CN107110654A - 定位设备和用于定位的方法 - Google Patents

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CN107110654A CN201680006107.4A CN201680006107A CN107110654A CN 107110654 A CN107110654 A CN 107110654A CN 201680006107 A CN201680006107 A CN 201680006107A CN 107110654 A CN107110654 A CN 107110654A
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约纳斯·维拉雷特
黑尔格·罗泽
伊利亚·拉杜施
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Abstract

本发明涉及一种定位设备，所述定位设备在定位空间(100)中的位置可确定，其特征在于：设有运动传感器系统(20)，所述运动传感器系统具有至少一个平移传感器(21)和至少一个旋转传感器(22)，以检测作用于定位设备(1)的运动变量，尤其线性加速度和转动加速度；以及设有至少一个磁体设备(23)，以检测定位空间(100)中的磁场数据，其中旋转不变的磁性特征可借助于数据处理设备(30)来确定；用于确定定位设备(1)在定位空间(100)中的绝对位置的机构；和集成的数据处理设备(30)或与外部的数据处理设备(30)的联接装置，以在利用定位空间(100)的至少一部分的预存储的具有磁性参数的磁场图(31)、尤其利用旋转不变的特征来处理运动传感器系统(20)的测量数据的情况下来计算位置，并且以处理确定的绝对位置。本发明还涉及一种用于定位的方法。

Description

定位设备和用于定位的方法
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1的特征的定位设备和一种具有权利要求10的特征的用于定位的方法。
背景技术
在近些年由于例如在汽车中导航设备的大量使用，人员和/或设备的定位的意义而日益重要。
但，在建筑物(例如商场、机场、工厂、办公大楼、车站)之内，尚没有满足对建筑物内定位的要求的解决方案获得成功。日常要使用的建筑物内定位系统要：
·利用尽可能少的附加基础设施就足够。
·具有大约两米的定位精度。
·能够实时提供定位，即位置。
·相对有利地安置和维护。
多种现有解决方案并不同时满足全部提到的点。多种解决方案基于路由器接收到的信号强度与预先测量的“信号强度指纹”图的比较。此外，在这些解决方案中的问题是，在一个位置处的信号强度关于时间波动，例如由于干扰。因此，利用这些解决方案只能实现不令人满意的处于合理的成本率的精度。
其他解决方案使用加速度和旋转传感器，以便例如确定用户的步伐和其方向和跨度。使用计步器，但是还有脚力传感器。在此，然而以已知的开始位置为前提条件或者已知的开始位置例如经由颗粒滤波器通过地图信息在校准阶段期间被确定。然而，所述校准阶段只在相应的建筑物结构中并且在一定时间之后实现。
在此，另一广泛的问题是确定与步伐相关的方向。运动方向通常借助指南针确定，这在大多数建筑物中由于地球磁场受金属结构强烈偏转而得到差的结果。其他解决方案使用旋转传感器，以便确定关于初始定向的方向。但是，由于测量误差不可忽略，所述方向确定的精度随时间减小。
此外，存在如下方式，所述方式将所测量的静态磁场通过与磁场图进行比较来根据指纹方法确定位置。然而，现存的解决方案具有如下缺点：使用的特征是与旋转相关的。因此，必须足够准确地知道设备在地球坐标系统中如何取向，这在实践中通常不能以所需的精度实现。
发明内容
因此，目的在于，提供更精确工作的设备、系统和方法。
所述目的通过具有权利要求1的特征的定位设备来实现。
在此，使用三个彼此独立地记录数据的系统。
具有至少一个平移传感器(例如，用于线性运动的传感器，加速计，用于线性运动的惯性测量设备)和至少一个旋转传感器(例如，陀螺仪)的运动传感器系统用于检测作用于定位设备的线性运动变量或转动运动变量。这尤其可以是线性加速度和/或转动加速度，但是也可以是位置测量或速度测量。
至少一个磁力计设备用于检测定位空间中的磁场数据，其中旋转不变的磁性特征能够借助于内部的或外部的数据处理设备从测量到的磁性的旋转相关的原始数据中确定。通过使用旋转不变的磁性特征，不必修正测量到的旋转相关的磁场数据。借此，例如能够将定位设备任意地在定位空间中保持空间取向，因为检测到的磁场数据被减小至旋转不变的数据。
机构用于确定定位设备在定位空间中的绝对位置。
通过集成的数据处理设备或与外部的数据处理设备的联接装置，存在运动传感器系统的测量数据，以利用定位空间的至少一部分的预存储的具有磁场参数的磁场图、尤其利用旋转不变的特征并且用于处理确定的绝对位置。
通过评估三个彼此独立获得的物理数据(例如运动数据，旋转不变的磁场数据，并且例如无线电信标的无线信号)，能够有效地实现定位设备在定位空间中的提高的定位精度(Ortungsgenauigkeit)。
在一个有利的实施方式中，至少一个平移传感器、至少一个旋转传感器和/或至少一个磁力计设备构成为单轴的、双轴的和/或三轴的测量机构。借此，能够确定在平面中或在空间中沿着一维环境、例如走廊的取向和位置。
也有利的是，定位设备的一个实施方式构成为用于用户的移动手持设备或便携式设备。
为了计算旋转不变的磁场数据，在一个实施方式中，借助运动传感器系统来测量地球重力场的局部方向。
在一个实施方式中，为了获得旋转不变的特征，也能够将测量到的磁场矢量投影到局部的地球重力场矢量的方向上。
在另一个有利的设计方案中，用于确定定位设备的绝对位置的机构具有用于接收无线信号、尤其在定位空间中的无线电信标的无线电数据的无线电模块。
替选地或附加地，可能的是，用于确定定位设备的绝对位置的机构具有用于光学标记、尤其QR码的评估机构。例如，在空间中的绝对位置能够通过借助摄像机设备记录QR码来实现，以便确定绝对位置。
精度在下述情况下得以改进：在一个实施方式中，至少一个传感器部件在用户的四肢上检测关于四肢上的运动变量的数据，并且传输给数据处理设备。因此，借助于脚力传感器，能够更准确地检测迈步运动，使得基于运动的位置数据是更精确的并进而在合并数据时能够提供改进的结果。数据的合并例如能够在数据处理设备中执行。
在此，在一个实施方式中，尤其为了处理旋转不变的特征能够使用滤波器，尤其概率滤波器，更尤其基于网格的概率贝叶斯滤波器。滤波器在本文中也可以构成为估计器。
所述问题也通过具有权利要求10的特征的方法来实现。
用于定位设备的定位的方法在此具有下述步骤a)至c)，所述步骤能够至少一次以任意的顺序实施：
a)基于初始位置通过平移传感器和旋转传感器来计算至少一个定位设备的运动的方向和长度，以确定第一位置数据组，
b)在评估磁力计设备的测量结果和预存储的磁场图的条件下，计算第二位置数据组，其中为了改进精度，能够借助于数据处理设备来确定旋转不变的磁性特征。
c)根据在定位空间中的绝对位置来确定至少一个定位设备的第三位置数据组。
随后，将第一、第二和第三位置数据组尤其通过用于计算至少一个定位设备的位置的统计学方法来合并。合并在数据处理设备中执行。
该方法的精度在如下情况下得以改进：根据无线信号、尤其无线电信标的无线电波和/或根据位置标记、尤其光学标记来确定当前位置。
在该方法的另一个实施方式中，当至少一个定位设备处于绝对位置的预定的距离之内时，将至少一个定位设备的当前位置设定成与绝对位置相同，尤其与无线电信标的位置和/或定位标记的位置的绝对位置相同。
在另一个实施方式中，至少一个传感器部件在用户的四肢上尤其作为脚力传感器检测关于四肢上的运动变量的数据并且将其传输给数据处理设备。
在一个实施方式中，为了处理旋转不变的磁性特征，也能够使用滤波器，尤其概率滤波器，更尤其基于网格的概率贝叶斯滤波器。
运动传感器系统也能够检测地球重力场的局部方向。
附图说明
定位设备和用于定位的方法的示例性的实施方式根据附图予以描述。在此示出：
图1示出在作为定位空间的建筑物中的定位设备；
图2A示出用于校准阶段的流程图；
图2B示出用于记录磁场图的流程图；
图3示出用于定位设备的定位阶段的流程图；
图4示出具有磁场偏差的四小区的示意图。
具体实施方式
下面示例性地示出的实施方式能够实现，在建筑物之内计算设备(下文为定位设备1)的位置，例如也无需存在GPS信号。定位设备1在图1中设置在定位空间100中，其中出于简化定位空间100的原因，在此也作为长方体示出。一般而言，定位空间100构成复杂得多，如在建筑物，如车站、工厂或机场中情况如此。尤其地，定位空间100也能够在多于一个的平面上延伸并且几何形状复杂地构造。并不强制的是，定位空间100完全地或部分地处于建筑物中。定位空间100能够完全地或部分地设置在自由空间中。借此，例如能够确保从另一定位方法到此处描述的定位方法的过渡。
首先，定位设备1的初始位置通过测量由无线发送器10、在此为无线电信标10(也称作为无线电灯塔)发射的特定的无线电信号11的场强来计算。如果定位设备1的用户远离无线电信标10，那么经过的路径通过至少一个平移传感器21和至少一个旋转传感器22来计算，使得定位设备1的位置和定向是已知的。旋转传感器22在此能够检测转动角度、转动速度和/或转动加速度。
无线电信标10在此用于确定定位空间100中的绝对位置。
附加地或替选地，对此在位置标记12中，例如QR码也能够用于确定绝对位置。
如果定位设备1或用户再次处于这种无线电信号11的附近区域中，那么修正定位设备1的位置和定向。附加地，可能的是，基于借助于概率滤波器(在该情况下也称作为估计器)当前确定的或计算的旋转不变的磁场特征与同一磁场特征和其位置的地图的比较，确定定位设备1的位置，所述定位设备配设有磁力计设备。这在下文中还有描述。
定位设备1、用于定位设备1的定位的系统和用于定位的方法的在此描述的实施方式尤其能够作为定位部件用在用于行人的室内定位或导航系统；但这些实施方式——如在上文中已经提到的那样——不限制于室内区域。
迄今并不存在用于封闭的建筑物的广泛可用的导航。导航通常在人员要被引向的建筑物之前终止。借助在此提出的实施方式现在可能的是，在建筑物之内也能够实现导航和取向。
这在大的和/或复杂构成的定位空间100、如机场、工厂、办公大楼、购物中心或车站中是非常有用的，在所述定位空间中用户能够借助于定位设备1定位或导航。定位尤其能够用于视障人士、盲人或还有自主机器。
在此，使用和扩展本身已经已知的解决方案，以便实现明显更高的位置精度。这样，无线电信标10仅在较可靠的附近区域中使用。数据组借助步伐算法以明显改进的方向精度合并。此外，旋转不变的磁场特征、以及地图信息通过概率滤波器一起融入合并中。根据惯性传感装置结合于磁场图和测量到的磁场来确定运动方向同样是创新性的。
尤其用于室内定位的定位设备1具有至少一个运动传感器系统20，所述运动传感器系统具有三轴的平移传感器21、三轴的旋转传感器22(例如陀螺仪)和三轴的磁力计设备23。借助平移传感器21，尤其可检测线性的加速度或线性的速度，借助旋转传感器23尤其可检测转动加速度或转动速度。
磁力计设备23能够确定地球磁场的磁场强度和/或磁通密度及其变化。
全部三个传感器21、23、23在此三轴地构成，使得所述传感器能够空间地检测数值，即在三维上进行检测。但是，在替选的实施方式中可能的是，当定位设备1要仅沿着曲线(或直线)或者平面定位时，也使用单轴的、双轴的平移传感器21和旋转传感器22。并不强制的是，平移传感器21和旋转传感器22必须构成为分开的器件；传感器21、22也能够集成到构件中，使得检测平移运动和旋转运动。
结果，在示出的实施方式中，三个线性的加速度分量通过平移传感器21检测，并且三个旋转的加速度分量通过旋转传感器22检测，使得完全确定定位设备1在定位空间100中的位置是可能的。
同样地，这具有数据处理设备30(计算和存储单元)以及用于接收无线电信标10的无线电信号的无线电模块41。所述硬件部件例如能够构建在智能电话中。智能电话固定地携带在臀部或胸部高度的身体上，或者沿运动方向保持在手中。由此，智能电话具有定位设备1或者甚至能够完全理解成定位设备。
在替选的实施方式中，运动传感器系统20、数据处理设备30和无线电模块41集成在独立的壳体中或者与其他装置、如无线电设备耦联在一起或集成在其中。数据处理设备30能够完全地或部分地也设置在定位设备1之外。
定位设备1还具有用于确定定位设备1的方向矢量的取向模块50、步伐识别模块51和用于确定运动方向的模块52。
取向模块50为定位设备(例如手机和脚力传感器)的传感器系统计算传感器在空间中的转动。结果例如是四元数。通常，这是相对于地面的定向和相对的偏航运动。此外必需例如解释传感器值并且从正确的分量中减去重力加速度。
运动方向模块52涉及运动传感器系统的传感器数据，所述运动传感器系统沿运动方向保持(例如作为手机)。存在用户关于北方的绝对运动方向。对此使用取向模块的相对偏航角、磁场图31、磁力计设备和当前的位置估计。
步伐识别模块51例如如智能电话中的已知的计步器那样运行，借助所述步伐识别模块根据加速度测量来确定步伐频率。例如借助于软件确定的在加速度峰值之间的间距能够表示成一个步伐。当假设(或测量)平均的步距时，借此能够确定经过的距离。
所述模块50、51、52接收运动传感器系统20、磁力计设备23和/或无线电模块41的测量结果并且能够作为软件或硬件实现。
此外，之前必须记录定位空间100(即能够将定位设备1定位的空间区域)或者其子区域的磁场图31。在此处示出的实施方式中，磁场图31存储在数据处理设备30中。
在替选的实施方式中，磁场图31能够存储在中央的数据处理设备30中，其中将必要的数据传输至定位设备1。
在磁场图31中，能够记录在定位空间100的不同位置处的磁场B的至少一个方向偏差。定位设备1的无线电模块41识别在附近区域中的无线电信标10并且将其与定位空间100中的位置相关联。
取向模块50检测平移传感器21和旋转传感器22的数据并且将其合并，以便借此确定定位设备1关于其相对于定位空间100的地面的绝对定向的取向并且检测传感器21、22的相对偏航运动。
在此，合并理解成，计算(verrechnenn)来自不同源、例如运动传感器系统20和磁力计设备22的数据，使得得到综合的、即更准确的定位信息。
步伐识别模块51通过作为平移传感器21的加速度传感器来探测用户的典型的迈步运动。
用于确定运动方向的模块53利用优选在无线电信标10的位置处的磁场图31通过测量到的磁场方向来确定定位设备1关于北方方向的绝对定向。在使用磁场图31的位置之间，用于确定运动方向的模块53必须通过惯性传感装置(运动传感装置)相对于最后知道的方向来确定方向。
如果具有提到的特征的模块合并，那么精确的位置确定是可能的。
在一个替选的实施方式中，步伐识别模块51也能够使用第二运动传感器系统，所述第二传感器系统固定在用户的身体部分上，所述用户在步行运动中经过运动阶段和静止阶段。这例如在脚处是这种情况。脚力传感器能够在每个步伐之后经由无线连接传输步距。作为数据处理设备30的智能电话因此将模块50、51、52的结果合并，由此非常高的精度是可能的。
同样地，通过用于使用旋转不变的磁场特征的模块54与旋转不变的磁场特征合并是有意义的。对此，所述特征必须从之前测出的原始数据中计算并且记录在磁场图31中。基于网格的概率贝叶斯滤波器在定位时将所述特征与步伐识别模块51、信标模块和运动方向模块52合并。同样有意义的是，将关于相邻小区或关于障碍物、如墙壁的位置的信息一起添加到概率传感器中。
原则上也可能的是，将其他结构方式的滤波器或估计器用于合并。
根据配置，必须将不同特征(例如方向信息、旋转不变的磁性特征)存储在磁场图31中。要覆盖的地区、即定位空间100分成小区。所述小区例如能够具有大致一平方米的大小。
特征记录接收并且为每小区存储，这结合图4予以详细描述。为了实现如在下文中进一步描述的对运动方向的修正，必须记录测量到的磁场矢量与未受干扰的地球磁场的偏差。在图4中示出四小区，其中在这些每小区的每个中，磁场矢量具有相对于真正的北方方向的角度偏差α。角度偏差α之前被保存。
在此，关于北方的保持记录设备的角度α和在记录时测量到的磁场的角度之间的差值在xy平面中计算，所述xy平面平行于地面。计算并且保存全部在小区中存在的差值的方差和平均值。保存多少小区是可变的。
但是，带有角度的小的标准偏差的小区应具有特别的优先级，并且所述小区位于无线电信标10的附近区域中。
如果使用具有“使用旋转不变的磁性特征”模块54的实施方式，那么所述特征必须记录在磁场图31中。
在地图记录之前，必须校正磁力计设备23。对于每个特征，确定和存储全部在小区中存在的数值的平均值和标准偏差。同样保存小区的连接，由此保存路径网。
此外，可能的是，在建筑物、即定位空间100的入口和出口处，小区在外部区域中，并且将所述小区表示成定位空间。因此，随后能够良好地识别用户何时已经离开建筑物，其方式是：检验距计算出的位置最近的小区是否表示成外部小区或内部小区。替选地，也能够保存建筑物边界。
实施方式基于单模块的有针对性的组合，所述单模块在下文中予以描述。
模块例如能够在智能电话中或在外部的运动传感器系统(例如与无线电设备或其他移动手持设备集成)借助数据处理设备30实现，所述智能电话具有必要的部件。但是也可能的是，数据处理设备30完全地或部分地集成在智能电话中。
在此，取向模块50是重要的，所述取向模块计算出运动传感器系统20在定位设备1中至少关于相对于定位空间100的地面的定向的取向。
但是，也能够确定地球坐标系统中的完全的定向。所述计算针对任何所使用的运动传感器系统20被执行。
同样需要至少一个步伐识别模块51。固定在身体上或保持在手中的传感器或智能电话能够识别迈步事件。所述信息例如能够通过假设的固定的步幅来补加。
在此有意义的是——如所描述的那样——在贝叶斯滤波器中与磁场特征合并。
其他的、明显更精确的变型形式是脚力传感器的使用。所述脚力传感器能够将在三个空间坐标中的经过的路径发送给合并模块。
许多单模块除了估计值之外还输出概率分布。所述概率分布随后能够用于在概率滤波器中的合并。
取向模块50具有的目的是，在地球坐标系统或自身确定的坐标系统中、即在定位空间100中确定定位设备1的定向。
对于任何所使用的运动传感器系统20，如例如智能电话或脚力传感器，必须分别实现取向模块50。取向能够以欧拉角或四元数的形式表达。
对此，确定由至少一个多轴的平移传感器21和至少一个多轴的旋转传感器22和至少一个磁力计设备23构成的惯性传感装置。
通过平移数据和旋转数据的有针对性的合并，能够补偿旋转传感器22的漂移误差。对此，例如能够使用Sebastian Madgwick的合并算法(英国SebastianO.H.Madgwick.Harrison；Vaidyanathan Dept.of Mech.Eng.；Univ.of Bristol,Bristol.Estimation of imu and marg orientation using a gradient descentalgorithm.2011)。
所述合并也称作为6D传感器合并。旋转传感器22仅提供一个相对于初始定向的关于定位设备1的转动的信息。
而平移传感器基于地球加速度给出关于滚动角和俯仰角的绝对信息。
如果不知道初始定向，6D传感器合并不提供用于确定关于地球坐标系统的偏航角的可能性。
替选地，能够使用9D合并算法，所述9D合并算法也能够积分地确定磁场数据并进而也能够绝对地确定偏航角。
由于建筑物中的差的指南针结果，所述变型形式然而通常具有缺点。处于此原因，尤其使用6D合并，由此能够可靠地确定并且提取定位设备1的z分量。然而，偏航角具有漂移并且是相对于初始定向而言的。偏航角必须通过指南针测量修正。然而，这在取向模块50中并不发生，而是在确定运动方向时发生。
由于建筑物中的差的指南针结果，所述实施方式会具有缺点，使得例如通过建筑材料中和在内部装置中的金属结构，磁场矢量并不可靠地指向北方。
出于所述原因，尤其能够在取向模块50中在没有磁力计设备23的情况下使用6D合并，由此如在之前描述的那样能够可靠地确定并且提取定位设备1的z分量。然而，6D合并的偏航角由此仅仅是相对于初始定向而言的并且具有漂移，所述漂移此外取决于使用的旋转传感器的质量，但是实际上不会妨碍。因此，所计算的关于初始位置的偏航运动的误差会随时间上升。
为了将相对偏航角换算成例如关于北方的绝对角，需要可靠的指南针测量或如例如经由光学标记进行其他绝对的方向确定。并非每个运动传感器系统20强制性地需要所述绝对的定向，因此所述绝对定向不在取向模块50中计算。用于确定运动方向的模块52使用取向模块51的计算出的相对偏航角并且将其在特定位置上与修正的磁场测量合并。由此，使绝对的方向说明是可能的并且修正漂移误差。用于确定运动方向的模块52随后予以更准确地阐述。
在下文中，详细描述步伐识别模块51的功能。对于纯的步伐识别，能够评估平移传感器21的来回运动，所述平移传感器例如处于臀部高度。对此，使用地球坐标中的加速度矢量的z分量。因此，加速度数据必须事先借助于由取向模块50计算出的传感器定向被换算。随后对信号进行低通滤波。随后，通过阈值判断，是否完成一个步伐。如果如在此示出的那样仅使用计步器，那么能够假设，每个步伐具有带有标准偏差σs的预定的固定的平均步幅在识别出步伐之后，将位置r＝(rx，ry，rz)的概率在给出测量值m和最后的位置r’的情况下通过高斯函数Pd更新。
术语“测量值”或“测量数据”在此涉及滤波器的输入值并且例如也包含之前计算出的旋转不变的磁测数据。
在此，d(r，r′)描述位置r和给出的之前的位置r’之间的欧式间距。函数ds(m)表示步伐识别模块51的输出值，所述输出值取决于测量到的加速度数据。
输出值要么当已经识别出迈步事件时具有数值要么当不存在这种事件时，数值为0。
能够仅结合方向信息单独使用所述信息。因此，将所述概率与来自运动方向的模块的概率合并。在给出三轴的旋转传感器22测量数据、三轴的平移传感器21测量数据和最后的位置r’时得到位置r的概率pstep。
变量PΨ在下文中还予以进一步描述。
下面描述具有步长估计的步伐识别模块51。使用固定的步长是不利的，因为步长不仅因用户而不同，而且也取决于用户所处的情形。例如，当快速行走或在部位上转动时，步长是不同的。
为了得到步长的可用的估计，用户必须将具有三轴的平移传感器21和三轴的旋转传感器22的运动传感器系统20例如固定在其身体上。固定的位置应选择成，使得系统在一个步伐中经过静止阶段和运动阶段。两个可能的位置在用户的脚上或在其脚关节上。借助所述配置测量到的加速度值ax、ay和az包含关于用户沿x方向、y方向和z方向的步伐的运动的信息。当在每个方向的加速度关于时间t积分一次时，得到相应的速度vx、vy和vz并且通过第二积分得到经过的距离dx、dy和dz：
vi＝∫ai(t)dt
di＝∫vi(t)dt
实践中，尤其低价格的MEMS加速度传感器具有未知的误差，所述未知的误差关于时间和温度不是恒定的。所述误差产生位置误差，所述位置误差具有t2相关性，由二次积分造成。之前的科学研究(Jaime Gomez Raul Feliz，Eduardo Zalama，Pedestrian trackingusing inertial sensors，JOURNAL OF PHYSICAL AGENTS，VOL3，NO1，2009)给出，当平移传感器21在一个时刻具有已知的速度时，能够修正所述误差。
因为用户的每个步伐不仅具有加速阶段(脚在空中)，而且也具有静止阶段(脚在地面上)，所以对于静止阶段能够假设为零的速度。因此，通过如下方式得到误差：在静止阶段期间失去加速度。
存在判断在时间t处于步伐的哪个阶段的不同的可能性。
一个可能性在于，使用旋转传感器22的测量值gx、gy和gz，因为在静止阶段中脚不旋转并进而在该阶段中的测量值通常近似为零。这适用于全部三个轴，借此能够使用测量到的数值的量值。
为了防止对静止阶段的误识别，例如能够对测量到的量值以低通方式进行滤波，以便得到信号gtp。相位信息S能够借助阈值技术来提取：
在离散情况下，能够通过下述方式计算速度：将具有指数t和时间步长Δt的加速度值相加。因为az也包含重力，所以在对沿z方向的加速度积分之前，必须从中减去地球重力部分(在此为离散地近似)：
在此使用戈麦斯法则等，以便借助对静止阶段的了解来修正速度。速度的当前误差能够作为沿着每个轴线i的速度的平均值来计算。在第一积分之后，平移传感器21的测量误差随t成比例地增长。因此，在振动阶段期间，借助从静止阶段中已知的误差值和关于振动阶段tstart的开始和其结束tende的信息来修正在振动阶段期间的误差。
现在，借助对每个轴线修正的速度来计算距开始位置的间距d＝(dx，dy，dz)：
步幅要在每个步伐之后被更新，即始终在时间指数tende处。借此，d(tende)是步伐的间距矢量。在已将间距矢量添加到概率函数中之后，用于下一测量值的步伐模块必须重新开始，使得间距矢量的每一次转发与前面的步伐相关。
同样地，有意义的是，如在具有固定步幅的单模块中经由与运动方向的合并来计算概率。然而，随后固定步幅通过xy平面中的被估计的步幅的绝对值(Betrag)来替换。这在脚力传感器中尤其是有意义的，因为脚处的偏航角通常仅可靠地从6D合并中得出。关于地球坐标系统的绝对的偏航角能够借助运动方向的所述合并来推断出。
那么，将步伐的方向假设成运动方向。用于确定运动方向的模块借助在臀部高度上的磁场数据工作。因为这更为恒定，所以在此借助磁场图能够进行更好的修正。
因此，步长在脚处被确定并且确定在臀部高度上的方向。
通常，在脚高度上的磁场受到强烈干扰并且尤其与例如在臀部高度上相比在空间上明显不那么恒定。这由于地面中的金属结构而出现，其影响随距离二次幂地减小。因此，用于脚力传感器系统的取向模块51使用6D合并(即在不具有磁力计的情况下)。因此，如所描述的那样，脚处的xy角随时间漂移，并且dx和dy涉及初始定向，所述初始定向不能够在没有磁力计设备23的情况下绝对地确定。因此，在该实现方案中，仅绝对值、即绝对步长被通知并且在脚处的方向首先弃用。
下面，描述磁性特征的旋转不变性的使用。
在用于使用旋转不变的磁性特征的模块54中，应将测量到的磁场值与在磁场图31中存储的数值进行比较。如果特定的位置处的特征相一致，那么那里的停留概率应该是高的。其他磁性特征也在美国专利申请2013/0179074中使用。
磁场数据的测量值与磁力计设备23的取向相关。在磁力计设备23相对于地面的定向相对可靠地由取向模块确定时，偏航角是有问题的变量。如果磁力计设备23因此在记录数据时与在定位时相比不同地转动，那么几乎得不到一致性，这引起差的定位结果。这能够通过预处理磁场原始数据来防止，以便得到旋转不变的特征。
在地点x处的磁场B(x)是三维矢量三维旋转的组O(3)通过全部变换的集合限定，所述变换能够使的标量积不变。由此，磁场的第一O(3)的旋转不变的特征是其磁通密度的范数(Norm)。
围绕z轴线的二维旋转的子集O(2)能够使磁通密度的z分量Bz不变。世界参考系统的z轴线平行于地球重力场的方向的单位矢量n并且能够通过平移传感器21或通过6D取向模块50来确定。磁场分量在设备的参考系统中相对于世界参考系统的z轴线的投影Bn＝Bn＝∑Bini是第二O(3)旋转不变的特征。
一个实施方式包括将测量到的三维的磁场矢量预处理成旋转不变的特征。
1)范数
2)投影Bn＝Bn＝∑Bini
在图1中，示出了磁场矢量B到归一化的地球重力矢量n的投影。
通过将磁通密度Bx、By、Bz的三个分量处理成旋转不变的特征|B|和Bn，以一个自由度为代价得到旋转不变性。然而，信息的所述损耗是良好的折衷，所述折衷受保护以免提到的取向问题并进而使要求保护的系统得到相对于目前的解决方案的明显的优点。
特征如在上文中描述的那样针对每小区bi存储在磁场图31Mi＝(|B|，Bn)i中。只要测量到的磁性特征m＝(|B|，Bn)和地图数据Mi之间的偏差di＝m-Mi是小的，那么m对于小区bi是正确值的概率是高的。原则上，能够使用任意概率分布，所述概率分布满足所述条件。
下面为每个特征di1＝|B|-(|B|)i、di2＝Bn-(Bn)i假设具有适当的方差σk的高斯分布N(dik，σk)。在每个时间或迭代步长t中，能够为在小区bi之内的位置r针对测量值m计算总概率。
下面，描述无线电信标10的信标模块55(例如，利用定位设备1中的蓝牙模块)，借助所述信标模块能够确定定位空间100中的绝对位置。通过信标模块55可能的是，确定定位设备1的点精确的几何位置和取向(和进而可能还有用户的位置)。对此，信标模块55每秒发送多个无线电脉冲。此外，无线电脉冲包含信标模块55的明确的标识码或位置并且也能够包含其他数值。用户的定位设备1接收所述脉冲并且向本地的或远程的数据库查询无线电信标10的位置或者直接借助脉冲接收其位置。因为无线电信号11具有低的发送强度，所以用户的定位设备1仅能够处于无线电信标10周围的小的半径(大约＜15米)之内。
为了进一步限制所述半径，例如仅能够在如下情况下接通无线电信标10：用户在其下方停留(例如借助光栅或红外传感器)。此外，附加地，能够对接收到的无线电脉冲11的信号强度进行分析。在分析时，用户的定位设备1确定无线电信标10的一个或多个无线电信号11的信号强度。当所述数值超过阈值时，将用户的位置置于无线电信标10的位置上。阈值要么对于所有无线电信标10确定或者将阈值针对无线电信标10置于确定值，定位设备1直接借助无线电信标10的无线电信号11接收所述数值或者通过数据库确定所述数值。
为了确定定位设备1在无线电信标10处的取向，要么通过无线电信标10的无线电信号11直接，要么经由询问数据库根据磁场图，确定磁性的修正角(Korrekturwinkel)。信标模块55此外能够用于，识别出进入建筑物并进而激活室内定位模块。
下面描述运动方向的确定。运动方向是重要特征，所述重要特征自身虽然不能够实现位置确定，然而由此能够明显改进其他方法。之前提到的步伐识别算法例如在没有方向信息的情况下不能够单独用于位置确定。方向信息基于取向模块50的结果。运动方向能够经由运动传感器系统20的偏航角来确定，所述运动传感器系统相对于运动方向固定地定向。例如智能电话适用于此，所述智能电话被沿运动方向保持，或者传感器也适用于此，所述传感器固定地安置在身体上并且相对于运动方向是固定的。
如在上文中描述的那样，所述偏航角通过6D合并算法来确定。初始的参考位置能够借助于磁力计设备23来确定。在xy平面中测量到的磁场矢量的方向在未受干扰的情况下指向北方。并行于合并算法，角度确定经由磁力计设备23进行。通过磁场图31的之前的记录，磁场矢量的方向或在定位空间100的特定位置或区域上的指南针的偏差是已知的。
如果定位算法计算出位置，那么由指南针测量到的方向能够被修正，只要
·针对该位置，角度修正值存储在磁场图31中，并且
·在可能的停留区域中，指南针偏差近似是恒定的。
可能的停留区域在此从当前的位置精度中得出。因此，例如无线电信标10的位置适合作为修正点。有意义的是，无线电信标10安装在定位空间100的区域中，在那里指南针偏差是尽可能恒定的。在修正点处，从测量到的磁场方向ψmag并且磁场图31中的修正值δmag中确定磁场矢量的修正的方向。
修正的测量值用作为用于取向模块50的方向参考。计算在6D合并算法的偏航角ψ6D和方向参考之间的偏差δ6D。所述计算在每个修正点处进行。
那么，在每个时间从偏航角ψ6D和当前的偏差δ6D中得到运动方向。
此外，能够假设，在建筑物、即定位空间100之外的地球磁场通常是未受干扰的。因此，在建筑物之外的每个点都能够用作为修正点。修正值在此为零。为了将在建筑物之外或直接在建筑物之前的磁场的暂时干扰不过强地加权，偏差δ6D的长时间平均值是有意义的。对此，借助至少3秒的窗口大小能够计算例如偏差的经平滑的平均值。
因此，如果用户从外部进入到建筑物中，那么已经存在δ6D。只要进入建筑物，那么所述偏差保持不变直至下一修正点。因此，也可能的是，在建筑物中定位，在所述建筑物中不存在修正点。然而，方向误差于是随时间和在建筑物中经过的路段基于6D合并算法的偏航角漂移升高。
对于与其他模块的合并，在此也假设具有标准偏差σΨ的高斯式的概率分布。项Ψ(r，r′)在此描述在位置r和之前的位置r’之间的欧拉空间中的角度。
其中
下面描述决定性的合并可能性。特定的单模块(例如取向模块52，信标模块55和步伐识别模块51，磁力计设备23)能够合并成功能性的总系统，而不应用概率方法。实践中，概率合并通常更为适合，因为由此更好地考虑测量精度。尽管如此，在下文中描述决定性的变型形式。
这样，通过例如固定在建筑物的入口门上的无线电信标10，可以确定第一位置。理论上，对此也能够使用最后的可靠GPS位置。在所述简单的合并中，两个步伐识别模块51中的一个是强制必需的。要覆盖的区域置于卡迪尔坐标系中。只要信标模块55通知所述位置，那么当前的位置输出等于无线电信标10的位置。
如果现在例如步伐识别模块51给出关于具有步距的迈步事件的信号，那么当前的坐标被提高了该步距。这沿什么方向发生取决于由运动方向模块52在步伐的时刻输出的方向。如果脚力传感器用作为步伐模块，那么所述时刻是脚的振动阶段的中部，在所述脚上固定有脚力传感器。同样可能的是对在整个振动持续时间期间的方向取平均值。
只要要使用旋转不变的特征，那么必须使用概率滤波器。
概率滤波器的目的是关于传感器的当前给出的测量值m估计系统变量s的条件概率P(s|m)。系统变量例如通过矢量s＝(rx，ry，rz，ox，oy，oz)中的位置r或还有矢量s＝(rx，ry，rz，ox，oy，oz)中的取向o描述。滤波器的输入数据例如是旋转不变的磁性特征(|B|，Bn)，呈加速度(ax，ay，az)的形式的惯性传感器数据和角速度(ωx，ωy；ωz)和磁通量密度(Bx，By，Bz)。
滤波器能够不仅基于全部系统变量或者也只基于子集、例如具有s＝(rx，ry，rz)和(|B|，Bn)的系统的磁性部分工作。
系统变量的状态空间可以是连续的或是适用范围的离散部分。离散情况具有如下优点，在小区i处的条件概率P(si|m)提供精确的解决方案，而在连续情况下计算条件概率仅是近似。离散情况的缺点是精度受小区大小限制。实践中，分辨率受用于运动和磁场检测的传感器的质量和问题特征限制，使得有意义的是选择合理的小区大小。在该情况下，定位空间100、例如二维空间分成具有例如固定小区大小的小区i。在此，给出其小区i中的全部系统变量si。
在此，原则上考虑不同的滤波器，如卡尔曼滤波器、粒子滤波器和离散贝叶斯滤波器。卡尔曼滤波器在如下前提条件下提供最好的解决方案：存在线性的系统动态特性s(t′)＝Ds(t)+ξ。系统动态特性描述在时间t从系统状态s(t)至新的状态s(t’)的过渡，其中动态特性D是呈例如矩阵的形式的线性算子，所述矩阵将状态矢量s映射到新的状态上。系统噪声在此必须是高斯式地为ξ～N(0，σ)。
粒子滤波器不需要所述假设，然而所述粒子滤波器也仅是近似，所述近似的精度随粒子的数量提高而变大。对于离散情况，贝叶斯滤波器可直接使用并且是精确的。
贝叶斯滤波器使用条件概率的规则，所述规则为其定义的新表达方式。
借此并且由于事实P(A∩B)＝P(B∩A)，得到P(A|B)P(B)＝P(B|A)P(A)，并进而也得到条件概率的规则。
关于传感器的现在的测量值m应用系统变量s的条件概率P(s|m)，得到：
P(s|m)＝CP(m|s)P(s)
其中归一化常数为
所述表述的优点是其迭代形式和如下事实：与确定P(s|m)相比，在给出系统状态的情况下计算测量到的值的条件概率P(m|s)常常更可能。
为了执行迭代，在迭代步骤t中必须考虑系统状态和测量mt＝m(t)。根据具有A＝(st|m1：t-1)，B＝(mt|m1：t-1)的条件概率(方程(1))的规则，得到迭代
P(st|m1：t)＝CP(mt|st)P(st|m1：t-1) (2)。
在具有马尔科夫动态特性的系统中，状态过渡st-1→st的过渡概率P(st|s1：t-1)形成半组，所述半组通过chapman kolmogorov方程P(s|a)＝∑z P(s|z)P(z|a)表达。得到滤波器的迭代表达。
P(st|m1：t)＝CP(mt|st)∑zP(st|st-1＝z)P(st-1＝z|m1：t-1)
所述迭代表达根据在时间步长t-1的最后的分布P(st-1|m1：t-1)计算在时间步长t的条件概率分布P(st|m1：t)。迭代在t＝1处以P(s0|s1：0)＝P(s0)开始。初始分布P(s0)表示关于在开始点的系统状态的信息。如果初始位置通过无线电信标10或也通过位置r上的光学定位信息(例如墙壁上的标记)已知，那么初始分布是德尔塔分布或还有覆盖可能的停留区域的其他分布。对于完全未知的初始位置而言，初始分布是均匀分布P(s0)＝C。
过渡概率P(st|st-1)表征系统的动态特性中的可能的运动。对于在路径网络上的行走，可能的过渡通过具有节点i、j的图形网络的邻接矩阵给出
如果所有过渡概率上相同，那么过渡概率是：
其中节点的加权为Dj＝∑iGij。
下面示出旋转不变的磁场特征的应用。
当系统处于已知的系统状态时，在给出系统状态st的情况下在时间步长t测量到的数值mt的条件概率P(mt|st)表达关于预期的测量值的信息。例如，对于系统s＝(rx，ry，rz)的位置状态和旋转不变的特征的数值m＝(|B|，Bn)，确定关于磁场图31Mi＝(|B|，Bn)i的信息的条件概率P(mt|st)，所述磁场图针对所有小区存储特征(|B|，Bn)i。这在之前已经描述。
对于使用磁场特征的情况，针对迭代步长t-1、P(j|m1：t-1)＝P(st-1∈bj|m1：t-1和小区bj，表达具有下述形式：
P(i|m1：t)的归一化通过常数C借助下式给出：
一旦位置例如能够通过无线电信标10可靠地确定，那么困难地设置总概率P(i|m1：t)，或者系统借助作为初始位置的信标位置重新初始化。
下面描述，如何将步伐信息引入到计算中。如果使用之前描述的用于P(st|st-1)的表达，那么仅使用磁场的特征和关于所观察的小区的先前知识。在此，不一起引入系统的当前的动态特性。所述动态特性能够通过迭代传感器检测。对此引入上面已介绍的准确描述所述动态特性的步伐概率Pstep，其中系统变量st和st-1与步伐识别模块51的当前的位置r和之前的位置r’对应。
因此，通过添加步伐测量值来扩展过渡概率。
P(st|st-1)→Pstcp(St|st-1,m)＝Pstcp(Y|r',m)
步伐概率给出关于过渡概率的必要信息并且所述步伐概率借此替代邻接矩阵。最后，对于得到的总概率得到
在P(mt/st)中原则上能够引入不同的特征概率，所述特征概率与之前的测量值无关。将不同特征的不同的单独概率与指数k相乘。因此，例如能够处理地图信息、行走路径概率。
将地图信息、如将障碍物和墙壁包含到合并中的有效的可能性是调整步伐概率Pstep。如果障碍物处于位置z和st之间，那么步伐概率在该处采用数值0。
系统的精度根据选择的配置和合并方法改变。所述精度由各个模块的精度一起组成。脚力传感器的距离误差可相对好地估计。所述距离误差在内部测试中根据用户位于经过的路段的0.5％和2％之间。用于相对偏航角确定的6D合并在接近真实的测试运行中具有平均为每分钟1.5°的漂移。
因此，在无线电信标点10之后例如在50米处在40秒中通过决定性的合并得到大致1°和1m的误差。这然而基于，参考或开始位置和角度修正关于无线电信标10处的磁场最优地起作用。在实践中，通过无线电信标10得到最高1m的位置误差。方向修正大程度上取决于：磁场方向如何恒定在修正范围中。在典型的办公大楼中的实际测试中，修正误差通常为±2°。这样，在最差的情况下，在纯的距离方面会得到2m的误差并且通过方向的误差修正得到1.7m的误差。然而，如果添加关于可能的小区和路径连接的地图信息，那么总误差在平均上在1m以下。
通过将介绍的旋转不变的磁场特征与运动方向和在无脚力传感器的情况下的步伐识别进行概率合并，在1D范围、例如走廊中同样得到大约1m的精度。然而由于假设固定的步距，精度取决于，参数如何好地适应于用户。整体上，两个在此评价的变型形式在安装耗费最小的情况下提供非常高的精度，因为仅必须使用少量的无线电信标10。
对于所述精度而言，纯基于场强的方法需要非常大数量的路由器或无线电信标10。对于空间精确的定位而言，传统的方法例如需要大致10倍的WLAN路由器。
下面，阐述了借助于蓝牙无线电信标10、脚力传感器和通过决定性的合并对磁场方向的检测的室内导航的示例性的流程。
在可能的定位之前测出定位空间100的磁场图31。所述磁场图在该配置中包含在无线电信标10的位置处的磁场修正值。
用户要被导航至在远处的建筑物之内的特定点。传统的导航系统将其导航至配设有在此提出的系统的建筑物。在入口处将无线电信标10定位成，使得用户的室内定位设备1接收具有如下信号强度的带信标ID的蓝牙广告包，所述信号强度超过之前规定的阈值。由用户携带的定位设备1确定属于无线电信标10ID的位置，要么通过询问处于定位设备1或远程服务器上的数据库的方式，要么通过得到具有广告包的所述数据的方式。除了位置之外，定位设备得到关于磁场的定向的信息，所述磁场处于围绕无线电信标10的附近区域中。定位设备1现在已知其绝对位置并且能够计算其定向，其方式是：由其测量到的磁场方向相应地借助出自磁场图31的针对无线电信标10存储的修正值改正。现在，定位设备1已知其位置和在无线电信标10之下的定向。导航部件现在能够计算出路径，用户必须经过所述路径直至其目标。
如果用户现沿着所述路径的方向行走，那么通过脚力传感器无线地由每个步伐将为长度单位的x、y和z的方向传输给定位仪器1。智能电话的运动方向模块52确定：步伐沿哪个xy方向进行。运动方向模块52在信标位置之外仅通过平移传感器21和旋转传感器22的测量确定方向。通过将经过的步距相加，现在系统可以确定，在哪里用户处于建筑物之内。因为在每个步伐中出现小的测量误差，必要的是，在一定路程(例如50米)之后，安置另一个无线电信标10，所述无线电信标再次将位置和方向误差复位。
在图1中示出数据处理设备30，所述数据处理设备是定位设备10的一部分。原则上，可能的是，数据处理设备本地地、分布式地或分散地构成。因此，也并不强制的是，取向模块50、步伐识别模块51、运动方向模块52、磁场图分析模块53、用于使用旋转不变的磁性特征的模块和/或信标模块55设置成一个单元。
在图2A中执行步骤，所述步骤在校准的情况下用于确定绝对位置，其中在此使用无线电信标10。在第一步骤201中，确定或测出无线电信标10在定位空间100中的位置。
在随后的步骤202中，确定或规定无线电波11的阈值，在所述阈值之内，定位设备的位置能够通过无线电信标10的位置替代。替选地或附加地，在此也能够读取其他的位置标记12，如QR码，借此能够存在绝对位置。
在步骤203中保存所述数据，使得定位设备100能够在定位时访问所述数据。
在图2B中解释，在一个实施方式中如何建立和预保存磁场图。
在第一步骤211中，在定位空间100中确定空间区域，即小区，在所述小区中要确定地球磁场的磁性数据。随后，在步骤212中进行磁场角的测量。
随后是计算真正的地球磁场角的偏差(步骤213)。替选地或附加地，也还能够使用其他磁性特性。
最后，为每个小区保存确定的和计算的数值。在此，可能也计算平均值、内插值和/或方差。替选地或附加地，在步骤215中也还能够检测磁场的旋转不变的特征并且随后在步骤214中存储。
在图3中，以流程表的形式示出定位方法的一个实施方式。
起始点是来自校准阶段(302，图2A)的信标数据和来自校准阶段(301，图2B)的磁场图23。
在步骤303、305、306、307中由数据处理设备30的不同的信号。无线电信号11在步骤303中被测量并且被转发给信标模块(步骤304)。信标模块55判断，无线电信号11的信号强度是否足够大，以便定位设备1的位置能够通过无线电信标10的位置或相应的概率分布来替代。
结果被存储在第三位置数据组中，所述第三位置数据组给出关于在定位空间100中的绝对位置的情况。替选地或附加地，在此也能够使用位置标记12。
运动传感器系统20具有平移传感器21和旋转传感器22。在当前情况下，借助加速度计和陀螺仪来检测线性和旋转加速度(步骤305，306)。
所述数据在步骤308中传送给取向模块50，所述取向模块能够确定传感器系统在空间中的定向。数据被转发给用于确定运动方向的模块。取向模块50的和平移传感器21的数据随后传送给步伐识别模块51(步骤309)。在此，提供第一位置数据组用于进一步评估。
此外，磁力计设备23用于，检测在定位空间100中的地球磁场的磁性细节(步骤307)。运动方向始终需要取向数据(相对偏航角)。具有磁场图31的磁力计设备数据当存在信标数据时引入。那么，信标模块的信标位置说明，在哪个小区中或在哪个位置上在磁场图中存在必要的存储的数据。
从磁性数据中即与磁场图31相比，已经能够确定运动方向(步骤311)。为了所述确定，能够使用来自信标模块55的数据(步骤304)。
在此处示出的实施方式中，此外利用旋转不变的特征，所述旋转不变的特征基于通过磁力计设备23对磁性原始数据的测量来确定(步骤310)。在此，能够使用来自加速度计的数据(步骤305)或来自取向模块的数据(步骤308)。
随后，在步骤312中确定磁场概率，在此利用磁场图(步骤302)。
随后，将来自信标模块55(步骤304)、步伐识别模块51(步骤309)和运动方向模块53(步骤311)和确定磁场概率(步骤312)的数据随后在概率合并模型(步骤350)中处理。最可能的位置如在上文中描述的那样计算。
这最后引起输出定位设备1在定位空间100中的位置和方向(步骤351)。
在此处示出的实施方式中，还利用传感器部件24(步骤330，在此利用脚力传感器)，所述传感器部件设置在四肢上。在此，平移传感器和旋转传感器设置在用户的脚上(步骤331、332)。传感器21、22在此检测用户的运动。脚力传感器此外具有自己的取向模块(步骤333)。最后，数据在具有步距估计的步伐识别模块中汇合(步骤334)。所述数据为了进一步改进对数据的概率处理而传送给合并模块(步骤350)。
附图标记列表：
1 定位设备
10 无线电信标
11 无线电信号
12 位置标记
20 运动传感器系统
21 平移传感器
22 旋转传感器(陀螺仪)
23 磁力计设备
24 在四肢上的传感器部件，脚力传感器
30 数据处理设备
31 磁场图
40 用于确定定位设备的绝对位置的机构
41 无线电模块
50 取向模块
51 步伐识别模块
52 运动方向模块
53 磁场图分析模块
54 使用旋转不变的磁性特征
55 信标模块
100 定位空间
B 磁场
n 归一化的地球重力矢量
α 磁场相对于真正的北方的偏差

Claims (15)

1.一种定位设备，所述定位设备在定位空间(100)中的位置是能确定的，
其特征在于，
设有具有至少一个平移传感器(21)和至少一个旋转传感器(22)的运动传感器系统(20)，用于检测作用于所述定位设备(1)上的运动变量、尤其线性加速度和转动加速度，和
设有至少一个磁力计设备(23)，用于检测所述定位空间(100)中的磁场数据，其中旋转不变的磁性特征能借助于内部的或外部的数据处理设备(30)来确定，
设有用于确定所述定位设备(1)在所述定位空间(100)中的绝对位置的机构(40)，和
集成的数据处理设备(30)或与外部的数据处理设备(30)的联接装置，用于在利用所述定位空间(100)的至少一部分的预存储的具有磁性参数的磁场图(31)，尤其利用旋转不变的特征，来处理所述运动传感器系统(20)的测量数据的情况下计算位置；并且用于处理所确定的绝对位置。
2.根据权利要求1所述的定位设备，
其特征在于，
至少一个所述平移传感器(21)、至少一个所述旋转传感器(22)和/或至少一个磁力计设备(23)构成为单轴的、双轴的和/或三轴的测量机构。
3.根据权利要求1或2所述的定位设备，
其特征在于，
所述定位设备构成为用户的移动手持设备和/或便携式系统。
4.根据上述权利要求中至少一项所述的定位设备，
其特征在于，
所述运动传感器系统(20)检测地球重力场的局部方向。
5.根据上述权利要求中至少一项所述的定位设备，
其特征在于，
为了获取旋转不变的特征，将测量到的磁场矢量(B)投影到局部的地球重力矢量(n)的方向上。
6.根据上述权利要求中至少一项所述的定位设备，
其特征在于，
所述用于确定绝对位置(40)的机构具有用于接收无线信号(11)、尤其在定位空间(100)中的无线电信标(10)的无线电数据的无线电模块(41)。
7.根据上述权利要求中至少一项所述的定位设备，
其特征在于，
所述用于确定绝对位置的机构(40)具有用于光学标记、尤其QR码的评估机构。
8.根据上述权利要求中至少一项所述的定位设备，
其特征在于，
在用户的四肢上的、尤其作为脚力传感器的至少一个传感器部件(24)检测关于四肢上的运动变量的数据并且传输给所述数据处理设备(30)。
9.根据上述权利要求中至少一项所述的定位设备，
其特征在于，
为了处理所述旋转不变的特征，能够使用滤波器，尤其概率滤波器，更尤其基于网格的概率贝叶斯滤波器。
10.一种用于在定位空间(100)中对至少一个定位设备(1)进行定位的方法，其中以任意顺序执行下述步骤a)至c)至少一次：
a)基于初始位置通过运动传感器系统(20)的平移传感器(21)和旋转传感器(22)计算至少一个所述定位设备(1)的运动的长度和方向，以确定第一位置数据组，
b)在评估至少一个磁力计设备(23)的预存储的磁场图(31)和测量结果的条件下计算第二位置数据组，其中借助于所述数据处理设备确定旋转不变的磁性特征，
c)根据在所述定位空间(100)中的绝对位置，确定至少一个所述定位设备(1)的第三位置数据组，
d)在数据库设备(30)中，尤其通过统计方法合并所述第一位置数据组、第二位置数据组和第三位置数据组，用于确定所述定位设备(1)的位置。
11.根据权利要求10所述的方法，
其特征在于，
根据无线信号、尤其无线电信标(10)的无线电波(11)和/或根据位置标记(12)、尤其光学标记来确定当前位置。
12.根据权利要求10或11所述的方法，
其特征在于，
当至少一个所述定位设备(1)处于所述绝对位置的预定的距离之内时，将至少一个所述定位设备(1)的当前位置设置成等于所述绝对位置，尤其无线电信标(10)的位置的和/或所述位置标记(12)的位置的绝对位置。
13.根据权利要求10至12中至少一项所述的方法，
其特征在于，
在用户的四肢上的至少一个传感器部件(24)尤其作为脚力传感器检测关于在四肢上的运动变量的数据和传输给所述数据处理设备(30)。
14.根据权利要求10至13中至少一项所述的方法，
其特征在于，
为了处理所述旋转不变的特征，使用滤波器，尤其概率滤波器，更尤其基于网格的概率贝叶斯滤波器。
15.根据权利要求10至14中至少一项所述的方法，
其特征在于，
所述运动传感器系统(20)检测地球重力场的局部方向。
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