CN104540220A - 一种智能终端的定位方法及系统 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
[0001] 本发明属于移动定位技术领域，尤其涉及一种智能终端的定位方法及系统。
背景技术
[0002] 近年来，位置服务已经成为智能终端的一项重要服务指标，为人们的日常生活的定位服务提供了极大的便利，同时也促进了基于位置的服务的蓬勃发展。
[0003]目前智能终端上提供的定位技术有两种，一种是基于移动运营网的基站定位，一种是基于GPS的定位。我们在智能终端上的测试实验显示，基于移动运营网的基站定位能耗小，但精度较差，在城市环境下有着复杂的街道和建筑的情况下，难以提供精确的街道级别；基于GPS的定位可以提供很高的定位精度，但会消耗大量的电池能量，减少智能终端的续航能力。在实际使用中，智能终端上采用的这两种定位方式由于定位精度和定位能耗的限制，都很难满足人们的需求。
发明内容
[0004] 本发明实施例的目的在于提供一种定位方法及系统，旨在解决现有技术中智能终端上采用的两种定位方式由于定位精度和定位能耗的限制，都很难满足人们的需求的问题。
[0005] 本发明实施例是这样实现的，一种智能终端的定位方法，包括:
[0006] 采集所述智能终端在不同时间的加速度，并生成加速度与时间关系的曲线；
[0007] 根据所述加速度与时间关系的曲线获取所述智能终端的运动状态和位移；
[0008] 根据所述智能终端的运动状态和位移选择定位模式，所述定位模式包括基站定位、智能定位和GPS定位；
[0009] 利用所选择的定位模式进行定位。
[0010] 在本发明所述的智能终端的定位方法中，所述根据所述加速度与时间关系的曲线获取所述智能终端的运动状态和位移具体包括:
[0011] 对所述加速度与时间关系的曲线进行平滑滤波处理；
[0012] 对平滑滤波处理后的所述加速度与时间关系的曲线进行特征向量提取，并将提取的特征向量与预先存储的曲线模板相匹配，以获取所述智能终端的运动状态；所述曲线模板包括不同运动状态所对应的加速度与时间关系的标准曲线；
[0013] 对平滑滤波处理后的所述加速度与时间关系的曲线中的加速度进行二次积分，以获取所述智能终端的位移。
[0014] 在本发明所述的智能终端的定位方法中，所述根据所述智能终端的运动状态和位移选择定位模式具体包括:
[0015] 根据所述智能终端的运动状态和位移确定所述智能终端的历史定位位置；
[0016] 计算所述智能终端历史定位位置的位置方差；
[0017] 根据所述位置方差的大小选择定位模式。
[0018] 在本发明所述的智能终端的定位方法中，所述根据所述位置方差的大小选择定位模式具体包括:
[0019] 当所述位置方差等于零时，采用基站定位；
[0020] 当所述位置方差大于零并小于或等于第一阈值时，采用智能定位；
[0021] 当所述位置方差大于所述第一阈值时，采用GPS定位。
[0022] 在本发明所述的智能终端的定位方法中，所述利用所选择的定位模式进行定位具体包括:
[0023] 当采用基站定位时，所述智能终端终端自动调用自身的应用程序接口从移动运营网的基站服务器获取定位结果；
[0024] 当采用智能定位时，所述智能终端根据初始位置以及所述智能终端的运动状态和位移获取定位结果；
[0025] 当采用GPS定位时，所述智能终端终端自动调用自身的应用程序接口从GPS服务器获取定位结果。
[0026] 本发明还提供一种智能终端的定位系统，包括:
[0027] 加速度传感器，用于采集所述智能终端在不同时间的加速度，并生成加速度与时间关系的曲线；
[0028] 数据处理模块，用于根据所述加速度与时间关系的曲线获取所述智能终端的运动状态和位移；
[0029] 定位模式切换模块，用于根据所述智能终端的运动状态和位移选择定位模式，所述定位模式包括基站定位、智能定位和GPS定位；
[0030] 定位处理模块，用于根据所选择的定位模式进行定位。
[0031] 在本发明所述的智能终端的定位系统中，所述数据处理模块包括:
[0032] 低通滤波器，用于对所述加速度与时间关系的曲线进行平滑滤波处理；
[0033] 运动状态获取单元，用于对平滑滤波处理后的所述加速度与时间关系的曲线进行特征向量提取，并将提取的特征向量与预先存储的曲线模板相匹配，以获取所述智能终端的运动状态；所述曲线模板包括不同运动状态所对应的加速度与时间关系的标准曲线；
[0034] 位移获取单元，用于对平滑滤波处理后的所述加速度与时间关系的曲线中的加速度进行二次积分，以获取所述智能终端的位移。
[0035] 在本发明所述的智能终端的定位系统中，所述定位模式切换模块包括:
[0036] 定位位置获取单元，用于根据所述智能终端的运动状态和位移确定所述智能终端的历史定位位置；
[0037] 位置方差获取单元，用于计算所述智能终端历史定位位置的位置方差；
[0038] 控制单元，用于根据所述位置方差的大小选择定位模式。
[0039] 在本发明所述的智能终端的定位系统中，所述控制单元根据所述位置方差的大小选择定位模式具体包括:
[0040] 当所述位置方差等于零时，采用基站定位；
[0041] 当所述位置方差大于零并小于或等于第一阈值时，采用智能定位；
[0042] 当所述位置方差大于所述第一阈值时，采用GPS定位。
[0043] 在本发明所述的智能终端的定位系统中，所述定位处理模块包括:
[0044] 基站定位单元，用于根据控制单元输入的定位请求调用智能终端自身的应用程序接口从移动运营网的基站服务器获取定位结果；
[0045] GPS定位单元，用于根据控制单元输入的定位请求调用智能终端自身的应用程序接口从GPS服务器获取定位结果；
[0046] 智能定位单元，用于根据控制单元输入的定位请求调用智能终端的运动状态和位移，根据所述智能终端的运动状态和位移以及所述智能终端的初始位置获取定位结果。
[0047] 本发明提供的一种智能终端的定位方法及系统，设置了三种定位模式，并且可以使智能终端根据自身的运动状态和位移自动切换定位模式，在保证了定位精度的同时也减小了定位功耗，同时满足了人们对定位精度和定位功耗的要求。
附图说明
[0048]图1是本发明实施例提供的智能终端的定位方法的具体实现流程图；
[0049] 图2是本发明实施例提供的智能终端定位方法S102的具体实现流程图；
[0050] 图3是本发明实施例提供的智能终端定位方法S103的具体实现流程图；
[0051]图4是本发明实施例提供的智能终端定位系统的结构框图。
具体实施方式
[0052] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0053] 图1是本发明实施例提供的智能终端的定位方法的具体实现流程图。参见图1所示，本发明实施例提供的智能终端的定位方法包括:
[0054] S101、采集智能终端在不同时间的加速度，并生成加速度与时间关系的曲线。
[0055] 在本实施例中，智能终端的内部设置有加速度传感器，我们可以通过该加速度传感器采集智能终端在不同时间内加速度，并生成加速度与时间关系的曲线。在具体是实现时，智能终端可以包括但不限于智能手机、智能手表以及智能眼镜等智能电子产品。
[0056] S102、根据加速度与时间关系的曲线获取智能终端的运动状态和位移。其中，运动状态包括但不限于走路、跑步以及静止等。根据加速度与时间关系的曲线获取智能终端的运动状态和位移的过程如图2所示:
[0057] 在S201中，对加速度与时间关系的曲线进行平滑滤波处理。
[0058] 在本实施例中，由于智能终端可能会受到外部高频噪声的影响，使得加速度与时间关系的曲线出现波动，这里采用低通滤波器对加速度与时间关系的曲线进行平滑滤波处理，去除外部高频噪声所引入的数据波动，得到一段较为平滑的加速度与时间关系的曲线，进而保证后续选择的定位模式更加准确、可靠。
[0059] 在S202中，对平滑滤波处理后的加速度与时间关系的曲线进行特征向量提取，并将提取的特征向量与预先存储的曲线模板相匹配，以获取智能终端的运动状态；曲线模板包括不同运动状态所对应的加速度与时间关系的标准曲线。
[0060] 这里的特征向量包括一段时间内加速度的最小值、最大值、中位数、平均值、方差以及傅里叶能量等。其中，运动状态所对应的加速度与时间关系的标准曲线是通过离线训练获取的，主要获取过程如下:将加速度传感器绑定在测试人员身体上，由测试人员完成标准的走路、跑步以及静止等运动状态；加速度传感器连续扑捉不同时间内的加速度，并输出加速度与时间关系的曲线；采用低通滤波器对加速度与时间关系的曲线进行平滑滤波处理；提取平滑滤波处理后的加速度与时间关系曲线的特征向量；然后使用SVM(Supp0rtVector Machine，支持向量机)方法根据多次实验获取的不同运动状态所对应的加速度与时间关系的曲线的特征向量对其进行分类，以获取不同运动状态所对应的加速度与时间关系的标准曲线，建立加速度与时间关系的标准曲线与运动状态之间的对应关系，并将加速度与时间关系的标准曲线与运动状态之间的对应关系存储在智能终端的数据库中。这样在定位时，我们便可以通过将实时采集的加速度与时间关系的曲线的特征向量与智能终端中预先存储的标准曲线相匹配来获取智能终端当前的运动状态。
[0061] 在S203中，对平滑滤波处理后的加速度与时间关系的曲线中的加速度进行二次积分，以获取智能终端的位移。
[0062] 在本实施例中，我们可以通过对一段时间内的加速度数据进行二次积分，得到智能终端在该时间段内的位移变化。
[0063] S103、根据智能终端的运动状态和位移选择定位模式，定位模式包括基站定位、智能定位和GPS定位。
[0064] 在本实施例中，基站定位的定位精度为10m以上，智能定位的定位精度为1m〜100m，GPS定位的定位精度为1m左右。我们可以根据智能终端的运动状态和位移获取智能终端在过去一段时间内的运动范围，从而根据智能终端的运动范围来判断所需的定位精度，进而根据智能终端所需的定位精度自动切换至合适的定位模式。需要说明的是，本发明实施例中的智能终端上还设置有有用户接口，用户在需要时可以通过该用户接口手动切换定位模式。
[0065] 作为本发明的一个实现示例，图3示出了本发明实施例中根据智能终端的运动状态和位移选择定位模式过程，参见图3所示:
[0066] 在S301中，根据智能终端的运动状态和位移确定智能终端的历史定位位置；
[0067] 在S302中，计算智能终端历史定位位置的位置方差。
[0068] 在S303中，根据位置方差的大小选择定位模式。
[0069] 在本实施例中，根据位置方差的大小选择定位模式具体包括:当位置方差等于零时，采用基站定位；当位置方差大于零并小于或等于第一阈值时，采用智能定位；当位置方差大于第一阈值时，采用GPS定位。这里需要说明的是，当位置方差等于零时，说明智能终端一直处于静止状态，此时智能终端的位置即为初始位置，可以使用功耗最低的基站定位模式；当位置方差大于零并小于或等于第一阈值时，说明智能终端的运动范围较小，此时可以选用能耗较低的智能定位模式；当位置方差大于第一阈值时，说明智能终端的运动范围较大，此时则需要采用定位精度较高的GPS定位。
[0070] S104、利用所选择的定位模式进行定位。
[0071] 在本实施例中，当采用基站定位和GPS定位时，智能终端终端自动调用自身的应用程序接口分别从移动运营网的基站服务器和GPS服务器获取定位结果；当采用智能定位时，智能终端根据初始位置以及智能终端的运动状态和位移获取定位结果。这里需要说明的是，当采用智能定位时，还需要对运动状态的累积误差进行分析和判断，具体的:
[0072] 当采用智能定位时，智能终端会调用一定时间段内的运动状态和位移，并采用卡尔曼滤波方法计算该时间段内的位移累积误差，当位移累积误差小于预设的第二阈值时，智能终端的会根据初始位置以及上述运动状态和位移来获取新的定位位置；当位移累积误差大于或等于第二阈值时，智能终端则会采用GPS定位获取新的定位位置，并初始化该时间段内的运动状态和位移，重新通过加速度传感器感知下次的运动状态和位移。这里的第二阈值的取值范围为20m〜30m。优选的，本实施例中的第二阈值为25m。
[0073] 本发明实施例提供的一种智能终端的定位方法，设置了三种定位模式，并且可以使智能终端根据自身的运动状态和位移自动切换定位模式，在保证了定位精度的同时也减小了定位功耗，同时满足了人们对定位精度和定位功耗的要求。
[0074]图4是本发明实施例提供的智能终端的定位系统的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。参见图4所示，本发明实施例而提供的智能终端的定位系统包括:
[0075] 加速度传感器1，用于采集智能终端在不同时间的加速度，并生成加速度与时间关系的曲线；
[0076] 数据处理模块2，用于根据加速度与时间关系的曲线获取智能终端的运动状态和位移；
[0077] 定位模式切换模块3，用于根据智能终端的运动状态和位移选择定位模式，定位模式包括基站定位、智能定位和GPS定位；
[0078] 定位处理模块4，用于根据所选择的定位模式进行定位。
[0079] 可选的，数据处理模块2包括:
[0080] 低通滤波器21，用于对加速度与时间关系的曲线进行平滑滤波处理；
[0081] 运动状态获取单元22，用于对平滑滤波处理后的加速度与时间关系的曲线进行特征向量提取，并将提取的特征向量与预先存储的曲线模板相匹配，以获取智能终端的运动状态；曲线模板包括不同运动状态所对应的加速度与时间关系的标准曲线；
[0082] 位移获取单元23，用于对平滑滤波处理后的所述加速度与时间关系的曲线中的加速度进行二次积分，以获取所述智能终端的位移。
[0083] 可选的，定位模式切换模块3包括:
[0084] 定位位置获取单元31，用于根据智能终端的运动状态和位移确定智能终端的历史定位位置；
[0085] 位置方差获取单元32，用于计算智能终端历史定位位置的位置方差；
[0086] 控制单元33，用于根据位置方差的大小选择定位模式，具体的:当位置方差等于零时，采用基站定位；当位置方差大于零并小于或等于第一阈值时，采用智能定位；当位置方差大于第一阈值时，采用GPS定位。
[0087] 可选的，定位处理模块4包括:
[0088] 基站定位单元41，用于根据控制单元输入的定位请求调用智能终端自身的应用程序接口从移动运营网的基站服务器获取定位结果；
[0089] GPS定位单元42，用于根据控制单元输入的定位请求调用智能终端自身的应用程序接口从GPS服务器获取定位结果；
[0090] 智能定位单元43，用于根据控制单元输入的定位请求调用智能终端的运动状态和位移，根据智能终端的运动状态和位移以及智能终端的初始位置获取定位结果。
[0091] 本发明实施例提供的一种智能终端的定位系统，设置了三种定位模式，并且可以使智能终端根据自身的运动状态和位移自动切换定位模式，在保证了定位精度的同时也减小了定位功耗，同时满足了人们对定位精度和定位功耗的要求。
[0092] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |