试持续时间的增大，极小的误差也会被放大以致影响定位效果，所以为了更准确的测试运动目标的轨迹，该方法还包括对所述位置信息的校准步骤：

为了更好的理解本发明上述校准方案，提供一个简单的实时场景：

在进行室内测试前，现在室内均匀预设多个校正位，并把每个校正位的位置信息提前录入到测试设备中，当运动目标携带测试设备开始测试时，运动目标在需要进行校准时，可以移动到任一一个校正位静止以触发校准过程，测试设备将该校正位的位置信息替换计算出的当前位置信息，相当于消除了继开始测试以来到现在的误差，完成了一次校准过程。

可以理解的是，之所以在每次静止时先比对当前校正位信息是否与当前位置信息的距离是否小于一定值，是用来判断当前是否需要校准的标准，因为运动目标每次静止不一定都是处于校正位，可以还有其他原因，这时通过上述判断即可知是不需要进行校准的。

可以通过陀螺仪来进行运动目标是否静止的判断。

在本发明上述实施例中，由于室内测试是需要运动目标在水平方向上的运动轨迹，而运动目标在行进时，并不能保证产生的加速度都是水平方向的，如图2所示，当运动目标是人时，在行走的时候不可避免就会产生多角度的加速度，所以在通过加速度数据计算所述运动目标的位移时，需要先对加速度进行处理，通过角速度数据来确定水平加速度数据，再根据水平加速度数据确定所述运动目标在所述水平方向上的位移数据。

可以理解的是，所述加速度数据、角速度数据和方位角数据在采集后，先进行用于消除干扰和漂移问题的滤波处理，再进行各项数据的确定过程。

本发明实施例还提供了一种室内行进轨迹的定位测试装置，如图3所示，该装置包括：

传感器模块1，用于在测试开始后，实时采集运动目标的加速度数据和方位角数据；

位移确定模块2，用于根据所述加速度数据实时确定所述运动目标的位移数据；

方位确定模块3，用于根据所述方位角数据实时确定所述运动目标的运动方向；

轨迹确定模块4，用于根据所述位移数据和所述运动方向确定所述运动目标的运动轨迹；

位置确定模块5，用于根据所述运动目标的初始位置和所述运动目标在任一时间点的运动轨迹确定所述运动目标在该时间点的位置信息。

在本发明上述实施例的基础上，该装置还包括用于对所述位置信息进行校准的校准模块，具体用于：

在本发明上述实施例的基础上，所述位移确定模块，具体用于：

在本发明上述实施例的基础上，该装置还包括滤波模块，用于在所述加速度数据、角速度数据和方位角数据被采集后，进行用于消除干扰和漂移问题的滤波处理。

为了更好的理解本发明的整体技术方案，下面介绍一个详细实施例：

首先介绍一下本实施例的测试场景，首先在室内设置了多个校正位，运动目标为人，采用传感器采集人的加速度，采用陀螺仪采集加速度的角速度，采用磁力计采集方位角数据，这些传感器全部集成在本发明测试装置中。

首先，确定初始位置后，人携带本测试装置开始进行测试；

对实时采集得到的加速度数据、角速度数据和方位角数据先进行滤波处理；

根据经过滤波处理的加速度数据和加速度数据确定水平方向上的水平加速度数据；

根据水平加速度数据确定水平位移；

根据水平位移及方位角数据实时确定人的运动轨迹；

在人到达某一校正位且静止时间超过预设阈值时，利用计算出的运动目标的当前位置信息与所有的校正位信息进行比较，在任一个校正位信息与所述当前的位置信息之间的距离小于预设距离时，表明此时需要校正，将所述校正位信息替代所述运动目标当前的位置信息。

可以理解的是，根据各种传感器测量得出的运动轨迹采用的单位实际距离单位，而用于绘制运动目标移动轨迹的室内平面图上单位肯定是不一致的，所以在确定运动轨迹或当前位置信息后，还需要进行单位的转换，也就是需要通过比例尺将实际单位转化为平面图上的像素，一般来说，像素=实际距离*比例尺。

本发明通过传感器集成模块的融合算法，得出测试设备的精确位置并可实时对测试数据进行呈现，从而规避了目前手动打点滞后和行进轨迹有诸多限制的问题，本方案在应用上有着明显的优势：

1)，针对所有的测试数据匹配定位轨迹进行实时呈现及记录，更符合实际应用情况；

2)，行走方式不仅仅支持直线，也可支持其他曲线轨迹定位；

3)，该技术方法自动输出的定位数据与实际轨迹匹配精度很高。

综上所述，本方案可以直接应用于现有通信网络，并突破了传统意义上针对室内的人工定位操作，可以直接、准确地辅助室内定位测试功能。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种室内行进轨迹的定位测试方法，其特征在于，该方法包括：

根据所述加速度数据实时确定所述运动目标的位移数据；

根据所述方位角数据实时确定所述运动目标的运动方向；

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括对所述位置信息的校准步骤：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述加速度数据实时确定所述运动目标的位移数据，具体包括：

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述加速度数据、角速度数据和方位角数据在采集后，先进行用于消除干扰和漂移问题的滤波处理，再进行各项数据的确定过程。

5.一种室内行进轨迹的定位测试装置，其特征在于，该装置包括：

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，该装置还包括用于对所述位置信息进行校准的校准模块，具体用于：

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述位移确定模块，具体用于：

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，该装置还包括滤波模块，用于在所述加速度数据、角速度数据和方位角数据被采集后，进行用于消除干扰和漂移问题的滤波处理。