CN107991633A - 地磁信号处理方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种地磁信号处理方法及装置。本发明一实施例的地磁信号处理方法可包括以下步骤：获取由地磁传感器感测到的地磁信号；利用信号处理滤波器，将获取到的所述地磁信号变换为基准频率以上的高频信号；在变换后的所述高频信号中，提取预先设定的临界范围以上的非正常高频信号值；判断提取出的所述非正常高频信号值的相加结果是否在预先设定的时间窗口内收敛到所述临界范围内；以及根据所述判断结果，校准获取到的所述地磁信号。

Description

地磁信号处理方法及装置
技术领域
本发明涉及一种地磁信号处理方法及装置。更详细而言，涉及一种通过地磁信号处理而执行终端的室内测位的方法及装置。
背景技术
为了测量移动终端的位置，提出通过识别地磁场的图案而推断当前位置的技术。即，当用户携带移动终端在室内移动时，可通过由设置于移动终端的地磁传感器测量用户位置的地磁值而测量用户位置。
但是，地磁传感器有可能会因测位对象区域的地磁影响而产生零点漂移现象，由此输出偏向的数据。因此，在利用地磁传感器进行移动终端的测位时，需要用户对地磁传感器进行手动校准(Calibration)的过程。此外，为了提高利用地磁传感器的测位结果的准确度，利用无线保真(Wi-Fi)或蓝牙(Bluetooth)模块的测位结果或者利用如PDR(PedestrianDead Reckoning，行人航位推算)的其他测位方法的测位结果被用于利用地磁传感器的测位结果的检验中。
即，由于利用地磁传感器的测位方法不能独立使用或者在测位之前需要额外的手动校准过程，因此具有可用性降低的问题。
尽管如此，尚未提出为了测位而通过只利用地磁传感器感测到的地磁信号来自动校准的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于校准由地磁传感器感测到的地磁信号的方法及装置。
具体而言，本发明所要解决的技术问题是提供一种通过应用信号处理滤波器而判断非正常地磁信号是否为噪声还是偏移的方法及其装置。
本发明所要解决的另一技术问题是通过校准判断为偏移的地磁信号而以高准确度测量感测到地磁信号的移动终端的位置的方法及装置。
本发明所要解决的又一技术问题是提供一种具备通过考虑移动终端的用户移动速度而设计的信号处理滤波器的信号处理装置。
本发明的技术问题并不限定于以上所提的技术问题，本领域技术人员能够从下面的记载中明确理解未提到的其他技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明一实施例的方法为由地磁信号处理装置执行的地磁信号处理方法，该方法可包括以下步骤：获取由地磁传感器感测到的地磁信号；利用信号处理滤波器，将获取到的所述地磁信号变换为基准频率以上的高频信号；在变换后的所述高频信号中，提取预先设定的临界范围以上的非正常高频信号值；判断提取出的所述非正常高频信号值的相加结果是否在预先设定的时间窗口内收敛到所述临界范围内；以及根据所述判断结果，校准获取到的所述地磁信号。
在一实施例中，判断提取出的所述非正常高频信号值的相加结果是否在预先设定的时间窗口内收敛到所述临界范围内的步骤可包括：在提取出的所述非正常高频信号值的相加结果在预先设定的时间窗口内收敛到所述临界范围内的情况下，将所述非正常高频信号值判断为噪声，并且在所述相加结果在预先设定的时间窗口内未收敛到所述临界范围内的情况下，将所述非正常高频信号值判断为偏移。
在另一实施例中，所述预先设定的临界范围外的非正常高频信号值可包含所述临界范围的上限值以上的第一非正常高频信号值和所述临界范围的下限值以下的第二非正常高频信号值。
根据上述另一实施例，判断提取出的所述非正常高频信号值的相加结果是否在预先设定的时间窗口内收敛到所述临界范围内的步骤可包括：在所述第一非正常高频信号值和所述第二非正常高频信号值的相加结果具有所述预先设定的临界范围内的值的情况下，将所述第一非正常高频信号值和所述第二非正常高频信号值判断为噪声。
根据上述另一实施例，判断提取出的所述非正常高频信号值的相加结果是否在预先设定的时间窗口内收敛到所述临界范围内的步骤可包括：在所述第一非正常高频信号值和所述第二非正常高频信号值的相加结果具有所述预先设定的临界范围外的值的情况下，将所述第一非正常高频信号值和所述第二非正常高频信号值判断为偏移。
在一实施例中，可以在预先测量的测位对象区域的地磁信号中，以地磁值彼此不同的第一地点与第二地点之间的距离及预先设定的速度为基础确定所述基准频率。
根据上述本发明，具有如下效果：提供能够自动校准地磁信号而无需移动终端的用户手动校准的装置。
此外，根据本发明，具有如下效果：在不利用其他测位装置或其他测位方法的情况下，能够只利用地磁传感器来进行测位。
此外，根据本发明，具有如下效果：提供了考虑移动终端用户的移动速度而设计的地磁信号处理装置。由此，具有能够提高利用地磁传感器的测位结果的准确度的效果。
本发明的效果并不限定于以上所提的效果，本领域技术人员能够从下面的记载中明确理解没有提到的其他效果。
附图说明
图1是利用本发明一实施例的地磁信号处理装置的测位系统结构图。
图2是包括本发明另一实施例的地磁信号处理装置的用户终端的硬件结构图。
图3是本发明又一实施例的地磁信号处理装置的功能方框图。
图4是本发明又一实施例的地磁信号处理方法的顺序图。
图5是用于说明图4中参照的地磁信号处理方法的概念图。
图6是用于说明本发明又一实施例的信号处理滤波器的示意图。
图7是本发明的几种实施例中参照的、利用信号处理滤波器的信号处理结果的示例。
图8是本发明的几种实施例中参照的、非正常信号的示例。
图9是本发明的几种实施例中参照的、时间窗口的示例。
图10是用于说明本发明的几种实施例中参照的、时间窗口设定方法的示意图。
图11是本发明的几种实施例中的地磁信号校准结果的示例。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。参照附图的同时参照详细地后述的实施例，本发明的优点及特征以及实现这些的方法将会明确。但是，本发明并不限定于以下所公开的实施例，而是可以以彼此不同的多种方式实现，本实施例仅仅用于完整地公开本发明，并且为了向本发明所属技术领域的技术人员完整地告知本发明的范围而提供的，本发明仅由权利要求的范围定义。在说明书全文中相同的附图标记指相同的结构要素。
如果没有其它定义，则在本说明书中所使用的所有用语(包括技术用语及科技用语)能够以本发明所属技术领域的技术人员共同理解的含义使用。另外，在通常使用的词典中定义的用语只要没有被明确地特别定义，就不能理想地或过度地解释。在本说明书中所使用的用语用于说明实施例，并不旨在限制本发明。在本说明书中，单数形式只要在句子中未特别提到就可以包括复数形式。
在说明书中使用的“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”所提到的结构要素、步骤、操作和/或元件并不排除一个以上的其他结构要素、步骤、操作和/或元件的存在或附加。
下面，参照附图对本发明进行更详细说明。
图1是利用本发明一实施例的地磁信号处理装置的测位系统结构图。参照图1，测位系统可包括用户终端100和测位服务器200。
用户终端100及测位服务器200为可彼此通过网络进行通信的计算装置。
特别是，用户终端100可以是例如如智能手机(smart phone)、膝上型电脑(laptopcomputer)、数字广播用终端、PDA(personal digital assistants，掌上电脑)、PMP(portable multimedia player，便携式媒体播放器)、导航仪、触摸平板电脑(slate PC)、平板电脑(tablet PC)、可穿戴设备(wearable device)、手表型终端(smartwatch，智能手表)、头戴式显示器(HMD，head mounted display)、VR装置(virtual reality device，虚拟现实装置)、标签(Tag)和信标发射机(beacon)的、包括地磁传感器的独立设备等的移动终端中的任一种终端。
测位服务器200可以是如服务器装置、数字电视、台式电脑和数字标牌等的固定式计算装置中的任一种装置。
特别是，根据本发明的实施例，用户终端100可具备地磁传感器。在用户携带用户终端100移动的过程中，用户终端100可获取由地磁传感器感测到的地磁信号。
在本发明一实施例的测位系统中，用户终端100可包括地磁信号处理装置10。在该情况下，用户终端100可利用地磁信号处理装置10来校准从地磁传感器获取到的地磁信号。
在一例中，用户终端100可通过将校准后的地磁信号值与预先存储的测位对象区域的地磁信号值进行比较而测量用户终端100的位置。用户终端100可将关于测量出的用户终端100的位置的信息发送给测位服务器200。
在另一例中，用户终端100可利用地磁信号处理装置10来校准从地磁传感器获取到的地磁信号，并且将校准结果发送给测位服务器200。在该情况下，测位服务器200可通过对校准结果和预先存储的测位对象区域的地磁信号进行比较而测量用户终端100的位置。用户终端100可从测位服务器200接收用户终端100的位置测量结果。
在本发明另一实施例的测位系统中，测位服务器200可包括地磁信号处理装置10。在该情况下，测位服务器200可利用地磁信号处理装置10来校准从地磁传感器获取到的地磁信号。
在一例中，用户终端100可将获取到的地磁信号值发送给测位服务器200，并且从测位服务器200接收以校准后的地磁信号值为基础的测位结果。在该情况下，测位服务器200可通过对校准后的地磁信号值和预先存储的测位对象区域的地磁信号值进行比较而测量用户终端100的位置。测位服务器200可将关于测量出的用户终端100的位置的信息发送给用户终端100。
在另一例中，用户终端100也可以将获取到的地磁信号值发送给测位服务器200，并且从测位服务器200只接收由地磁信号处理装置10执行的地磁信号的校准结果。在该情况下，用户终端100可以以接收到的校准结果为基础自动测量用户终端100的位置。即，用户终端100可通过对接收到的校准结果和预先存储的测位对象区域的地磁信号进行比较而测量用户终端100的位置。用户终端100可将关于测量出的用户终端100的位置的信息发送给测位服务器200。
根据本发明的实施例，关于可设置在用户终端100和测位服务器200中的任一个上的地磁信号处理装置10，将在后面参照图3至图11进行描述。
测位系统不仅包括用户终端100，还可包括多个其他用户终端。此外，测位系统可包括根据本发明的多种应用而采用的各种服务服务器，并且也可以与其他系统整合。
下面，在本说明书中，假设地磁信号处理装置10设置于用户终端100的情况而进行说明。
接着，参照图2对本发明另一实施例的用户终端100的详细结构及操作进行说明。特别是，在图2中作为示例图示了包括地磁信号处理装置10的用户终端100的硬件结构图。
参照图2，用户终端100可包括传感部110、通信部120、存储部130和控制部140。
传感部110可感测用户终端100的内部或外部的环境要素。为此，传感部可包括地磁传感器、加速度传感器、陀螺仪传感器、热传感器或光传感器等多种传感器。特别是，本发明的实施例的传感部110可包括用于感测地球磁场的地磁传感器。地磁传感器可感测室内区域的各地点的地磁并输出地磁值。
通信部120支持用户终端100的有线无线互联网通信。此外，通信部120也可以支持互联网通信之外的各种通信方式。为此，通信部120可包括至少一个本发明的技术领域中众所周知的通信模块。
根据本发明的实施例，通信部120可从外部装置特别是测位服务器200接收地磁信号的校准结果、关于用户终端100的测位结果等。此外，通信部120也可以将通过地磁传感器收集到的地磁信号、关于地磁信号的校准结果、用户终端100的测位结果发送给测位服务器200。
存储部130存储各种数据、指令和/或信息。存储部130可存储用于提供本发明的实施例的地磁信号处理方法的一个以上的程序。此外，存储部130也可以存储利用地磁信号的室内测位方法所采用的一个以上的程序。
特别是，存储部130可存储关于测位对象区域的各地点的地磁值、利用地磁值的加工值(差分、发生概率和频率)、地磁值/加工值的逐级图案等。例如，在测位对象区域为商场的情况下，可预先测量商场的各区域的地磁值。可以以测量出的地磁值为基础，生成地磁值地图。在这种地磁值的测量和/或地磁值地图的生成中，可利用用户终端200或额外的地磁测量装置。
此外，存储部130也可以存储关于变换地磁信号后的高频信号值的临界范围、时间窗口的大小等的设定。
在为了生成地磁值地图而测量地磁时，允许对地磁传感器进行手动校准或利用其他测位装置及方法来进行检验。这是因为，在以后利用地磁传感器进行测位时，将每个测位对象区域的各地点的准确的地磁值用作参考地磁值。
存储部130可以暂时或非暂时存储外部装置所传递的或用户所输入的数据或者控制部140的运算结果。存储部130可包括如ROM(Read Only Memory，只读存储器)、EPROM(Erasable Programmable ROM，可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(ElectricallyErasable Programmable ROM，电可擦除可编程只读存储器)、快闪存储器等的非易失性存储器、硬盘、装卸式磁盘或本发明所属技术领域中众所周知的任意形式的计算机可读存储介质。另外，在图1中存储部130被示为独立的结构，但也可以与后述的控制部140整合而设置于功能执行装置中。
控制部140控制用户终端100的各结构的整体操作。控制部140可包括至少一个CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、MPU(Micro Processor Unit，微处理器单元)、MCU(Micro Controller Unit，微控制器单元)或本发明的技术领域中众所周知的任意形式的处理器。此外，控制部140可执行用于执行本发明的实施例的方法的至少一个应用或程序的运算。
特别是，根据本发明的实施例，控制部140可包括地磁信号处理装置10。控制部140可控制地磁信号处理装置10的各功能及操作。在地磁信号处理装置10包括额外的处理器的情况下，在地磁处理装置10的处理器执行参照图3至图11进行说明的实施例的限度内，也可以限制控制部140的功能。
关于控制部140的控制或利用固有处理器的地磁信号处理装置10的具体操作，将在后面参照图3至图11进行描述。
另外，虽然在图2的说明中，作为用户终端100的结构，说明了传感部110、通信部120、存储部130和控制部140，但根据本发明的实施例，用户终端100也可以包括用于显示测量出的位置的显示部和用于接收用户输入的输入部。
图3是本发明又一实施例的地磁信号处理装置的功能方框图。
地磁信号处理装置10可包括前处理部11、滤波计算部13、异常分析部15及信号值校准部17。此外，虽然未图示，地磁信号处理装置10也可以包括用于控制所述结构要素的功能及操作的一个以上的处理器。特别是，异常分析部15可执行地磁信号处理装置10的控制部功能。由此，异常分析部15可具备一个以上的处理器，并且也可以控制地磁信号处理装置10的各结构要素的功能及操作。
此外，根据本发明的实施例，地磁信号处理装置10也可以进一步包括位置计算部19。
在预先测量测位对象区域中的各地点的地磁值时，前处理部11可去除地磁数据的异常值并且提炼数据。
滤波计算部13可通过预先测量测位对象区域中的各地点的地磁值而确定对获取到的地磁信号只保留高频后的高频信号的临界范围。即，滤波计算部13可以对将被用于地磁值地图的地磁信号确定高频信号的最小临界值和最大临界值。滤波计算部13可包括信号处理滤波器。
在利用实际获取到的地磁信号进行测位时，滤波计算部13可通过利用确定的临界范围来过滤经过信号处理滤波器且变换为高频的地磁高频信号而提取非正常信号。
异常分析部15可以以由滤波计算部13提取出的非正常信号为中心设定左右对称的时间窗口。此外，异常分析部15可以在相加时间窗口内的高频信号值的结果为临界范围内的值的情况下判断为噪声，在临界值外的值的情况下判断为偏移。
通过异常分析部15判断的结果，在非正常高频信号为噪声的情况下，信号值校准部17可从地磁信号中去除与非正常高频信号值对应的部分，在非正常高频信号为偏移的情况下，信号值校准部17可通过测量偏移值来校准地磁信号。
根据本发明的实施例，位置计算部19可包含在地磁信号处理装置10的结构要素中，但可独立地设置于用户终端100和测位服务器200中的任一个中。位置计算部19可以以校准后的信号为基础运算用户终端100的位置。
在图3中，地磁信号处理装置10的各结构要素被示为由地磁信号处理装置10执行的功能单位的方框，但可以表示由地磁信号处理装置10的处理器或控制部140执行的软件(Software)模块。或者，所述各结构要素也可以表示如FPGA(Field-Programmable GateArray，现场可编程门阵列)或ASIC(Application-Specific Integrated Circuit，专用集成电路)的硬件(Hardware)。但是，所述结构要素的含义并不限于软件或硬件，其可以配置为位于可寻址(Addressing)的存储介质中，还可以配置为运行一个或更多个处理器。在所述结构要素内提供的功能可通过进一步细化的结构要素来实现，还可以通过将多个结构要素结合来执行特定功能的一个结构要素实现。
图4是本发明又一实施例的地磁信号处理方法的顺序图。图5是用于说明图4中参照的地磁信号处理方法的概念图。以下各步骤由地磁信号处理装置10来执行。
参照图4及图5，地磁信号处理装置10可获取由地磁传感器感测到的地磁信号(S10)。
在地磁信号处理装置10包含在用户终端100中的情况下，地磁信号处理装置10可接收由用户终端100的传感部110感测到的地磁信号。
或者，在地磁信号处理装置10包含在测位服务器200中的情况下，测位服务器200可从通信部120接收由用户终端100的传感部110感测到的地磁信号，从而地磁信号处理装置10可获取地磁信号。
地磁信号处理装置10可利用信号处理滤波器将获取到的地磁信号变换为基准频率以上的高频信号(S20)。在此，信号处理滤波器可以是高通滤波器(High Pass Filter)和傅里叶反变换(IFFT)低频去除方式等的能够将信号变换为高频的所有形式的滤波器。即，信号处理滤波器仅使截止频率以上的高频信号通过。在本说明书中，截止频率可称作基准频率。关于信号处理滤波器的详细说明，将在后面图6的说明中进行描述。
接着，地磁信号处理装置10可从变换后的高频信号中提取预先设定的临界范围外的非正常信号值(S30)。临界范围为包含由滤波计算部13确定的高频信号的上限值和下限值的范围。即，地磁信号处理装置10可提取临界范围的上限值以上的高频信号值和/或临界范围的下限值以下的高频信号值。这种过程可称作临界带滤波。
地磁信号处理装置10可判断提取出的非正常高频信号值的相加结果是否在预先设定的时间窗口内收敛到临界范围内(S40)。即，地磁信号处理装置10可判断相加由异常分析部15设定的时间窗口内的非正常高频信号值的结果是否收敛为规定值，并且可判断收敛后的规定值是否为临界范围内的值。
关于时间窗口设定方法的详细说明，将在后面图9及图10的说明中进行描述。
接着，地磁信号处理装置10可根据步骤S40的判断结果来校准获取到的地磁信号(S50、S55)。
具体而言，在步骤S40中，在提取出的非正常高频信号值的相加结果在预先设定的时间窗口内收敛到临界范围内的情况下，地磁信号处理装置10可将非正常高频信号值判断为噪声。
在非正常高频信号值被判断为噪声的情况下，地磁信号处理装置10可从获取到的地磁信号中去除与非正常高频信号值对应的噪声区域(S50)。
在步骤S40中，在提取出的非正常高频信号值的相加结果在预先设定的时间窗口内未收敛到临界范围内的情况下，地磁信号处理装置10也可以将非正常高频信号值判断为偏移。
在非正常高频信号值被判断为偏移的情况下，地磁信号处理装置10可测量偏移值，并且以测量出的偏移值为基础校准获取到的地磁信号(S55)。
关于步骤S50、S55的地磁信号校准，将在后面图11的说明中进行描述。
图6是用于说明本发明又一实施例的信号处理滤波器的示意图。
地磁信号可以是磁场大小、三轴(x、y、z)的成分值、将三轴成分值沿地球坐标系方向旋转后的垂直、水平成分值等。
参照图6，信号601为地磁传感器所感测且由地磁信号处理装置10获取的地磁信号的示例。在地磁信号601通过信号处理滤波器的情况下，地磁信号处理装置10可生成只由高频组成的信号603。
特别是，地磁信号处理装置10可以在通过变换预先测量的测位对象区域的地磁信号601而生成高频信号603之后，测量高频信号603的上限高频值和下限高频值。地磁信号处理装置10可以以该上限高频值和下限高频值为基础确定临界范围。即，地磁信号处理装置10可生成临界带。
信号处理滤波器的基准频率为在将获取到的地磁信号变换为高频信号时作为划分高频和低频的基准的频率。此外，基准频率是作为去除随人的移动而产生的变动频率的基准的频率。
可以在预先测量的测位对象区域的地磁信号中，以地磁值彼此不同的第一地点与第二地点之间的距离及预先设定的速度为基础确定基准频率。
地磁信号处理装置10可预先测量测位对象区域的各地点的地磁值，各地点的地磁值彼此不同。此时，可将各地点的距离表述为距离分辨率。例如，距离分辨率可以是0.5m。即，该情况为每隔0.5m距离的地点都具有彼此不同的地磁值的情况。
假设携带用户终端100的人以1m/s～10m/s的速度在这种测位对象区域中移动。由于信号处理滤波器需要在去除随人的移动而产生的频率影响之后识别噪声或偏移，因此可以用如下的数学式1)来确定基准频率fc。
数学式1)
fc＝max(vman/dloc)
其中，Vman为人的移动速度，且最大速度为10m/s，dloc为用于区分位置的距离分辨率。
可以在设计地磁信号处理装置10的信号处理滤波器时，由设计人来设定上述数学式1)中的移动速度及距离分辨率。或者，也可以通过分析地磁信号处理装置10的地磁信号校准结果，由用户终端100和/或测位服务器200自动设定上述数学式1)中的移动速度及距离分辨率。
信号处理滤波器可以是应用以基准频率为基础确定的权值的滤波器。
可以用如下的数学式2)来确定权值α。
数学式2)
其中，τ为时间常数，ts为平均时间差(在0与n之间)，fc为截止频率。
ts根据地磁传感器的分辨率即采样周期来确定，例如在智能手机的情况下，ts具有0.01msec到0.2msec的值。在该情况下，权值被确定为0.24以下的值。
在确定权值的情况下，可以用如下的数学式3)来确定信号处理滤波器。
数学式3)
yi＝α×yi-1+α×(xi-xi-1)
，0≤i≤n
其中，yi为输出滤波值，yi-1为之前的输出滤波值，xi为输入磁值，xi-1为之前的输入磁值，α为权值(常数)。
通过如数学式3)的信号处理滤波器，地磁信号被变换为基准频率以上的高频信号。
在图6中举例说明了信号处理滤波器为高通滤波器的情况，但本发明的实施例的信号处理滤波器并不限定于此。
在信号处理滤波器为傅里叶反变换低频去除方式的滤波器的情况下，信号处理滤波器可以利用FFT(Fast FOURIER Transform，快速傅立叶变换法)将地磁信号变换为频率区域，并且通过将基准频率以下的低频处理为0而去除低频成分。接着，信号处理滤波器可通过利用IFFT(Inverse Fast FOURIER Transform，快速傅里叶反变换法)变换为原来的信号而获取去除低频后的高频信号。
图7是本发明的几种实施例中参照的、利用信号处理滤波器的信号处理结果的示例。
参照图7，其表示由地磁传感器按测位对象区域感测到地磁信号的情况。由此，假设地磁信号处理装置10获取第一地磁数据701、第二地磁数据703及第三地磁数据705以作为地磁信号。
地磁信号处理装置10可通过使第一地磁数据701、第二地磁数据703及第三地磁数据705分别通过信号处理滤波器而获取地磁信号的高频信号。
例如，地磁信号处理装置10可以生成地第一磁数据信号的高频信号711、第二地磁数据的高频信号713及第三地磁数据的高频信号715以作为地磁信号的高频信号。
参照图7，第一地磁数据701可以是预先测量的测位对象区域的高频信号，并且为具有稳定的值的信号。由此，第一磁数据信号的高频信号711也具有稳定的值。
相反，第二地磁数据703及第三地磁数据705的信号值的变动激烈，在变换为高频信号时，信号处理滤波器可以放大信号值的变动而输出。
图8是本发明的几种实施例中参照的、非正常信号的示例。
参照图8，第一地磁数据的高频信号801的信号值均具有临界范围内的值，第二地磁数据的高频信号803具有作为临界范围外的信号值的非正常高频信号值813、823。
非正常高频信号值813具有大于临界范围上限值的值，非正常高频信号值823具有小于临界范围下限值的值。
第三地磁数据的高频信号805包含临界范围外的非正常高频信号值815。
在步骤S30中，地磁信号处理装置10可提取非正常高频信号值813、823、815。
在步骤S40中，地磁信号处理装置10可判断第一非正常高频信号值和第二非正常高频信号值的相加结果是否具有预先设定的临界范围内的值。
例如，参照高频信号803，地磁信号处理装置10可判断相加非正常高频信号值813和非正常高频信号值823的结果是否具有预先设定的临界范围内的值。在判断结果，相加结果具有预先设定的临界范围内的值的情况下，地磁信号处理装置10可将非正常高频信号值813和非正常高频信号值823判断为噪声。
相反，在相加结果具有预先设定的临界范围外的值的情况下，地磁信号处理装置10可将非正常高频信号值813和非正常高频信号值823判断为偏移。
在高频信号805的情况下，包含一个非正常高频信号值815。由于在该情况下，在步骤S40中，相加非正常高频信号值的结果收敛到作为临界范围外的值的非正常高频信号值815中，因此地磁信号处理装置10可将非正常高频信号值815判断为偏移。
在图8中，对地磁信号处理装置10通过判断非正常高频信号值的相加结果是否收敛而判断非正常高频信号值为噪声还是偏移的情况进行了说明。根据本发明的实施例，地磁信号处理装置10可判断在预先设定的时间窗口内非正常高频信号值的相加结果是否收敛。
图9是本发明的几种实施例中参照的时间窗口的示例。
参照图9，第一地磁数据的高频信号901不具有非正常高频信号值。
第二地磁数据的高频信号903包含非正常高频信号值813及非正常高频信号值823以作为预先设定的临界范围外的非正常高频信号值。
第三地磁数据的高频信号905包含非正常高频信号815以作为预先设定的临界范围外的非正常高频信号值。
参照图9，地磁信号处理装置10可以以非正常高频信号值为基准，设定时间窗口，该时间窗口的大小为1。在该情况下，可以以非正常高频值的时间坐标为基准，设定-1/2至+1/2大小的时间窗口。在高频信号905的情况下，设定时间窗口915。
在非正常高频信号值为多个情况下，可以以非正常高频信号的中间顺序时间坐标为基准，设定-1/2至+1/2大小的时间窗口。在高频信号813、823的情况下，设定时间窗口913。
可以用以下数学式4)来定义非正常高频信号值。
数学式4)
yoj＝yi(当yi≥yband.max或yi≤yband.max，0≤i≤n，0≤j≤m时)
在此，m为非正常高频信号的个数。
在步骤S40中，地磁信号处理装置10可以在大小为1的时间窗口内利用以下数学式5)来运算非正常高频信号值的相加结果。
数学式5)
其中，
在数学式5)的相加结果为预先设定的临界范围的上限值以上(或超过)或下限值以下(或不到)的情况下，地磁信号处理装置10可将非正常高频信号值判断为偏移。
相反，在数学式5)的相加结果小于预先设定的临界范围的上限值(或以下)且超过下限值(或以上)的情况下，地磁信号处理装置10可将非正常高频信号值判断为噪声。
在本发明的另一实施例中，高频信号在预先设定的时间窗口内复合包含噪声和偏移的情况下，在步骤S40中，地磁信号处理装置10也可以将在预先设定的时间窗口内表示噪声的第一非正常高频信号值和表示偏移的第二非正常高频信号值均判断为偏移。
在该情况下，在步骤S55中，地磁信号处理装置10可确定各偏移的偏移值，并且按分别确定的偏移值校准每个非正常高频信号值。
具体而言，地磁信号处理装置10可以以获取到的地磁信号的与正常高频信号值对应的正常信号值及与第一非正常高频信号值对应的第一非正常信号值为基础确定第一偏移值。
例如，参照高频信号905，可以在时间窗口915内以非正常高频信号值815的前一个高频信号值与非正常高频信号值815之间的差值为基础确定偏移值。地磁信号处理装置10可以按确定的偏移值校准非正常信号值815。
地磁信号处理装置10可以用相同的方式以获取到的地磁信号的与正常高频信号值对应的正常信号值及与第二非正常高频信号值对应的第二非正常信号值为基础确定第二偏移值。
地磁信号处理装置10可以按第二偏移值校准所述第二非正常信号值。
根据本发明的又一实施例，地磁信号处理装置10可设定时间窗口。以下，参照图10，对时间窗口设定方法进行详细说明。
图10是用于说明本发明的几种实施例中参照的、时间窗口设定方法的示意图。
参照图10，地磁信号处理装置10可将时间窗口设定为第一大小。
参照高频信号1001，地磁信号处理装置10可设定第一大小的时间窗口1011。例如，第一大小可以是时间窗口的最小大小单位，在时间坐标中可以是一秒的大小。
地磁信号处理装置10可判断在第一大小的时间窗口内是否包含非正常高频信号值。
参照高频信号1001，时间窗口1011包含高频信号1001中的非正常高频信号值1021。但是，不包含非正常高频信号值1021附近的其他非正常高频信号值。
地磁信号处理装置10可根据这种判断结果来变更时间窗口1011的大小。具体而言，地磁信号处理装置10可增加时间窗口的大小的同时，探索是否在非正常高频信号值1021的附近存在其他非正常高频信号值。地磁信号处理装置10可以按预先设定的上限时间增加时间窗口的大小的同时，判断是否存在其他非正常高频信号值。
在探索结果，不存在其他非正常高频信号值的情况下，地磁信号处理装置10可将时间窗口1011的大小确定为时间窗口的大小。
或者，在时间窗口中包含的高频信号值的相加结果收敛为规定的高频信号值的情况下，地磁信号处理装置10也可以将相加结果的收敛开始的时间确定为时间窗口的大小。
在高频信号1003的情况下，包含多个非正常高频信号值。
此时，在第一大小的时间窗口包含第一非正常高频信号值且不包含第二非正常高频信号值的情况下，地磁信号处理装置10可将时间窗口的大小由所述第一大小变更为包含第一非正常高频信号值及第二非正常高频信号值的第二大小。
参照高频信号1003，时间窗口1013包含时间窗口为第一大小时未包含的多个非正常高频信号值1023、1033。
此时，地磁信号处理装置10可相加第二大小的时间窗口内的第一非正常高频信号值1023及第二高频信号值1033。在预先设定的时间内，相加结果收敛为特定值的情况下，地磁信号处理装置10可将时间窗口设定为第二大小。
参照图表1005，例如在非正常高频信号值的相加结果开始收敛的时间为八秒的情况下，地磁信号处理装置10可将时间窗口设定为八秒的大小。
之后，地磁信号处理装置10可判断收敛的特定值为预先设定的临界范围内的值还是临界范围外的值，从而最终判断非正常高频信号值为噪声还是偏移。
图11是本发明的几种实施例中的地磁信号校准结果的示例。
在步骤S50中，非正常高频信号值被判断为噪声的情况下，地磁信号处理装置10可从获取到的地磁信号中去除与非正常高频信号值对应的信号区域。
参照地磁信号1101，作为示例图示了去除与非正常高频信号值对应的噪声区域1111的情况。
在步骤S55中，非正常高频信号值被判断为偏移的情况下，地磁信号处理装置10可以以获取到的地磁信号的与正常高频信号值对应的正常信号值及与非正常高频信号值对应的非正常信号值为基础确定偏移值。
参照地磁信号1103，可以按偏移1113与发生偏移之前的正常信号值1123之间的差值确定偏移值。
地磁信号处理装置10可以按确定的偏移值校准非正常信号值。由此，在发生偏移的时刻以后，也可以将地磁信号值维持为正常信号值1123。
由此，地磁信号处理装置10可测量准确的地磁信号值，并且如图1中说明的系统那样，应用地磁传感器进行测位的情况下其准确度也得到提高。
到目前为止参照图3至图11进行说明的本发明的实施例可在计算机可读介质上以计算机可读代码来实现。所述计算机可读存储介质例如可以是移动式存储介质(CD、DVD、蓝光盘、USB存储装置、移动硬盘)或者固定式存储介质(ROM、RAM、设置在计算机上的硬盘)。在所述计算机可读存储介质中存储的所述计算机程序可通过互联网等网络传送到其他计算装置并安装在所述其他计算装置中，从而在所述其他计算装置中得到使用。
此外，在附图中以特定顺序图示了操作，但不应理解为只有必须按图示的特定顺序或逐级顺序执行操作，或者只有执行图示的所有操作才能得到所需的结果。在特定情况下，多任务处理及并列处理也可能有利。尤其，在前面说明的实施例中多种结构的分离不应理解为一定需要那种分离，应当理解所说明的程序组件及系统一般可以被整合在一起成为单个软件产品或者被打包为多个软件产品。
以上参照附图对本发明的实施例进行了说明，但本发明所属技术领域的技术人员应能理解，本发明可在不改变本发明的技术思想或必要特征的情况下以其他具体方式实施。因此，应理解以上所述的实施例在所有方面为示例性的而不是限定性的。

Claims (13)

1.一种地磁信号处理方法，该方法为利用地磁信号处理装置来执行地磁信号处理的方法，包括以下步骤：
获取由地磁传感器感测到的地磁信号；
利用信号处理滤波器，将获取到的所述地磁信号变换为基准频率以上的高频信号；
在变换后的所述高频信号中，提取预先设定的临界范围外的非正常高频信号值；
判断提取出的所述非正常高频信号值的相加结果是否在预先设定的时间窗口内收敛到所述临界范围内；以及
根据所述判断结果，校准获取到的所述地磁信号。
2.根据权利要求1所述的地磁信号处理方法，其中，
判断提取出的所述非正常高频信号值的相加结果是否在预先设定的时间窗口内收敛到所述临界范围内的步骤包括：
在提取出的所述非正常高频信号值的相加结果在预先设定的时间窗口内收敛到所述临界范围内的情况下，将所述非正常高频信号值判断为噪声，
在提取出的所述非正常高频信号值的相加结果在预先设定的时间窗口内未收敛到所述临界范围内的情况下，将所述非正常高频信号值判断为偏移。
3.根据权利要求2所述的地磁信号处理方法，其中，
所述预先设定的临界范围外的非正常高频信号值包含所述临界范围的上限值以上的第一非正常高频信号值或所述临界范围的下限值以下的第二非正常高频信号值。
4.根据权利要求2或3所述的地磁信号处理方法，其中，
校准获取到的所述地磁信号的步骤进一步包括：
在所述非正常高频信号值被判断为噪声的情况下，从获取到的所述地磁信号中去除与所述非正常高频信号值对应的信号区域。
5.根据权利要求2或3所述的地磁信号处理方法，其中，
校准获取到的所述地磁信号的步骤包括：
在所述非正常高频信号值被判断为偏移的情况下，以获取到的所述地磁信号的与正常高频信号值对应的正常信号值及与所述非正常高频信号值对应的非正常信号值为基础确定偏移值；以及
按确定的所述偏移值校准所述非正常信号值。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的地磁信号处理方法，其中，
在预先测量的测位对象区域的地磁信号中，以地磁值彼此不同的第一地点与第二地点之间的距离及预先设定的速度为基础确定所述基准频率。
7.根据权利要求1至3中的任一项所述的地磁信号处理方法，其中，
所述信号处理滤波器为应用以所述基准频率为基础确定的权值的滤波器。
8.根据权利要求1至3中的任一项所述的地磁信号处理方法，其中，
所述预先设定的临界范围包含将预先测量的测位对象区域的地磁信号变换为高频信号时测量的上限高频信号值和下限高频信号值。
9.根据权利要求3所述的地磁信号处理方法，其中，
进一步包括步骤：
将时间窗口设定为第一大小；
判断是否在所述第一大小的时间窗口内包含所述非正常高频信号值；以及
根据所述判断结果，变更所述时间窗口的大小。
10.根据权利要求9所述的地磁信号处理方法，其中，
变更所述时间窗口的大小的步骤包括：
在所述第一大小的时间窗口包含所述第一非正常高频信号值且不包含所述第二非正常高频信号值的情况下，将所述时间窗口的大小由所述第一大小变更为包含所述第一非正常高频信号值及所述第二非正常高频信号值的第二大小。
11.根据权利要求10所述的地磁信号处理方法，其中，
将所述时间窗口的大小由所述第一大小变更为包含所述第一非正常高频信号值及所述第二非正常高频信号值的第二大小的步骤包括：
相加所述第二大小的时间窗口内的所述第一非正常高频信号值及所述第二非正常高频信号值；以及
在预先设定的时间内，所述相加结果收敛为特定值的情况下，将所述时间窗口设定为所述第二大小。
12.根据权利要求1至3中的任一项所述的地磁信号处理方法，其中，
校准获取到的所述地磁信号的步骤包括：
对校准后的所述地磁信号与预先测量的测位对象区域的地磁信号进行比较；以及
根据所述比较的结果，确定所述地磁传感器的位置。
13.根据权利要求1至3中的任一项所述的地磁信号处理方法，其中，
校准获取到的所述地磁信号的步骤包括：
将校准后的所述地磁信号发送给测位服务器；以及
从所述测位服务器接收通过对校准后的所述地磁信号和预先测量的测位对象区域的地磁信号进行比较而确定的测位结果。
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