CN106297367A - 一种地下停车场寻车方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明针对GPS导航设备在室内无法搜索信号、需要依赖导航应用软件、需要3G或WIFI接入等的限制，提供了一种地下停车场寻车方法及装置，装置包括数据采集模块、微处理器、人机交互模块和电源模块，数据采集模块通过陀螺仪和加速度计采集用户运动数据，输出到微处理器进行处理；微处理器在用户发出停车指令时建立三维坐标系，同时开始将用户的位置以（x,y,z）的坐标形式存储，并记录用户的移动路线，坐标原点即认为是停车位置；在用户发出寻车指令时，微处理器将处理得到的用户当前位置与原点之间的水平距离和垂直距离差，提示给用户，以方便用户以合理便捷的路线找到车辆。利用本发明的寻车过程无需利用GPS卫星信号或网络流量，且寻车效率较高。

Description

一种地下停车场寻车方法及装置

技术领域

本发明涉及车辆位置指示技术领域，特别是一种地下停车场寻车方法及装置。

背景技术

随着城市车辆增多，用地紧张的城市开始开发各种地下停车场，并通过更大的规模和更加复杂、更多层次的结构，提供更多的车位。这同时也给车主寻车带来极大的不便，在迷宫一般的地下停车场内，车主需要花费大量的时间找车。

市面上既有的寻车办法通常需要依赖应用软件和GPS信号，并且需要3G或者WIFI接入。尽管GPS系统的定位精度基本可以达到寻车的要求，但仍存在着室内无法搜索信号或信号强度弱、地图精度有限、地图数据容量大等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：通过记录用户停车后的移动路线，并建立以停车位置为原点的三维坐标系，实现用户在需要寻车时的寻车路线指引。寻车过程无需利用GPS卫星信号或网络流量，且寻车效率较高。

本发明采取的技术手段具体为：一种地下停车场寻车方法，包括以下步骤：

步骤一，用户停车完毕发出停车指令，获取停车指令；

步骤二，以当前停车位置为原点，建立三维坐标系，并开始对用户运动数据进行周期性的采集和处理，

所述采集包括：通过陀螺仪采集单周期内用户的运动角速度数据，以及通过加速度计获取用户单周期内在x、y、z三个轴方向上的线性加速度数据；

所述处理包括：依次根据各周期内采集到的角速度数据和三个轴方向上的线性加速度数据，计算得到用户单个周期内分别在三个轴方向上运动的路程，进而得到单个周期完毕时用户的新位置；

步骤三，用户发出寻车指令，获取寻车指令；

步骤四，根据步骤二得到的当前用户新位置，与三维坐标系原点之间的位置关系，得到用户当前位置与停车位置之间的水平距离差和垂直距离差，即可供用户寻找到停车位置。

本发明方法应用时，用户停车完毕即发出停车指令，故获取停车指令的时间所处的位置即为停车位置，也是本发明创建的三维坐标系的原点。

进一步的，本发明还包括步骤五，在用户寻车过程中，继续对用户运动数据进行周期性的采集和处理，得到各个周期完毕时用户的新位置，以及用户新位置与停车位置之间的垂直距离差和水平距离差；

判断垂直距离差的绝对值是否大于2m，若是则提示用户停车位置与当前位置不在同一楼层；

直至水平距离差的绝对值小于5m，且垂直距离差的绝对值小于2m，则寻车结束。

在用户寻车过程中，若垂直距离差的绝对值大于2m，则通过垂直距离差的正负判断用户是应该上楼还是下楼去寻车，进而提示用户。

进一步的，本发明步骤二中，对用户运动角速度数据的处理包括：对角速度进行积分运算，得到角度值，用以判断用户移动方向；

对三轴方向上线性加速度数据的处理包括：定义初速度为0，每个周期内三轴方向上对应的路程中用户所做运动为匀加速直线运动，分别对三个轴方向上的线性加速度数据进行积分得到速度，再对速度积分得到各周期增加的路程，即(Δx,Δy,Δz)，则各周期完毕时用户新位置坐标(x′,y′,z′)＝(x+Δx,y+Δy,z+Δz)，公式中，(x,y,z)为上一周期完毕时用户的位置坐标。

更进一步的，本发明中，对三轴方向上线性加速度数据的处理还包括：进行反正弦函数变化，得到倾角值，然后分别在三轴方向上的线性加速度数据中减去由倾角带来的重力分量，得到三轴方向上各自对应的运动加速度。可使得运动数据的准确性得到提高。

优选的，本发明步骤四还包括，根据得到的水平距离差和垂直距离差，用相应的箭头指示相对于用户当前位置的停车位置方向。用户可以更加直观的获得寻车的方向。

本发明还公开基于上述方法的一种地下停车场寻车装置，其包括数据采集模块、微处理器、人机交互模块和电源模块：

数据采集模块包括陀螺仪和加速度计，数据采集模块通过陀螺仪获取用户的运动角速度数据，通过加速度计获取用户在x、y、z三个轴方向上的线性加速度数据，将获取到的用户运动数据传输至微处理器中；

人机交互模块包括指令输入单元和显示单元，用户通过指令输入单元输入包括停车指令和寻车指令的指令信号，人机交互模块将接收到的用户指令信号传输至微处理器；

微处理器根据接收到的用户指令信号对用户运动数据进行处理，将用户当前位置信息，以及用户当前位置信息与停车位置之间的位置关系数据，输出至人机交互模块的显示单元中。

本发明在应用时，用户可在停车后即按下停车指令按钮，此时用户所在位置即停车位置，也是用户后续运动的原始位置。后续微处理器对用户运动数据的处理以此原始位置为原点进行处理，即可在用户发出寻车指令时，得到用户当前位置与原始位置之间的位置关系，从而指导用户以便捷合理的路线到达停车位置。

进一步的，本发明中，人机交互模块的指令输入单元包括开关键、停车键和寻车键，开关键可控制电源模块的工作；用户分别通过停车键和寻车键输入停车指令和寻车指令。

优选的，本发明人机交互模块采用OLED触摸屏，电源模块包括触摸屏电源单元，接收到停车指令3S后，微处理器控制电源模块中的触摸屏电源单元停止电源输出，从而使得触摸屏休眠。

优选的，所述电源模块包括可充电锂电池。

本发明的有益效果为：通过陀螺仪和加速度计记录用户移动路线，不需要利用GPS的卫星信号，并且装置轻便小巧，方便用户穿戴和使用。用户找车时只需要根据显示屏上的提示即可完成找车，引导过程简明直观。不需要像大多数导航软件一样消耗数据流量，可在地下停车场或者其他GPS信号难以到达的室内环境中工作。克服GPS设备室内无法搜索信号或信号强度弱、地图精度有限、地图数据容量大等缺点，为用户提供稳定的、室内外的寻车帮助。

附图说明

图1所示为本发明装置结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例进一步描述。

参考图1，本发明的地下停车场寻车装置包括数据采集模块、微处理器、人机交互模块和电源模块：

数据采集模块包括陀螺仪和加速度计，数据采集模块通过陀螺仪获取用户的运动角速度数据，通过加速度计获取用户在x、y、z三个轴方向上的线性加速度数据，将获取到的用户运动数据传输至微处理器中；

人机交互模块包括指令输入单元和显示单元，用户通过指令输入单元输入包括停车指令和寻车指令的指令信号，人机交互模块将接收到的用户指令信号传输至微处理器；

微处理器根据接收到的用户指令信号对用户运动数据进行处理，将用户当前位置信息，以及用户当前位置信息与停车位置之间的位置关系数据，输出至人机交互模块的显示单元中。

上述各功能模块集成于一体方便用户携带。

结合上述装置，本发明的地下停车场寻车方法，包括以下步骤：

步骤一，用户停车完毕，通过人机交互模块的指令输入单元发出停车指令，微处理器获取停车指令；

步骤二，微处理器开始数据处理：以当前停车位置为原点，建立三维坐标系，并开始对用户运动数据进行周期性的采集和处理，

所述采集包括：通过陀螺仪采集单周期内用户的运动角速度数据，以及通过加速度计获取用户单周期内在x、y、z三个轴方向上的线性加速度数据；

所述处理包括：依次根据各周期内采集到的角速度数据和三个轴方向上的线性加速度数据，计算得到用户单个周期内分别在三个轴方向上运动的路程，进而得到单个周期完毕时用户的新位置；并对用户新位置以坐标形式进行存储，以记录用户的移动路线；

微处理器对数据采集模块进行高速采样后，通过卡尔曼滤波对采集到的数据进行初步的补偿和融合处理，得到准确的运动数据，再对角速度积分得到角度，对加速度积分得到速度，再对速度积分得到路程，初速度默认为0，每一段加速度对应的路程内用户所做运动认为是匀加速直线运动，计算出(Δx,Δy,Δz)，可以得到用户新的位置坐标(x′,y′,z′)＝(x+Δx,y+Δy,z+Δz)。

步骤三，用户发出寻车指令，获取寻车指令；

步骤四，根据步骤二得到的当前用户新位置，与三维坐标系原点之间的位置关系，得到用户当前位置与停车位置之间的水平距离差和垂直距离差，即可供用户寻找到停车位置；

对于得到的水平距离差和垂直距离差，本发明还可采用相应的箭头指示相对于用户当前位置的停车位置方向。用户可以更加直观的获得寻车的方向；

步骤五，在用户寻车过程中，继续对用户运动数据进行周期性的采集和处理，得到各个周期完毕时用户的新位置，以及用户新位置与停车位置之间的垂直距离差和水平距离差；

判断垂直距离差的绝对值是否大于2m，若是则提示用户停车位置与当前位置不在同一楼层；

直至水平距离差的绝对值小于5m，且垂直距离差的绝对值小于2m，则寻车结束。

在用户寻车过程中，若垂直距离差的绝对值大于2m，则通过垂直距离差的正负判断用户是应该上楼还是下楼去寻车，进而提示用户。

上述步骤二中，对用户运动角速度数据的处理包括：对角速度进行积分运算，得到角度值，用以判断用户移动方向；

对三轴方向上线性加速度数据的处理包括：定义初速度为0，每个周期内三轴方向上对应的路程中用户所做运动为匀加速直线运动，分别对三个轴方向上的线性加速度数据进行积分得到速度，再对速度积分得到各周期增加的路程，即(Δx,Δy,Δz)，则各周期完毕时用户新位置坐标(x′,y′,z′)＝(x+Δx,y+Δy,z+Δz)，公式中，(x,y,z)为上一周期完毕时用户的位置坐标。

对三轴方向上线性加速度数据的处理还包括：进行反正弦函数变化，得到倾角值，然后分别在三轴方向上的线性加速度数据中减去由倾角带来的重力分量，得到三轴方向上各自对应的运动加速度。可使得运动数据的准确性得到提高。

本发明装置中，人机交互模块采用有机发光二极管(OLED)触摸屏，其具有低功耗的特点，可以支持设备较长时间的续航。触摸屏上设置开关键、停车键和寻车键，开关键可控制电源模块的工作；用户分别通过停车键和寻车键输入停车指令和寻车指令。开关键用以关闭或开启设备；用户按下停车键时，设备开始建立坐标，记录用户移动数据，触摸显示屏在3s后自动关闭，以节省电量的消耗；用户返回找车时，点击寻车键，显示屏亮起，显示用户当前位置与车辆位置(原点)的水平距离和垂直距离差，若垂直距离差在2m之内，则认为用户与车辆在同一水平面(同一楼层)内，只显示水平距离；当垂直距离差大于2m，则提示用户上楼或者下楼。当用户与原点水平距离在5m之内时，提示用户已到达目的地，寻车结束。

电源模块采用可充电锂电池，可以减小装置体积，可反复使用，绿色环保。

综上所述，本发明用户提供一种在地下停车场或者其他GPS信号难以到达的室内环境中工作的寻车装置。通过陀螺仪和加速度计记录用户移动路线，不需要GPS卫星信号，没有信号强度的限制，并且体积轻便，方便用户穿戴和使用。用户找车时只需要根据显示屏上的箭头方向更改路线即可完成找车，引导过程简明直观，并且不需要像大部分的导航软件一样消耗数据流量，可在室内或室外环境中使用。

以上描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种地下停车场寻车方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一，用户停车完毕发出停车指令，获取停车指令；

步骤二，以当前停车位置为原点，建立三维坐标系，并开始对用户运动数据进行周期性的采集和处理，

所述采集包括：通过陀螺仪采集单周期内用户的运动角速度数据，以及通过加速度计采集用户单周期内在x、y、z三个轴方向上的线性加速度数据；

所述处理包括：依次根据各周期内采集到的角速度数据和三个轴方向上的线性加速度数据，计算得到用户单个周期内分别在三个轴方向上运动的路程，进而得到单个周期完毕时用户的新位置；

步骤三，用户发出寻车指令，获取寻车指令；

步骤四，根据步骤二得到的当前用户新位置，与三维坐标系原点之间的位置关系，得到用户当前位置与停车位置之间的水平距离差和垂直距离差，即可供用户寻找到停车位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，还包括步骤五，在用户寻车过程中，继续对用户运动数据进行周期性的采集和处理，得到各个周期完毕时用户的新位置，以及用户新位置与停车位置之间的垂直距离差和水平距离差；

判断垂直距离差的绝对值是否大于2m，若是则提示用户停车位置与当前位置不在同一楼层；

直至水平距离差的绝对值小于5m，且垂直距离差的绝对值小于2m，则寻车结束。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，步骤二中，对用户运动角速度数据的处理包括：对角速度进行积分运算，得到角度值，用以判断用户移动方向；

对三轴方向上线性加速度数据的处理包括：定义初速度为0，每个周期内三轴方向上对应的路程中用户所做运动为匀加速直线运动，分别对三个轴方向上的线性加速度数据进行积分得到速度，再对速度积分得到各周期增加的路程，即(Δx,Δy,Δz)，则各周期完毕时用户新位置坐标(x′,y′,z′)＝(x+Δx,y+Δy,z+Δz)，公式中，(x,y,z)为上一周期完毕时用户的位置坐

4.根据权利要求3所述的方法，其特征是，对三轴方向上线性加速度数据的处理还包括：进行反正弦函数变化，得到倾角值，然后分别在三轴方向上的线性加速度数据中减去由倾角带来的重力分量，得到三轴方向上各自对应的运动加速度。可使得运动数据的准确性得到提高。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，步骤四还包括，根据得到的水平距离差和垂直距离差，用相应的箭头指示相对于用户当前位置的停车位置方向。

6.基于权利要求1至5所述的地下停车场寻车方法的地下停车场寻车装置，其特征是，包括数据采集模块、微处理器、人机交互模块和电源模块：

数据采集模块包括陀螺仪和加速度计，数据采集模块通过陀螺仪获取用户的运动角速度数据，通过加速度计获取用户在x、y、z三个轴方向上的线性加速度数据，将获取到的用户运动数据传输至微处理器中；

人机交互模块包括指令输入单元和显示单元，用户通过指令输入单元输入包括停车指令和寻车指令的指令信号，人机交互模块将接收到的用户指令信号传输至微处理器；

微处理器根据接收到的用户指令信号对用户运动数据进行处理，将用户当前位置信息，以及用户当前位置信息与停车位置之间的位置关系数据，输出至人机交互模块的显示单元中。

7.根据权利要求6所述的地下停车场寻车装置，其特征是，人机交互模块的指令输入单元包括开关键、停车键和寻车键，开关键可控制电源模块的工作；用户分别通过停车键和寻车键输入停车指令和寻车指令。

8.根据权利要求7所述的地下停车场寻车装置，其特征是，人机交互模块采用OLED触摸屏，电源模块包括触摸屏电源单元，接收到停车指令3S后，微处理器控制电源模块中的触摸屏电源单元停止电源输出，从而使得触摸屏休眠。

9.根据权利要求5至8任一项所述的地下停车场寻车装置，其特征是，电源模块包括可充电锂电池。