CN108240808A - 室内地磁地图自动采集器 - Google Patents

Abstract

本发明提供室内地磁地图自动采集器，包括移动底座、支撑件、采集支座、电控系统，支撑件的一端与移动底座连接，另一端与采集支座连接，移动底座包括移动机构；电控系统包括主处理器、采集地磁数据的地磁传感器、驱动模块、机器定位模块，主处理器与地磁传感器、驱动模块、机器定位模块连接，地磁传感器设置在采集支座上，驱动模块与移动机构连接；本发明通过机器定位模块用于确定当前位置，通过主处理器规划采集路径并发出驱动指令，通过驱动模块响应驱动指令并带动移动机构依照采集路径进行移动，通过地磁传感器采集当前位置的地磁数据，从而实现了室内地磁地图的自动采集和生成，整体上更加智能便捷，采集到数据更加完整有效。

Description

室内地磁地图自动采集器

技术领域

本发明涉及室内定位技术领域，尤其涉及室内地磁地图自动采集器。

背景技术

采用GPS的室外定位技术已成熟，而且应用非常广泛，但是GPS技术通常在室外空旷地域效果较好，在城市里由于建筑物、树木等影响，效果不好，尤其是室内和地下，GPS往往失效，另外由于室外定位大都是开阔的环境，几十米的误差并不会影响用户的感受；但对于室内定位而言，定位精度应该精确到若干米之内，才能为用户提供可靠的定位系统。所以对室内定位而言，GPS并不适应；室内定位必须结合无线网络、传感器技术、随机信号处理等众多交叉领域。

现阶段世界范围内已经出现了很多种室内定位技术，根据对配置硬件的要求可以分为两类。一类是要借助安装硬件设施，此类技术主要基于蓝牙、超声波、红外、RFID等的无线信号，但这些技术都受制于信号传播距离短，需要安装大量设备覆盖整个室内区域，因而安装和维护成本都较高；另一类不需要额外安装设备，或者在已有设备上进行定位的方案成为研究热点，即基于WIFI的室内定位技术；但由于室内环境复杂，墙壁的厚度、门窗的材质、家具的布局以及人员的流动都可能对无线信号的传播产生诸多影响，如由于折射、散射和衍射等情况，所产生无线信号的多径传播效应；同时WIFI热点(AP)的改变，如AP的损坏，增加或减少都会影响定位效果，因而单纯依靠WIFI定位无法达到满意的定位精度。

在当代生活中,现代建筑物大都是由钢筋混凝土建成，建筑物中的金属结构会干扰地球磁场，这种特殊的建筑结构对它周围地磁场的干扰和破坏,使每一个楼层、通道和隔离的空间产生了一种独特的地磁异常场，并且具有较长的时间稳定性，是一种特征信息丰富，且易于获取的资源，当前有许多文献对室内地磁场特点进行了实验分析,验证了室内磁场用于室内定位可达到厘米级的精度。

地磁定位技术的单独使用也并不可靠，比如存在地磁紊乱则失灵、本身不具有标签性等缺点，但作为多源融合中的一种定位技术，还是具有很大的发展前景，目前比如Indoor Atlas方案，依据是每一个具体位置的磁场信息都不一样，首先用户需要上传建筑平面图，然后还需要你拿着移动设备绕室内一圈，记录下各个位置的地磁信号特征，形成地磁信号特征和对应位置相关联的地磁地图，这些信息需要上传到Indoor Atlas的服务器。最后，你需要使用Indoor Atlas提供的工具包开发一个应用才能使用定位功能，在上述的过程中，可以发现，这种方案在采集地磁地图时需要人工手持移动设备进行手动采集，整个采集过程较为繁琐，耗时耗力，且有可能存在遗漏等问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供室内地磁地图自动采集器，实现了室内地磁地图的自动采集和生成。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

室内地磁地图自动采集器，包括移动底座、支撑件、采集支座、电控系统，所述支撑件的一端与所述移动底座连接，另一端与所述采集支座连接，所述移动底座包括移动机构；所述电控系统包括主处理器、采集地磁数据的地磁传感器、驱动模块、机器定位模块，所述主处理器与所述地磁传感器、所述驱动模块、所述机器定位模块连接，所述地磁传感器设置在所述采集支座上，所述驱动模块与所述移动机构连接；

所述机器定位模块用于确定当前位置，所述主处理器用于规划采集路径并发出驱动指令，所述驱动模块响应所述驱动指令并带动所述移动机构依照所述采集路径进行移动，所述地磁传感器采集所述当前位置的地磁数据，形成室内地磁地图。

进一步地，所述主处理器还包括第一无线传输模块，所述主处理器与所述第一无线传输模块连接，所述第一无线传输模块与地磁定位导航服务云端的第三无线传输模块进行无线连接。

进一步地，还包括遥控器，所述遥控器包括遥控处理器、按键模块、第二无线传输模块，所述遥控处理器与所述按键模块、所述第二无线传输模块连接，所述第二无线传输模块与所述第一无线传输模块进行无线连接。

进一步地，所述移动机构包括万向轮、滚轮，所述滚轮设置有两个且位于所述移动底座的底部两侧，所述驱动模块包括与所述主处理器连接的驱动电路、与所述驱动电路连接的滚轮驱动电机，所述滚轮驱动电机与所述滚轮连接。

进一步地，所述移动底座的底部上设置有防跌传感器，所述防跌传感器与所述主处理器连接。

进一步地，所述电控系统还包括主电池、纽扣电池、控制按键、显示屏、充电模块，所述主处理器与所述主电池、所述控制按键、所述显示屏、所述充电模块连接，所述显示屏固定安装于所述采集支座，所述控制按键固定安装于所述移动底座或所述支撑件或所述采集支座，所述移动底座包括位于底盖上的主电池盖、纽扣电池盖、充电极片，所述主电池盖位于所述主电池盖内，所述纽扣电池位于所述纽扣电池盖内，所述充电模块与所述充电极片连接。

进一步地，所述移动底座的侧面设置有防撞条、保险杠。

进一步地，所述地磁传感器设置有至少两个。

进一步地，任意两个所述地磁传感器相距至少在5厘米。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明提供室内地磁地图自动采集器，通过机器定位模块用于确定当前位置，通过主处理器规划采集路径并发出驱动指令，通过驱动模块响应驱动指令并带动移动机构依照采集路径进行移动，通过地磁传感器采集当前位置的地磁数据，从而实现了室内地磁地图的自动采集和生成；通过设置有至少两个且相距至少在5厘米的地磁传感器，用于对地磁信号采集的方向和矢量误差的矫正，从而使测量到的地磁数据更加准确，整体上自动进行路径规划、自动行走、自动采集室内各位置的地磁数据，从而在整体上更加智能便捷，采集到数据更加完整有效。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的室内地磁地图自动采集器的结构示意图；

图2为本发明的室内地磁地图自动采集器的上壳示意图；

图3为本发明的室内地磁地图自动采集器的面盖示意图；

图4为本发明的室内地磁地图自动采集器的底盖示意图。

附图中：1、移动底座；2、支撑件；3、采集支座；4、电控系统；5、遥控器；11、底盖；12、万向轮；13、滚轮；14、主电池盖；15、纽扣电池盖；16、防跌传感器；17、充电极片；18、防撞条；19、保险杠；41、显示屏；42、控制按键。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

室内地磁地图自动采集器，如图1-图4所示，包括移动底座1、支撑件2、采集支座3、电控系统4，支撑件2的一端与移动底座1连接，另一端与采集支座3连接，移动底座1包括移动机构；电控系统4包括主处理器、采集地磁数据的地磁传感器、驱动模块、机器定位模块，主处理器与地磁传感器、驱动模块、机器定位模块连接，地磁传感器设置在采集支座3上，驱动模块与移动机构连接；

其中，机器定位模块用于确定当前位置，主处理器用于规划采集路径并发出驱动指令，驱动模块响应驱动指令并带动移动机构依照采集路径进行移动，地磁传感器采集当前位置的地磁数据，即形成了当前位置和地磁数据的一一对应关系，在本实施例中，在室内地磁地图自动采集器按照采集路径进行整个室内的移动，并采集到整个室内各个位置的地磁数据，从而形成室内地磁地图。

为了便于以下说明，将移动底座1、支撑件2、采集支座3、电控系统4组成的部分称为采集本体。

在一实施例中，如图4所示，主处理器还包括第一无线传输模块，其中主处理器与第一无线传输模块连接，第一无线传输模块与地磁定位导航服务云端的第三无线传输模块进行无线连接，对于这一实施例中，主处理器将当前位置、地磁数据通过第一无线传输模块无线传输到地磁定位导航服务云端上，由地磁定位导航服务云端进行地磁地图的产生，这一设计有利于地磁定位导航服务云端对多个室内地磁地图自动采集器进行集中智能化的管理和整合，同时对室内地磁地图自动采集器的计算速度要求有所较低，从而较低室内地磁地图自动采集器的成本。

在一实施例中，如图3所示，室内地磁地图自动采集器还包括遥控器5，遥控器5包括遥控处理器、按键模块、第二无线传输模块，遥控处理器与按键模块、第二无线传输模块连接，第二无线传输模块与第一无线传输模块进行无线连接，用户可通过遥控器5来控制采集本体，比如启动或关闭，加速或返回充电等等。

在一实施例中，如图2所示，移动机构包括万向轮12、滚轮13，滚轮13设置有两个且位于移动底座1的底部两侧，驱动模块包括与主处理器连接的驱动电路、与驱动电路连接的滚轮驱动电机，滚轮驱动电机与滚轮13连接，由滚轮驱动电机带动滚轮13进行转动，从而完成行走。

在上述实施例中，在万向轮12、滚轮13的转动路径上设置有测速传感器，测速传感器优选有红外传感器，测速传感器用于自动测速，从而时刻确认采集本体的姿态，当采集本体无法前进时，将自动后退以脱困。

在一实施例中，如图2所示，移动底座1的底部上设置有防跌传感器16，防跌传感器16与主处理器连接，防跌传感器16优选为红外传感器，如图2所示，防跌传感器16在移动底座1的底部上设置有五个，且均匀分布，防跌传感器16通过红外线探测到楼梯等高低落差较大环境时，采集本体会自动退回，防止采集本体跌落受损。。

在一实施例中，如图4所示，电控系统4还包括主电池、纽扣电池、控制按键42、显示屏41、充电模块，主处理器与主电池、控制按键42、显示屏41、充电模块连接，显示屏41固定安装于采集支座3，控制按键42固定安装于移动底座1或支撑件2或采集支座3，移动底座1包括位于底盖11上的主电池盖14、纽扣电池盖15、充电极片17，主电池盖14位于主电池盖14内，纽扣电池位于纽扣电池盖15内，充电模块与充电极片17连接；其中，控制按键42包括诸如常见的开关按键、加速按键、减速按键等等，显示屏41可以优选为触摸显示屏41。

在上述实施例中，室内地磁地图自动采集器还包括有充电底座，充电底座固定安装于室内的某个位置，标记为充电位置，充电底座上设置有与充电极片17相对应的充电导片，从而完成对采集本体的充电。

在一实施例中，如图1所示，移动底座1的侧面设置有防撞条18、保险杠19，用于保证采集本体在移动过程中与其他物体碰撞时不会造成损伤，其中，防撞条18采用聚碳酸酯，俗称防弹胶，具有耐高温、耐酸碱、防刮花等特性，能够有效保护采集本体内部的元器件。

在一实施例中，地磁传感器设置有至少两个且相距至少在5厘米，用于对地磁信号采集的方向和矢量误差的矫正，在此基础上，主处理器负责两个地磁传感器的地磁信号的过滤、合成以及编码，然后将编码后的地磁数据通过第一无线传输模块发送到地磁定位导航服务云端。

在一实施例中，支撑件2为高度自调节机构，用于调节采集支座3的高度，即用于调节地磁传感器的所处位置，从而更好适应用户的实际要求。

综上所述，关于机器定位模块的三种实施例描述如下：

1、机器定位模块采用激光测距式导航系统，通过激光测距的方法生成室内地图，在此基础上主处理器或云端处理器能合理地规划清扫路线，在此实施例中，机器定位模块包括在采集本体的顶端位置设置有一个可旋转的激光发射头和配套接收器，通过激光发射头发射激光扫描自身到边界每个点的距离，从而生成数字地图，还能根据屋内家具位置的变化实时进行更新；在此基础上，主处理器存储各种物体的位置数据，比如充电位置，当它因电量不足时回自动返回至充电位置进行充电，而充电完毕以后，又会自动从上次返回的节点继续开始采集地磁数据。

2、机器定位模块采用北极星导航系统，在此实施例中，机器定位模块包括在室内建立一个发射信号的模块，采集本体通过测算自身跟该信号的偏移角度来确定自己的位置。

3、机器定位模块采用图像式测算导航系统，机器定位模块包括采集本体的顶端位置搭载的3D摄像头扫描周围的环境，然后结合红外传感器，利用数学运算和几何、三角法测绘出室内地图，并根据前后影像中各个地标的位置变化来判断当前的移动路线，并对其所构建的环境模型进行更新与调整。

在使用机器定位模块的第二种实施例，即北极星导航系统，即需要事先向采集本体上传室内地图，在此基础上，整个采集本体设置有USB端口，用于连接数据，当然了，在其他实施例中，也可以设置USB端口，以便用户进行数据的读取和存储。

本发明提供室内地磁地图自动采集器，通过机器定位模块用于确定当前位置，通过主处理器规划采集路径并发出驱动指令，通过驱动模块响应驱动指令并带动移动机构依照采集路径进行移动，通过地磁传感器采集当前位置的地磁数据，从而实现了室内地磁地图的自动采集和生成；通过设置有至少两个且相距至少在5厘米的地磁传感器，用于对地磁信号采集的方向和矢量误差的矫正，从而使测量到的地磁数据更加准确，整体上自动进行路径规划、自动行走、自动采集室内各位置的地磁数据，从而在整体上更加智能便捷，采集到数据更加完整有效。

以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.室内地磁地图自动采集器，其特征在于：包括移动底座、支撑件、采集支座、电控系统，所述支撑件的一端与所述移动底座连接，另一端与所述采集支座连接，所述移动底座包括移动机构；所述电控系统包括主处理器、采集地磁数据的地磁传感器、驱动模块、机器定位模块，所述主处理器与所述地磁传感器、所述驱动模块、所述机器定位模块连接，所述地磁传感器设置在所述采集支座上，所述驱动模块与所述移动机构连接；

所述机器定位模块用于确定当前位置，所述主处理器用于规划采集路径并发出驱动指令，所述驱动模块响应所述驱动指令并带动所述移动机构依照所述采集路径进行移动，所述地磁传感器采集所述当前位置的地磁数据，形成室内地磁地图。

2.如权利要求1所述的室内地磁地图自动采集器，其特征在于：所述主处理器还包括第一无线传输模块，所述主处理器与所述第一无线传输模块连接，所述第一无线传输模块与地磁定位导航服务云端的第三无线传输模块进行无线连接。

3.如权利要求2所述的室内地磁地图自动采集器，其特征在于：还包括遥控器，所述遥控器包括遥控处理器、按键模块、第二无线传输模块，所述遥控处理器与所述按键模块、所述第二无线传输模块连接，所述第二无线传输模块与所述第一无线传输模块进行无线连接。

4.如权利要求3所述的室内地磁地图自动采集器，其特征在于：所述移动机构包括万向轮、滚轮，所述滚轮设置有两个且位于所述移动底座的底部两侧，所述驱动模块包括与所述主处理器连接的驱动电路、与所述驱动电路连接的滚轮驱动电机，所述滚轮驱动电机与所述滚轮连接。

5.如权利要求3所述的室内地磁地图自动采集器，其特征在于：所述移动底座的底部上设置有防跌传感器，所述防跌传感器与所述主处理器连接。

6.如权利要求3所述的室内地磁地图自动采集器，其特征在于：所述电控系统还包括主电池、纽扣电池、控制按键、显示屏、充电模块，所述主处理器与所述主电池、所述控制按键、所述显示屏、所述充电模块连接，所述显示屏固定安装于所述采集支座，所述控制按键固定安装于所述移动底座或所述支撑件或所述采集支座，所述移动底座包括位于底盖上的主电池盖、纽扣电池盖、充电极片，所述主电池盖位于所述主电池盖内，所述纽扣电池位于所述纽扣电池盖内，所述充电模块与所述充电极片连接。

7.如权利要求3所述的室内地磁地图自动采集器，其特征在于：所述移动底座的侧面设置有防撞条、保险杠。

8.如权利要求3所述的室内地磁地图自动采集器，其特征在于：所述地磁传感器设置有至少两个。

9.如权利要求8所述的室内地磁地图自动采集器，其特征在于：任意两个所述地磁传感器相距至少在5厘米。