CN104501808B - 路径追踪方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种路径追踪方法，包括：检测三轴陀螺仪在前后轴方向的转动线速度；检测三轴陀螺仪在水平轴方向的转动角度；检测三轴陀螺仪在垂直轴方向的转动角度；根据所述前后轴方向的转动线速度、所述水平轴方向和垂直轴方向的转动角度生成路径数据。此外，还提供了一种路径追踪装置。上述路径追踪方法及装置能够适用于室内或场所内部的应用场景。

Description

路径追踪方法及装置
技术领域
本发明涉及手机技术领域，特别是涉及一种路径追踪方法及装置。
背景技术
目前的路径追踪以及导航多采用GPS定位技术，多用于驾驶导航与户外行走。但在小范围内通常缺乏路径追踪和导航手段。例如，在大型停车场、公园、游乐场、商场、购物中心中，现有的GPS导航技术往往只能在地图上导航至这些场所所在的入口处，但当用户进入这些场所后，却无法在场所内部使用GPS导航。
因此，现有的路径追踪和导航技术仅适用于道路交通的场景，对于室内或场所内部的应用场景适用性较差。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够适用于室内或场所内部的应用场景的路径追踪方法。
本发明实施例第一方面提供了一种路径追踪方法，包括：
检测三轴陀螺仪在前后轴方向的转动线速度；
检测三轴陀螺仪在水平轴方向的转动角度；
检测三轴陀螺仪在垂直轴方向的转动角度；
根据所述前后轴方向的转动线速度、所述水平轴方向和垂直轴方向的转动角度生成路径数据。
在其中一个实施例中，所述检测三轴陀螺仪在前后轴方向的转动线速度的步骤包括：
检测三轴陀螺仪在预设时长内的前后轴方向的转动角速度，计算其在该预设时长内的平均角速度；
获取三轴陀螺仪的在所述前后轴方向的转轴半径；
根据所述平均角速度和所述转轴半径计算在前后轴方向的转动线速度。
在其中一个实施例中，所述检测三轴陀螺仪在水平轴方向的转动角度的步骤之后还包括：
获取所述水平轴方向的转动角度保持同一偏斜方向的时长，判断所述时长是否大于或等于第一阈值，若是，则在所述路径数据中相应加入阶梯标识。
在其中一个实施例中，所述检测三轴陀螺仪在垂直轴方向的转动角度的步骤之后还包括：
判断所述垂直轴方向的转动角度是否大于或等于第二阈值，若是，则在所述路径数据中相应加入转向标识。
在其中一个实施例中，所述判断所述垂直轴方向的转动角度是否大于或等于第二阈值的步骤包括：
每隔第三阈值时长判断所述获取到的垂直轴方向的转动角度是否大于或等于第二阈值，若判断得到连续大于或等于阈值次数，则判定所述垂直轴方向的转动角度大于或等于第二阈值。
在其中一个实施例中，所述方法还包括根据所述路径数据生成导航数据；接收导航数据分享指令，将所述导航数据发送给所述导航数据分享指令对应的终端。
此外，还有必要提供一种能够适用于室内或场所内部的应用场景的路径追踪装置。
一种路径追踪装置，包括：
前后轴方向速度检测模块，用于检测三轴陀螺仪在前后轴方向的转动线速度；
水平轴方向角度检测模块，用于检测三轴陀螺仪在水平轴方向的转动角度；
垂直轴方向角度检测模块，用于检测三轴陀螺仪在垂直轴方向的转动角度；
路径生成模块，用于根据所述前后轴方向的转动线速度、所述水平轴方向和垂直轴方向的转动角度生成路径数据。
在其中一个实施例中，所述前后轴方向速度检测模块还用于检测三轴陀螺仪在预设时长内的前后轴方向的转动角速度，计算其在该预设时长内的平均角速度；获取三轴陀螺仪的在所述前后轴方向的转轴半径；根据所述平均角速度和所述转轴半径计算在前后轴方向的转动线速度。
在其中一个实施例中，所述水平轴方向角度检测模块还用于获取所述水平轴方向的转动角度保持同一偏斜方向的时长，判断所述时长是否大于或等于第一阈值，若是，则在所述路径数据中相应加入阶梯标识。
在其中一个实施例中，所述垂直轴方向角度检测模块还用于判断所述垂直轴方向的转动角度是否大于或等于第二阈值，若是，则在所述路径数据中相应加入转向标识。
在其中一个实施例中，所述垂直轴方向角度检测模块还用于每隔第三阈值时长判断所述获取到的垂直轴方向的转动角度是否大于或等于第二阈值，若判断得到连续大于或等于阈值次数，则判定所述垂直轴方向的转动角度大于或等于第二阈值。
在其中一个实施例中，所述装置还包括路径信息分享模块，用于根据所述路径数据生成导航数据；接收导航数据分享指令，将所述导航数据发送给所述导航数据分享指令对应的终端。
上述路径追踪方法及装置在记录用户的移动路径时，不通过GPS装置进行定位，仅通过检测手机上配备的三轴陀螺仪在前后轴方向的转动线速度，在水平轴方向的转动角度以及在垂直轴方向的转动角度来得到用户在三维空间中的移动速度(矢量)，从而使得该路径追踪及其后续的导航可适用于室内或场所内部的应用场景，适用性较高。
附图说明
图1为一个实施例中一种路径追踪方法的流程图；
图2为一个实施例中三轴陀螺仪各转动方向空间坐标示意图；
图3为一个实施例中一种路径追踪装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本实施例中，提出了一种能够适用于室内或场所内部的应用场景的路径追踪方法，该方法可依赖于计算机程序，该计算机程序可运行于符合冯诺依曼体系且设置有三轴陀螺仪的计算机系统之上。该计算机系统可以是智能手机、平板电脑等电子设备。
在一个实施例中，具体的，该方法如图1所示，包括：
步骤S102，检测三轴陀螺仪在前后轴方向的转动线速度。
步骤S104，检测三轴陀螺仪在水平轴方向的转动角度。
步骤S106，检测三轴陀螺仪在垂直轴方向的转动角度。
步骤S108，根据前后轴方向的转动线速度、水平轴方向和垂直轴方向的转动角度生成路径数据。
在一个应用场景中，如图2所示，手机中配备有三轴陀螺仪，三轴陀螺仪中设置有三个转动方向正交的陀螺仪，当手机水平放置时，它们分别围绕图2中X、Y和Z轴转动，其中：
X轴为前后轴，围绕X轴方向转动的陀螺仪的转动方向为前后轴方向。
Y轴为水平轴，围绕Y轴方向转动的陀螺仪的转动方向为水平轴方向。
Z轴为垂直轴，围绕Z轴方向转动的陀螺仪的转动方向为垂直轴方向。
在该应用场景中，用户水平握持配备有三轴陀螺仪的手机，且始终保持陀螺仪的转动方向的前后轴方向(图2中即为手机在听筒和话筒连线的轴线方向)与行进方向一致。也就是说，人或人所在的载具在转弯时，也同时转动手机，保持手机上的陀螺仪的转动方向的前后轴方向与人或人所在的载具的运动方向一致。
在本实施例中，检测三轴陀螺仪在前后轴方向的转动线速度的步骤可具体为：
检测三轴陀螺仪在预设时长内的前后轴方向的转动角速度，计算其在该预设时长内的平均角速度；获取三轴陀螺仪的在前后轴方向的转轴半径；根据平均角速度和转轴半径计算在前后轴方向的转动线速度。
例如，在某时刻，可跟踪检测前100ms进行前后轴方向(即围绕图2中X轴)转动的陀螺仪的转动角速度的变化曲线，再根据该变化曲线即可计算得到该100ms时间内的平均角速度ω，然后再获取三轴陀螺仪的在前后轴方向的转轴半径r，则可得到前后轴方向的转动线速度v＝ω×r。而手持手机行进的用户的移动速度即为该转动线速度v。
也就是说，用户按照上述描述的方式握持手机行进时，其移动的动作会造成围绕前后轴方向转动的陀螺仪以一定的角速度产生偏斜，且陀螺仪在前后轴方向转动产生偏斜时的转动角速度与人的行进速度成正比关系，其比值即为陀螺仪的转轴r。因此，通过计算转动角速度ω即可得到前后轴方向的转动线速度v，该转动线速度v即为握持手机行进的用户的移动速度v。
而在本实施例中，在本实施例中，三轴陀螺仪的转动角度的水平轴方向即为如图2所示的围绕Y轴转动的陀螺仪的转动方向，三轴陀螺仪的水平轴方向的转动角度即为三轴陀螺仪中围绕水平轴(图2中Y轴)转动的陀螺仪的偏移角度，其值在-90°至90°之间。当握持手机的用户在上楼梯或者下楼梯行进时，围绕水平轴方向转动的陀螺仪即会偏移一定角度，且该角度等于楼梯的坡度。
三轴陀螺仪的转动角度的垂直轴方向即为如图2所示的围绕Z轴转动的陀螺仪的转动方向。三轴陀螺仪的垂直轴方向的转动角度即为三轴陀螺仪中围绕垂直轴(图2中Z轴)转动的陀螺仪的偏移角度，其值在0°至180°之间。当握持手机的用户转弯时，围绕垂直轴方向转动的陀螺仪即会相对于转弯前的前进方向偏移一定角度，且该角度等于弯道的角度。
在通过检测前后轴方向的转动线速度v得到用户的移动速度v之后,结合三轴陀螺仪的水平轴方向和垂直轴方向的转动角度，即可得到手机握持者在三维空间中的移动速度(有方向)，结合时间参数t，即可跟踪得到手机握持者的移动路径。优选的，可在手机界面上伴随着时间参数t展示移动路径，用户通过观察手机即可看到当前跟踪记录的其移动的路径信息。
在本实施例中，在本实施例中，检测三轴陀螺仪在水平轴方向的转动角度的步骤之后还包括：
获取水平轴方向的转动角度保持同一偏斜方向的时长，判断时长是否大于或等于第一阈值，若是，则在路径数据中相应加入阶梯标识。
例如，若第一阈值为3秒，则若沿水平轴方向转动陀螺仪的偏斜角度保持大于或等于0°的时长超过了3秒，则表示，握持手机的用户在该3秒内一直处于上升状态，因此，可在此位置加入向上阶梯的标识；相应的，若沿水平轴方向转动陀螺仪的偏斜角度保持小于0°的时长超过了3秒，则表示，握持手机的用户在该3秒内一直处于下降状态，因此，可在此位置加入向上阶梯的标识。
进一步的，当检测到三轴陀螺仪在水平轴方向的转动角度保持同一偏斜方向的时长大于或等于第一阈值之后，可进一步判断水平轴方向的转动角度是否为-90°或90°，若是，则提示用户输入楼层参数。
也就是说，当水平轴方向的转动角度为-90°或90°且保持了定时长时，手机握持者正处于垂直向下或向上的运动状态，而此状态通常出现在乘坐上下直行电梯的过程中，因此，可在跟踪路径的界面提示用户输入楼层数，并在手机屏幕上展示的跟踪路径上添加电梯标记以及相应的楼层数，从而方便在室内导航时，指引用户乘坐直行电梯。
在本实施例中，检测三轴陀螺仪在垂直轴方向的转动角度的步骤之后还包括：
判断所述垂直轴方向的转动角度是否大于或等于第二阈值，若是，则在路径数据中相应加入转向标识。
例如，若第二阈值设置为40°，则若检测到围绕如图2中Z轴旋转，即旋转方向为垂直轴方向的转动角度产生的角度偏移大于或等于40°，则意味着此处手机握持者行进于此时经历了弯道，前进方向产生了较大的变化。此时，可在手机显示屏上在跟踪显示的路径的此位置加入弯道的标识，提示用户此处有弯道。
进一步的，判断垂直轴方向的转动角度是否大于或等于第二阈值的步骤包括：
每隔第三阈值时长判断获取到的垂直轴方向的转动角度是否大于或等于第二阈值，若判断得到连续大于或等于阈值次数，则判定判断垂直轴方向的转动角度大于或等于第二阈值。
例如，若第三阈值设置为200ms，第二阈值设置为40°，阈值次数为3次，则当检测到获取到的垂直轴方向的转动角度大于或等于40°之后，等待200ms再次判断垂直轴方向的转动角度是否大于或等于40°，若大于或等于，则等待200ms后再次判断判断垂直轴方向的转动角度是否大于或等于40°。也就是说，每隔200ms即对垂直轴方向的转动角度进行检测，共检测3次，若3次均为大于或等于40°，则可判定判断垂直轴方向的转动角度大于或等于40°。
采用此方式对垂直轴方向的转动角度进行判定，可防止误操作对前进方向进行的干扰，从而使弯道的判断更加准确。
进一步的，该方法还包括根据路径数据生成导航数据；接收导航数据分享指令，将导航数据发送给导航数据分享指令对应的终端。
例如，用户在路径记录完毕后，可在显示屏上点击停止跟踪按钮，手机即可根据跟踪得到的路径生成导航数据。生成完毕后，用户即可点击显示屏上的分享按钮发送给好友或广播给多个好友。
好友接收到该分享的导航数据之后打开，可根据前述步骤S102至步骤S108对该好友的移动进行跟踪，对好友的位置进行定位，然后根据该好友的位置以及分享的导航信息对该好友进行导航。
例如，在一个应用场景中，大型商场的工作人员可使用手机软件预先按照上述步骤预先记录入口、男装区、女装区、洗手间和紧急逃生通道之间的路径，生成导航信息并提供给用户下载。用户在商场购物时，可下载该导航信息进行导航，即可方便地移动到入口、男装区、女装区、洗手间和紧急逃生通道等各个已记录的位置，从而不会造成用户在大型商场中迷失方向。
在一个实施例中，还相应地提供了一种路径追踪装置，如图3所示，包括：前后轴方向速度检测模块102、水平轴方向角度检测模块104、垂直轴方向角度检测模块106以及路径生成模块108，其中：
前后轴方向速度检测模块102，用于检测三轴陀螺仪在前后轴方向的转动线速度。
水平轴方向角度检测模块104，用于检测三轴陀螺仪在水平轴方向的转动角度。
垂直轴方向角度检测模块106，用于检测三轴陀螺仪在垂直轴方向的转动角度。
路径生成模块108，用于根据前后轴方向的转动线速度、水平轴方向和垂直轴方向的转动角度生成路径数据。
在本实施例中，前后轴方向速度检测模块102还用于检测三轴陀螺仪在预设时长内的前后轴方向的转动角速度，计算其在该预设时长内的平均角速度；获取三轴陀螺仪的在所述前后轴方向的转轴半径；根据所述平均角速度和所述转轴半径计算在前后轴方向的转动线速度。
在本实施例中，水平轴方向角度检测模块104还用于获取所述水平轴方向的转动角度保持同一偏斜方向的时长，判断所述时长是否大于或等于第一阈值，若是，则在所述路径数据中相应加入阶梯标识。
在本实施例中，垂直轴方向角度检测模块106还用于判断所述垂直轴方向的转动角度是否大于或等于第二阈值，若是，则在所述路径数据中相应加入转向标识。
在本实施例中，垂直轴方向角度检测模块106还用于每隔第三阈值时长判断所述获取到的垂直轴方向的转动角度是否大于或等于第二阈值，若判断得到连续大于或等于阈值次数，则判定所述垂直轴方向的转动角度大于或等于第二阈值。
在本实施例中，如图3所示，路径追踪装置还包括路径信息分享模块110，用于根据所述路径数据生成导航数据；接收导航数据分享指令，将所述导航数据发送给所述导航数据分享指令对应的终端。
上述路径追踪方法及装置在记录用户的移动路径时，不通过GPS装置进行定位，仅通过检测手机上配备的三轴陀螺仪在前后轴方向的转动线速度，在水平轴方向的转动角度以及在垂直轴方向的转动角度来得到用户在三维空间中的移动速度(矢量)，从而使得该路径追踪及其后续的导航可适用于室内或场所内部的应用场景，适用性较高。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种路径追踪方法，包括：
检测三轴陀螺仪在前后轴方向的转动线速度；
检测三轴陀螺仪在水平轴方向的转动角度；
检测三轴陀螺仪在垂直轴方向的转动角度；
根据所述前后轴方向的转动线速度、所述水平轴方向和垂直轴方向的转动角度生成路径数据，根据所述路径数据生成导航数据；
且，所述检测三轴陀螺仪在水平轴方向的转动角度的步骤之后还包括：
获取所述水平轴方向的转动角度保持同一偏斜方向的时长，判断所述时长是否大于或等于第一阈值，若是，则在所述路径数据中相应加入阶梯标识。
2.根据权利要求1所述的路径追踪方法，其特征在于，所述检测三轴陀螺仪在前后轴方向的转动线速度的步骤包括：
检测三轴陀螺仪在预设时长内的前后轴方向的转动角速度，计算其在该预设时长内的平均角速度；
获取三轴陀螺仪的在所述前后轴方向的转轴半径；
根据所述平均角速度和所述转轴半径计算在前后轴方向的转动线速度。
3.根据权利要求1所述的路径追踪方法，其特征在于，所述检测三轴陀螺仪在垂直轴方向的转动角度的步骤之后还包括：
判断所述垂直轴方向的转动角度是否大于或等于第二阈值，若是，则在所述路径数据中相应加入转向标识。
4.根据权利要求3所述的路径追踪方法，其特征在于，所述判断所述垂直轴方向的转动角度是否大于或等于第二阈值的步骤包括：
每隔第三阈值时长判断所述获取到的垂直轴方向的转动角度是否大于或等于第二阈值，若判断得到连续大于或等于阈值次数，则判定所述垂直轴方向的转动角度大于或等于第二阈值。
5.根据权利要求1所述的路径追踪方法，其特征在于，在所述根据所述路径数据生成导航数据之后，还包括接收导航数据分享指令，将所述导航数据发送给所述导航数据分享指令对应的终端。
6.一种路径追踪装置，其特征在于，包括：
前后轴方向速度检测模块，用于检测三轴陀螺仪在前后轴方向的转动线速度；
水平轴方向角度检测模块，用于检测三轴陀螺仪在水平轴方向的转动角度；
垂直轴方向角度检测模块，用于检测三轴陀螺仪在垂直轴方向的转动角度；
路径生成模块，用于根据所述前后轴方向的转动线速度、所述水平轴方向和垂直轴方向的转动角度生成路径数据，根据所述路径数据生成导航数据；
且，所述水平轴方向角度检测模块还用于获取所述水平轴方向的转动角度保持同一偏斜方向的时长，判断所述时长是否大于或等于第一阈值，若是，则在所述路径数据中相应加入阶梯标识。
7.根据权利要求6所述的路径追踪装置，其特征在于，所述前后轴方向速度检测模块还用于检测三轴陀螺仪在预设时长内的前后轴方向的转动角速度，计算其在该预设时长内的平均角速度；获取三轴陀螺仪的在所述前后轴方向的转轴半径；根据所述平均角速度和所述转轴半径计算在前后轴方向的转动线速度。
8.根据权利要求6所述的路径追踪装置，其特征在于，所述垂直轴方向角度检测模块还用于判断所述垂直轴方向的转动角度是否大于或等于第二阈值，若是，则在所述路径数据中相应加入转向标识。
9.根据权利要求8所述的路径追踪装置，其特征在于，所述垂直轴方向角度检测模块还用于每隔第三阈值时长判断所述获取到的垂直轴方向的转动角度是否大于或等于第二阈值，若判断得到连续大于或等于阈值次数，则判定所述垂直轴方向的转动角度大于或等于第二阈值。
10.根据权利要求6所述的路径追踪装置，其特征在于，所述装置还包括路径信息分享模块，用于在所述根据所述路径数据生成导航数据之后，接收导航数据分享指令，将所述导航数据发送给所述导航数据分享指令对应的终端。
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