CN108931802A - 一种室内外场景检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提提供一种室内外场景检测方法。该方法包括：通过检测卫星定位系统获得关于移动终端的卫星定位信息；基于记录所述移动终端处于室内外场景情况的历史检测结果和所述卫星定位信息判定所述移动终端当前处于室内环境还是室外环境。本发明的方法能够提高室内外场景的检测精确度。

Description

一种室内外场景检测方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种室内外场景检测方法。

背景技术

随着移动智能终端和无线通信技术的快速发展，基于位置的服务日益成为无线移动通信领域不可或缺的一种增值服务。基于位置的服务(LBS)已经成为人们关注的重点和研究的热点，正确的环境感知可以提高位置判定的准确率，例如，对于室内和室外两个不同的场景，采用的定位方法通常是不同的，如果能够正确感知出用户所处的室内外环境就可以开启相应的定位技术，从而为用户提供更好的位置服务。

然而，目前，对于移动终端的室内外场景识别还存在一些问题。具体地，现有技术中通常通过部署一些额外的辅助设备采集特定数据后进行室内外场景识别，这种方法在部署阶段代价较高并且准备工作复杂，极大地限制了室内外场景识别的普适性和易用性，难以进行大规模推广；通过移动智能终端采集指纹来感知环境信息，通过指纹建模根据匹配模型判断用户所在场景，这种方法在采集指纹阶段要花费较多的人力物力，并且需要有中央服务器对模型数据进行存储并且要及时响应用户请求，如果用户网络情况较差，很难判断出用户实际所处环境，用户体验较差，所以这种方法普适性较低；借助模式识别以及图像处理的方法进行室内外场景区分，这种方法需要对图片进行标注，对用户的输入准确度有较为严苛的要求并且有较高的计算复杂度，难以大规模推广。

因此，现有技术的方法检测室内外场景切换的时延高，检测精确度低，需要对现有技术进行改进以提供能够准确有效地检测室内外场景的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种室内外场景检测方法。

根据本发明的第一方面，提供一种室内外场景检测方法。该方法包括以下步骤：

步骤1：通过检测卫星定位系统获得关于移动终端的卫星定位信息；

步骤2：基于记录所述移动终端处于室内外场景情况的历史检测结果和所述卫星定位信息判定所述移动终端当前处于室内环境还是室外环境。

在本发明的一个实施例中，步骤1的所述卫星定位信息包括当前卫星数目，步骤2包括：当所述卫星定位信息中的当前卫星数目大于等于第一阈值时，判定所述移动终端处于室外场景，当所述卫星定位信息中的当前卫星数目小于等于第二阈值时，判断所述移动终端处于室内环境。

在本发明的一个实施例中，所述第一阈值为10，所述第二阈值为3。

在本发明的一个实施例中，步骤1的所述卫星定位信息包括当前卫星数目和历史卫星数目，步骤2包括：在所述历史检测结果是处于室内环境并且不是从室外场景切换到室内场景的情况下，根据所述卫星定位信息中的当前卫星数目以及所述卫星定位信息中的历史卫星数目的递增关系来判定所述移动终端是否发生从室内场景到室外场景的切换。

在本发明的一个实施例中，当所述递增关系满足以下条件时，判定所述移动终端发生了从室内场景到室外场景的切换：

所述卫星定位信息中的当前卫星数目大于等于第三阈值并且在之前多个时间段内卫星数目的差值大于0的计数大于等于第四阈值。

在本发明的一个实施例中，当满足以下条件时，判定所述移动终端发生了从室内场景到室外场景的切换：

所述第三阈值为10并且在之前5秒内每两秒之间卫星数目的差值大于0的计数大于等于2。

在本发明的一个实施例中，步骤1的所述卫星定位信息包括当前卫星数目和历史卫星数目，步骤2包括：在所述历史检测结果是从室外场景切换到室内场景的情况下，根据所述卫星定位信息中的当前卫星数目和切换时刻的卫星数目的下降比例来判断所述历史检测结果中从室外场景切换到室内场景切换是否属于误判。

在本发明的一个实施例中，当不满足下式时，判定属于误判：

其中，s₁表示切换时刻的卫星数目，s₀表示当前的卫星数目，0.3是预定的阈值。

在本发明的一个实施例中，步骤1的所述卫星定位信息包括已锁定的卫星在多个不同时刻的信噪比，步骤2包括：当所述历史检测结果是室外场景的情况下，根据所述卫星定位信息中已锁定的卫星信噪比的变化趋势来判定所述移动终端是否发生了从室外场景到室内场景的切换。

在本发明的一个实施例中，步骤2包括：对于已锁定的卫星，计算每个卫星在连续两个时刻和两秒之前的信噪比变化趋势并分别统计信噪比上升的比例、信噪比持平的比例和信噪比下降的比例，当信噪比上升比例小于等于第五阈值，信噪比持平比例小于等于第六阈值，信噪比下降的比例大于等于第七阈值时，判定所述移动终端发生了从室外场景到室内场景的切换。

在本发明的一个实施例中，所述第五阈值为0.1、所述第六阈值为0.15，所述第七阈值0.7。

在本发明的一个实施例中，步骤1包括：

步骤11：获取针对所述移动终端的室内定位结果；

步骤12：当所述室内定位结果为所述移动终端位于一楼位置时，开始进行所述移动终端的卫星定位系统检测。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过融合室内定位结果以及检测到的卫星数目和卫星信噪比变化趋势，有效降低了识别用户所处室内外环境下的误判可能性，达到了高准确率的检测精度并且具有较高的鲁棒性；借助历史检测状态来判断用户在当前状态是否会发生室内外场景切换，将室内状态切换到室外状态和室外状态切换到室内状态采用不同的特征变化量进行检测，实现了室内外场景切换时延较低的效果，显著提升了用户的使用体验；基于用户的历史检测结果和卫星定位信息的历史列表，对当前检测结果进行误判分析，能够在短时间内修正检测结果，从而进一步改善了用户体验。

附图说明

以下附图仅对本发明作示意性的说明和解释，并不用于限定本发明的范围，其中：

图1示出了根据本发明一个实施例的室内外场景检测方法的流程图；

图2示出了根据本发明一个实施例的室内外场景切换检测方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案、设计方法及优点更加清楚明了，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

根据本发明的一个实施例，提供了一种针对移动终端的室内外场景检测方法，简言之，该方法根据室内定位结果、卫星定位信息以及历史检测结果判断移动终端是否发生了室内外场景切换，参见图1所示，本发明的检测方法具体包括以下步骤：

步骤S110，获取移动终端的室内定位结果

室内定位是指在室内环境中无法使用卫星定位时，使用室内定位技术作为卫星定位的辅助定位，以解决卫星信号到达地面时较弱、不能穿透建筑物的问题。在现有技术中，可采用Wi-Fi技术、蓝牙技术、红外线技术等实现室内定位。例如，利用Wi-Fi进行室内定位时，通过无线接入点(包括无线路由器)组成的无线局域网络(WLAN)，可以实现复杂环境中的定位、监测和追踪任务。

根据本发明的一个实施例，对于移动终端的室内定位结果信息包含定位楼宇，定位楼层，定位坐标点，经纬度等信息。可周期性地检测室内定位结果，例如，每隔1s检测一次室内定位信息并保存最新的定位结果。

步骤S120，根据室内定位结果判断是否进一步检测卫星定位信息。

根据室内定位结果信息判断是否需要进一步检测卫星定位信息。卫星定位系统可以是GPS或北斗等任何可检测到的卫星定位系统。为了清楚起见，本文将以GPS为例进行介绍，但其原理同样适用于其他的卫星定位系统。

在一个实施例中，当能够获取到室内定位结果时，如果当前的室内定位结果是非一楼，那么不开启GPS检测，因为用户在此时已经确定所处环境是在室内，而且不会发生从室内到室外的场景切换，直接输出检测结果是在室内即可。如果室内定位结果显示当前用户所处的位置在一楼，那么用户很可能会进行室内到室外的场景切换，则需要开启GPS检测进行室内外场景的检测。通过这种方式，能够提高室内外场景检测准确度的同时，尽量减少移动终端进行GPS扫描的次数，从而提高移动终端的性能并降低功耗。

在另一个实施例中，当获取不到室内定位结果时，也开启GPS检测进行室内外场景检测，输出检测结果。

在实际应用中，GPS检测所用到的检测数据是由移动终端自带的GPS传感器获得。借助搭载操作系统的移动终端通过开启位置服务，注册GPS监听器，能够获得GPS卫星定位信息列表。例如，移动终端开启GPS扫描，扫描当前环境下的能接收到的GPS卫星列表，每1秒采集一次GPS卫星列表数据，对于采集到的GPS卫星列表信息进行解析从而得到接收到的每个GPS卫星的方位角，高度以及信噪比等信息。通过方位角和高度确定一颗GPS卫星的编号，过滤掉信噪比值较低的GPS卫星(例如，信噪比范围为0至99，将信噪比低于15的卫星认为不可用)。将经过筛选之后的GPS卫星存储到GPS历史检测队列中，并且计算当前时刻扫描到的GPS卫星数目，例如，该历史检测队列可维护10分钟内采集到的GPS数据，每当有新的数据时，动态刷新该队列的数据。

步骤S130，根据卫星定位信息和历史检测结果识别室内外场景切换状态。

当用户所处环境是在室外时，GPS卫星接收信号较强，能够在短时间内接收到较多的GPS卫星数目，并且每颗GPS卫星的信噪比值都较高。当用户所处环境是在室内时，由于钢筋混凝土等影响，GPS卫星接收信号很弱，几乎接收不到GPS卫星信息，并且能接受到的GPS卫星的信噪比值都较低。当移动终端的GPS经过冷启动阶段后，接收到的GPS卫星数据趋于稳定。根据这些特征，本发明的一个实施例提供了一种识别移动终端室内外场景切换的方法，参见图2所示。

在该实施例中，当首次利用GPS数据判断移动终端所处的环境时，根据可用卫星数目与阈值的比较结果，判定移动终端是处于室内环境、室外环境还是无法判定状态。例如，当没有室内外场景的历史检测结果或检测结果为无法判定状态时，判断移动终端可用的卫星数目是否大于一个阈值，如果大于阈值，则判定是在室外，例如，如果卫星数目大于等于10，则判定是在室外，如果移动终端可用的卫星数目小于等于另一阈值，则判定是在室内，例如，卫星数目小于等于3时，判定是在室内，而如果卫星数目在3到10之间，则确定为无法判定状态。然后，根据首次判定结果进入不同的分支进行来检测移动终端的室内外场景切换状态。

1)上次检测结果为无法判定状态

当上次检测结果是无法判定状态时，下次检测依旧按照上述执行首次检测的过程进行。

2)上次检测结果为室内状态

当上次检测结果是室内状态时，在历史检测结果中查询是否是由室外状态切换到室内状态。对于历史检测结果不是从室外切换到室内的情况，根据当前接收到的卫星数目以及GPS历史数据中GPS卫星数目的递增关系检测当前是否发生了室内到室外场景的切换；对于历史检测结果是从室外切换到室内的情况，根据当前时刻的GPS卫星数目和切换时刻的GPS卫星数目的下降比例来判断是否之前从室外到室内的切换是误判。

具体地，如果历史检测结果显示不是从室外状态切换到室内状态，那么可以根据以下原则判定当前发生了室内到室外的切换：当前时刻接收到的GPS卫星数目大于设定的阈值并且GPS历史数据队列中最近一段时间是否满足GPS卫星数目的递增关系。这是因为当发生从室内到室外的场景切换时，GPS卫星数目增加较为剧烈，根据递增变化趋势能够判定进行了室内到室外的场景切换。在一个优选实施例中，如果当前时刻接收到的卫星数目大于等于10并且在之前5秒内每两秒之间卫星数量差值大于0的计数大于等于2(即统计之前第5秒和第3秒之间卫星数目的差值、第4秒和第2秒之间的卫星数目的差值以及第3秒和第1秒之间卫星数目的差值)，则判定为进行了室内到室外的场景切换。如果不满足上述关系，则维持检测状态不变，即判定为仍处于室内场景。

如果历史检测状态显示是从室外状态切换到室内状态，那么需要检测之前的切换是否属于误判，误判原则是：通过计算当前时刻接收到的GPS卫星数目和切换时刻的GPS卫星数目的下降比例与阈值进行比较来判断之前从室外到室内的切换是否属于误判，如果属于误判，则移动终端当前所处的环境应该是室外。这是因为当从室外状态切换到室内状态时，GPS卫星由于已经锁定了已接收到的GPS卫星信号，所以GPS卫星数目会缓慢下降，经过一定时间以及建筑物的遮挡，GPS卫星数目还是会有一定程度的下降。在一个实施例中，如果切换时刻10秒后的卫星数量s₀和切换时刻的卫星数量s₁不满足下式(1)，则说明检测时刻和切换时刻的GPS卫星数目相比没有一定程度的下降趋势，则认为之前是一次误判，那么将此次的检测结果应该是室外。

其中，s₁表示切换时刻的卫星数量，s₀检测时刻的卫星数量，0.3是比例阈值，也可取其他值，例如，0.2、0.5，0.4等。

3)上次检测结果为室外状态

当上次检测结果是室外状态时，根据当前时刻的卫星数目判断是否为误判并根据已锁定的GPS卫星信噪比的变化趋势判断是否做了室外到室内的切换。

当上次检测结果是室外状态时，根据当前时刻的卫星数目判断是否是误判，例如，如果当前时刻的卫星数目小于等于设定的阈值，则说明属于误判，移动终端当前所处的环境应该是室内。这是因为在室外状态下，接收到的卫星数目应该会很多，而如果当前检测时刻卫星数量小于等于阈值(例如3)，那么证明是误判，需要将检测结果修正为室内。在不存在误判情况的情况下，可以根据卫星信噪比的变化趋势判定是否发生了室外到室内的切换，在一个实施例中，满足以下原则时判定为发生了室外到室内的切换：当GPS历史数据中连续两个时刻都满足和两秒之前时刻已经锁定的GPS卫星信噪比的变化趋势，如果信噪比差值上升计数比例小于等于0.1，持平比例小于等于0.15，下降比例大于等于0.7，例如，具体地，对于已经锁定的卫星，计算每个卫星在连续两个时刻和两秒之前的信噪比变化趋势(例如，计算第4秒和第2秒信噪比变化趋势以及第3秒和第1秒的信噪比变化趋势，并统计上升计数比例、持平比例和下降比例)，则认为做了室外到室内的切换，那么证明用户是在从室外状态转移到室内状态，此时，判定移动终端的当前状态是在室内环境，否则维持上一检测状态，即输出检测结果为室外环境。这是由于当移动终端发生室外到室内的场景切换时，虽然GPS卫星数目下降缓慢，但是已接收到GPS卫星的信噪比值会呈现明显下降趋势，而且会不断丢失掉已接收到的GPS卫星信号。

本文所述的移动终端是指可以在移动中使用的任何计算机设备，例如，包括手机、笔记本、平板电脑、甚至车载电脑等。

在本发明的实施例中，通过观测卫星数量以及GPS卫星信噪比的变化趋势对移动终端所处的环境进行检测并且记录历史检测结果以及历史GPS数据，每一次新的检测都会依赖上次的检测结果，此外，每次新的检测都会结合历史GPS检测数据进行误判检测，最后输出新的检测结果。

为了进一步验证本发明的效果，发明人针对检测准确率和室内外场景切换时延进行了实验。

1)、关于检测准确率

本发明采用融合室内定位结果、接收到的GPS卫星数目以及跟踪GPS卫星信噪比变化趋势的方式，有效降低了移动终端所处室内外环境下误判的可能性，提高了室内外场景检测的准确率，并且具有较高的鲁棒性。参见表1，对于两款型号的移动终端Mate8和Mate9，无论室内场景检测还是室外场景检测均达到的较高的检测准确率。

表1：室内外场景检测准确率

手机型号	室内场景检测准确率	室外场景检测准确率
			Mate8	96％	98％
Mate9	94％	95％

2)、关于室内外场景切换时延

本发明通过借助上一检测状态，来判断用户在当前状态是否会发生切换。对于室内状态切换到室外状态和室外状态切换到室内状态，采用不同的特征变化量进行检测，借助GPS在不同切换场景下不同特征值的变化趋势，实现了室内外场景切换的时延较低的效果，能够及时准确的判定移动终端当前所处的环境，显著提高了用户的使用体验。参见表2所示的切换延时。

表2：室内外场景切换检测时延

手机型号	室内到室外切换延时	室外到室内切换延时
			Mate8	3.7秒	3.4秒
Mate9	3.8秒	3.6秒

应理解的是，尽管本发明以优选实施例的方式，介绍了针对移动终端的室内外场景识别方法，但其以涉及的具体数值并不用于限制本发明，根据移动终端所应用的不同场景和所检测到的卫星定位信息的情况、例如，市区、郊区等，本领域的技术人员也可对具体数值或阈值进行适当改变，以提高不同场景下室内外场景的识别精确度。

需要说明的是，虽然上文按照特定顺序描述了各个步骤，但是并不意味着必须按照上述特定顺序来执行各个步骤，实际上，这些步骤中的一些可以并发执行，甚至改变顺序，只要能够实现所需要的功能即可。

本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以包括但不限于电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (14)

1.一种室内外场景检测方法，包括以下步骤：

步骤1：通过检测卫星定位系统获得关于移动终端的卫星定位信息；

步骤2：基于记录所述移动终端处于室内外场景情况的历史检测结果和所述卫星定位信息判定所述移动终端当前处于室内环境还是室外环境。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1的所述卫星定位信息包括当前卫星数目，步骤2包括：

当所述卫星定位信息中的当前卫星数目大于等于第一阈值时，判定所述移动终端处于室外场景，当所述卫星定位信息中的当前卫星数目小于等于第二阈值时，判断所述移动终端处于室内环境。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一阈值为10，所述第二阈值为3。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1的所述卫星定位信息包括当前卫星数目和历史卫星数目，步骤2包括：

在所述历史检测结果是处于室内环境并且不是从室外场景切换到室内场景的情况下，根据所述卫星定位信息中的当前卫星数目以及所述卫星定位信息中的历史卫星数目的递增关系来判定所述移动终端是否发生从室内场景到室外场景的切换。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，当所述递增关系满足以下条件时，判定所述移动终端发生了从室内场景到室外场景的切换：

所述卫星定位信息中的当前卫星数目大于等于第三阈值并且在之前多个时间段内卫星数目的差值大于0的计数大于等于第四阈值。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，当满足以下条件时，判定所述移动终端发生了从室内场景到室外场景的切换：

所述第三阈值为10并且在之前5秒内每两秒之间卫星数目的差值大于0的计数大于等于2。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1的所述卫星定位信息包括当前卫星数目和历史卫星数目，步骤2包括：

在所述历史检测结果是从室外场景切换到室内场景的情况下，根据所述卫星定位信息中的当前卫星数目和切换时刻的卫星数目的下降比例来判断所述历史检测结果中从室外场景切换到室内场景切换是否属于误判。

8.根据权利要求7所述的方法，当不满足下式时，判定属于误判：

其中，s₁表示切换时刻的卫星数目，s₀表示当前的卫星数目，0.3是预定的阈值。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1的所述卫星定位信息包括已锁定的卫星在多个不同时刻的信噪比，步骤2包括：

当所述历史检测结果是室外场景的情况下，根据所述卫星定位信息中已锁定的卫星信噪比的变化趋势来判定所述移动终端是否发生了从室外场景到室内场景的切换。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，步骤2包括：

对于已锁定的卫星，计算每个卫星在连续两个时刻和两秒之前的信噪比变化趋势并分别统计信噪比上升的比例、信噪比持平的比例和信噪比下降的比例，当信噪比上升比例小于等于第五阈值，信噪比持平比例小于等于第六阈值，信噪比下降的比例大于等于第七阈值时，判定所述移动终端发生了从室外场景到室内场景的切换。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第五阈值为0.1、所述第六阈值为0.15，所述第七阈值0.7。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1包括：

步骤11：获取针对所述移动终端的室内定位结果；

步骤12：当所述室内定位结果为所述移动终端位于一楼位置时，开始进行所述移动终端的卫星定位系统检测。

13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现根据权利要求1至12中任一项所述方法的步骤。

14.一种计算机设备，包括存储器和处理器，在所述存储器上存储有能够在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至12中任一项所述的方法的步骤。