CN110426725A

CN110426725A - 一种精确定位室内用户移动终端的方法

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Publication number: CN110426725A
Application number: CN201910688966.1A
Authority: CN
Inventors: 阎祯祺; 阎鑫
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-07-29
Filing date: 2019-07-29
Publication date: 2019-11-08
Anticipated expiration: 2039-07-29
Also published as: CN110426725B

Abstract

为了在室内GPS信号明显减弱或停用的情况下更准确地定位用户移动终端，本发明提供一种精确定位室内用户移动终端的方法，包括：在确定用户移动终端的GPS接收器检测到该用户移动终端进入室内区域时，通过经坐标化模拟的摄像模块拍摄该室内区域中的至少两个图片；将这至少两个图片进行对比以获得至少两个彼此不同的定位标志，这些所述定位标志的室内坐标用于测算在该室内区域中用户移动终端所处初始位置坐标；通过运动传感器周期性地测算用户移动终端的运动数据以分析确定该用户移动终端朝向又一个定位标志移动；以及当通过所述摄像模块拍摄这又一个定位标志时获取该定位标志的室内坐标以根据所述初始位置坐标和测得的运动数据来计算位置补偿数据。

Description

一种精确定位室内用户移动终端的方法

技术领域

本发明主要是关于一种基于GPS的对室内用户精确定位的方法及系统。

背景技术

目前利用任何用户移动终端(例如智能手机)提供的全球定位系统(GPS)的定位精度误差在5m左右，而且手机接收GPS信号来自卫星，而在室外受遮挡的建筑物环境下就会出现很大偏差。例如，当用户使用手机进入建筑物室内区域中通常无法定位，在手机上只能显示GPS信号消失前的最后位置，而且也无法在这种环境下提供精确的用户所处高度的定位信息。现在，对室内定位的需求越来越大，比如在大型的商场、超市、医院、带顶棚的体育场/体育馆等公共场馆，以及在某些时候用户需要得知在此类建筑物内和/或附近的向导/引导、室内导航等服务。

另外，当手机等移动设备使用GPS模块进行导航指引时，通常由于GPS定时地提供地理位置信息和在手机上生成可视化界面时需要手机消耗比较大的功率输出，在使用GPS进入上述环境中时手机等移动终端仍然在持续地获取位置信息，但这样的功率消耗是没有实际帮助的。鉴于此，在进入此类GPS识别度较低的环境中时，发明人期望于中止或减低使用定位功能所带来的不必要的功率消耗。

在此基础上，当为了满足能够在此类室内区域中提供的用户室内定位和行进路线记录，在较小的室内空间中还需要更为精确地定位用户以尽量缩小或去除实际测量定位坐标时出现的误差。

发明内容

本发明因此提出一种基于GPS定位功能并能更精确提供用户定位信息的方法和系统以解决上述缺陷。

为了解决以上缺陷，本发明提供一种精确定位室内用户移动终端的方法，包括：S1、在确定用户移动终端的GPS接收器检测到该用户移动终端进入一室内区域时，通过经坐标化模拟的摄像模块拍摄该室内区域中的至少两个图片，其中根据所述坐标化模拟指示该用户移动终端在当前室内区域中所处的方位角度和仰角；S2、将这至少两个图片进行对比以获得至少两个彼此不同的定位标志，这些所述定位标志的室内坐标用于测算在该室内区域中用户移动终端所处初始位置坐标；S3、通过运动传感器周期性地测算用户移动终端的运动数据以分析确定该用户移动终端朝向又一个定位标志移动；以及S4、当通过所述摄像模块拍摄这又一个定位标志时获取该定位标志的室内坐标以根据所述初始位置坐标和测得的运动数据来计算位置补偿数据。

在一个变型中，上述步骤S4还包括：获取用户移动终端的目标位置坐标，计算该目标位置坐标和初始位置坐标之间的预测距离；根据计算从获取到初始位置坐标和这又一个定位标志的室内坐标之间的时间间隔和所述运动数据来测算用户运动的实际距离；以及将所述实际距离和预测距离进行比较以测算位置补偿数据的变化量。

在另一个变型中，在上述步骤S1中还包括：通过所述坐标化模拟在该用户移动终端的交互界面的若干组件上呈现在所拍摄的视野中对一或多个所述定位标志的突出指示；以及在这种突出指示启动时自动记录和识别其中包含的室内坐标以确定用户当前或曾位于该定位标志附近。

在此基础上，在所述的方法中还可包括：在一远程服务器生成该室内区域的主体结构内的室内地图数据，以在此室内地图数据提供的平面地图中写入预测距离的对应路线轨迹。

进一步地，通过所布置的定位标志的室内坐标来创建对所述路线轨迹上划分多个补偿区块和确定各补偿区块的边界。

在又一个变型中，所述的方法还包括：通过所述摄像模块启动的坐标化模拟来识别用户就该坐标化模拟所设定的基准方向偏离朝向一定位标志的第一倾角α和偏离朝向另一定位标志的第二倾角β；以及根据所述第一、第二倾角、仰角和每一定位标志数据来计算用户所处当前区块中的初始位置坐标。

在以上变型的优化中，所述的方法还包括：对用于创建所述边界的一或多个定位标志各设定一个有效半径区域。

在此基础上还提供一种精确定位室内用户移动终端的系统，包括：数据处理模块，被配置为执行上述技术方案及其变型的任何组合所提及的定位方法。

使用本发明公开的技术方案的效果是尤其显著的，可通过这种定位方法很好地补充在具有障碍物或信号干扰源的室内较大空间区域中进行实时准确地定位用户的需要，并且可根据用户的这种实时定位来跟踪用户的行进轨迹以便于例如路线指引和消息提示。另外，通过这种室内定位的方式可以显著降低用户移动终端计算的功耗和效率。同时，通过利用定位标志对应的信息来对室内区域进行更为精确的划分和有效识别边界来有效确定用户位置识别的精度和减少运算负担。为了更加精确地识别用户的行进线路，利用周期性地测算位置补偿数据的方式来实现，当执行周期越密集时，所测算的精度越高。

附图说明

图1是本发明系统的定位功能原理示意图；

图2是呈现在本发明所示的用户移动终端上的交互界面上的功能组件示意图图；

图3示意性描绘出了使用本发明的定位系统执行的定位计算方法；

图4示意性描绘出了本发明系统的路线指引和补偿测算原理。

具体实施方式

以下将参照附图描述本公开，其中的附图示出了本公开的若干实施例。然而应当理解的是，本公开可以多种不同的方式呈现出来，并不局限于下文描述的实施例；事实上，下文描述的实施例旨在使本公开的公开更为完整，并向本领域技术人员充分说明本公开的保护范围。还应当理解的是，本文公开的实施例能够以各种方式进行组合，从而提供更多额外的实施例。应当理解的是，在所有附图中，相同的附图标记表示相同的元件。在附图中，为清楚起见，某些特征的尺寸可以进行变形。应当理解的是，本文中的用语仅用于描述特定的实施例，并不旨在限定本公开。本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)除非另外定义，均具有本领域技术人员通常理解的含义。为简明和/或清楚起见，公知的功能或结构可以不再详细说明。

在本文中，用语“耦接”意图包含一个特征与另一个特征的物理、电性、和/或通信互连，并且这一个特征与另一个特征之间可以存在也可以不存在中间特征。当耦接为通信耦接时，即使提及A与B“直接耦接”，只是意图强调A与B的耦接之间不存在本公开所强调的一个或多个特征，但并不代表限制A与B之间不经过任何元件而耦接，本领域技术人员应理解，A与B之间可以通过线缆、路由器、网关、信道、链路、网络等相耦接。

另外，仅仅为了参考的目的，还可以在本文中使用“一”、“一个”等类似术语，并且因而并非数量意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“一”和其它此类数字词语并没有暗示数量的限制而是泛指一种元器件或装置。

在本文中提及的“应用模块”可理解为实现室内定位功能有关的硬件、软件和/或固件。通常，应用模块可被写入数据处理模块中以执行数据处理模块的处理芯片接收来自外部电路的触发指令对应的数据运算。“数据处理模块”是用于对来自此类应用模块的功能对应的触发指令执行运算、数据学习和数据处理的硬件设备或具有应用程序的硬件设备的统称，数据处理模块可单独设置在用户移动终端(例如智能手机、平板电脑、便携式计算器或穿戴设备)中，也能够被设置在远程服务器中或者两者同时设置，以通过有效的无线通讯网络信道执行数据交换和下载/上传操作。

按照图1到4示意性描绘那样，一种室内用户移动终端的精确定位方法可包括：

S1、在确定用户移动终端100的GPS接收器检测到该用户移动终端进入一室内区域时，通过经坐标化模拟的摄像模块拍摄该室内区域中的至少两个图片，其中根据所述坐标化模拟指示该用户移动终端100在当前室内区域中所处的方位角度和/或空间仰角。在一个例子里，摄像模块可以是用户移动终端(例如智能手机、智能相机等)内置的光学摄像头元件，在另一些例子里，摄像模块也可以是例如手机外置的或者是固定在手机外壳上的部件。摄像模块被配置为经坐标化模拟以具有特定的标志识别和运算功能，如此，在用户1使用此类摄像模块对室内区域进行拍摄时，经该坐标化模拟运算的图片可被更为有针对性的物体识别。

在一个变型里，摄像模块可通过例如高频发射器向远程服务器发送对所述识别的触发指令，这样的一个功能是，当该用户1进入室内区域中利用手机接收外部的GPS信号有时是明显减弱的，在此如果用户利用被坐标化模拟的摄像模块执行所述拍摄动作时，通过该触发指令可中断设备对GPS信号的持续接收。在一些实现里，使用GPS执行周期性持续定位过程中手机设备的接收器的运行明显地消耗电量。在某些情况下，当使用地理位置的应用模块处于后台运行状态且如果该GPS接收器没有接收到指示手机所处位置的任何有效数据(有时可能是因为在多个楼层中或者地下室)时，通过该触发指令来禁用接收器的监听功能从而有效节省电力。如果在例如一预设时间周期期间用户1没有发生明显的移动距离，则GPS接收器将因为没有产生明显数据增量而被禁用。

在一些实现中，也可基于GPS接收器的状态测算用户所处位置和移动的状态是否正常而触发使用上述的坐标化模拟。举例来说，可通过手机内置的数据处理模块来确定该GPS接收器无法确定当前用户的定位数据。在GPS接收器接收卫星信号的过程中，如果卫星信号被建筑物的顶棚遮挡，卫星信号无法穿透建筑墙体或任何隔断物，则GPS接收器无法实时定位。数据处理模块确定GPS接收器执行的定位动作超时，则确定用户当前位于室内。如果运行在手机上的位置应用模块预设为用于例如车载导航应用，则手机的数据处理模块可被配置为在进入与这种应用模块不同的模式下确定对GPS接收器执行不同的运行模式。如此，数据处理模块可判断手机的运行状态以确定开启与该室内区域中的精确定位位置相关的坐标化模拟的应用模块。在此，手机的数据处理模块可禁用该GPS接收器访问数据处理模块。

S2、将这至少两个图片进行对比以获得至少两个彼此不同的定位标志，这些所述定位标志的室内坐标用于测算在该室内区域中用户移动终端所处初始位置坐标。在图1示出的例子里，可通过定位标志801和802的数值来测算用户所处的室内位置的坐标。有时，可通过结合定位标志803的数值作为基准点来执行该测算操作。

图2是作为用户移动终端的手机100具有的示例性交互界面800，本发明所示的方法可在手机100的一些改进方面加以实施。交互界面800可以是图2所示的用户图形界面，例如可包括电子触敏显示屏，以便用户能够通过该触敏显示屏与交互界面800进行交互操作。在一个例子里，和坐标化模拟相关的应用模块是远程服务器存储的程序代码集，该程序代码由手机100的计算组件(例如上述数据处理模块或处理集成电路)执行。程序代码可存储在手机100的数据存储器中，例如，固态存储器(SSD)、闪存FLASH或其他类型的数据存储器。当执行这些程序代码对应的应用功能时，程序代码在手机100的交互界面800上执行。

图2示出的交互界面800上还包含执行和上述坐标化模拟相关的功能组件。例如，这些功能组件包含了便于用户取景拍摄的镜头视野的组件804，以及让用户可以点触以确认输入的控制组件，此类控制组件包括用于确认取景拍摄的组件807和用于选择对取景的内容中识别出的可能的定位标志进行选择和指示相关联的链接内容的组件806，在一些例子里，组件806还可包括用于引导用户进行拍摄操作的提示、用于指示已经准确识别出了视野区域中的定位标志的外廓的提示等。

在触发所述坐标化模拟的应用功能后，数据处理模块还被配置为将所述坐标化模拟用于在该组件804上显示在所拍摄的视野中的突出指示。这种突出指示的一个功能是用于提示用户在当前室内区域中可能出现的任何一个定位标志可用。例如，可以像图2示出的用于突出指示的组件805，此类组件805可通过立体化显示或闪烁表示的方式来执行界面提示功能。在一个变型里，在启动所述的坐标化模拟后，用户可不需要触动用于拍摄的组件807，数据处理模块被配置为在这种突出指示启动时自动记录和识别其中包含的室内坐标以确定用户当前或曾位于该定位标志附近。

在一些例子中，手机100还设有用于确定用户运动模式的加速度数据并基于该加速度数据来确定所识别的定位类型的运动传感器。举例来说，运动传感器可感测用户例如快速行走或奔跑时的加速度量，或者运动传感器可感测手机100可能是在用户的背包中摇晃。在该例子中，坐标化模拟相关的应用模块可作为后台运行状态并记录这些加速度量，从而通过数据处理模块确定用户的定位类型，例如用户是在一个静止的位置进行运动。在一些实现中，运动传感器也可以作为计步器，该计步器可用来确定携带该手机100的用户的行走状态。频度较高的周期性加速度量可表示用户正在奔跑。在另一些实现中，计步器可结合一时间周期变量来计算大约的行走速度(例如前进方向上的加速度量)和/或移动频度(身体直立方向上的加速度量)以及因此测算出的至少大致上准确的位移数据，同时根据定位标志所关联的例如室内标尺的坐标数据来确定用户1可能需要花费的行走时间。有时，运动传感器还可以是用于估算用户移动终端的运动数据的例如用于提供加速度数据的惯性传感器、用于提供用户移动终端的朝向倾角的陀螺仪等零部件。

S3、通过该用户移动终端100内置或用户另外携带的运动传感器周期性地测算用户移动终端100的运动数据以分析确定该用户移动终端朝向又一个定位标志移动。在图1示出的例子里，当用户进入一大型超市、机场候机室、车站或集合站点(可能具有多个楼层分布区域)和例如地下停车场等区域后，由于超市建筑的顶棚或障碍物等的遮挡使得GPS接收器接收的卫星信号很可能明显减低甚至消失，在此情况下，按照上述例子中描述的方法可触发摄像模块的坐标化模拟的应用功能。

在一个例子里，可在远程服务器生成该超市主体结构内的室内地图数据，也可以为了节约下载流量而生成的一些主要地点或区域的室内地图数据。通常，此类室内地图数据可以仅提供二维(2D)平面地图以便于写入用户所处的标尺数据。例如，这种室内地图数据由于空间高度等的要求可能是三维(3D)形式下载的，从而可能通过手机100在拍摄定位标志时读取拍摄的仰角以确定用户所处的高度。例如结合图2示出那样的可拍摄高空悬挂的指示牌“停车场方向”以确定用户所处室内区域A1的深度信息。有时，也可通过手机100下载该超市的楼层示意图以更加快速地读取定位标志而无需同时计算仰角。

在一些实现中，当用户1在交互界面800中启动摄像模块的应用功能后，可在该触敏显示屏上显示室内地图数据，例如通过组件806来表示。超市的室内地图数据可在平面上按坐标化模拟的功能设置为具有标尺坐标信息并在该平面地图中嵌入上述定位标志。

例如，图1中示出了平面(从3D纵深视角来看)的一室内区域分布，该室内区域可按照主要的空间隔断物体分为四个区块A1～A4，较佳地，这些区块也可通过布置定位标志所能有效获取的有效空间来划分。当用户1使用上述步骤S1中的方式拍摄或例如自动对焦了一个定位标志801后，数据处理模块可通过上述识别来大致确定用户1(或者是说用户的手机100)当前处于区块A1中。在此，可通过摄像模块启动的坐标化模拟来识别用户朝向该定位标志801的一第一倾角α，其中该第一倾角α是就该坐标化模拟所设定的基准方向(例如使用手机的操作系统内置的指南针模式)偏离生成。例如，可通过指南针避免由于某些室内环境下可能出现的射频、强磁场等干扰源对用户移动终端的显著影响(例如信号强度减低、信号缺失等)。并且有时在某些具有较强干扰源的区域中可预先通过GPS接收器向远程服务器获取对该区域存在干扰源的信息。

当用户1朝着某一方向继续行走时，可发现另一个定位标志802.当然，用户可能在区块A1中也观察到了定位标志802而无需再接近拍摄，只要摄像模块能够有效地捕捉到定位标志802的外廓和标识内容。在此，可通过该坐标化模拟来识别出朝向定位标志802的第二倾角β。

S4、当通过所述摄像模块拍摄这又一个定位标志时获取该定位标志的室内坐标以根据所述初始位置坐标和测得的运动数据来计算位置补偿数据。

坐标化模拟

在本文中，坐标化模拟可设置为该用户1手持的手机中的应用程序和/或指令集以便于在使用手机的拍摄功能时同时读取某些定位标志在该室内区域中所处的准确位置信息。例如，此类准确位置信息可通过在远程服务器上存储的关于该室内区域中的经度和纬度数据(更具体来说，可使用室内空间主体构造生成纵横向上的标尺、比例尺等数据)来表示。又例如在一个变型里，数据处理模块可从GPS接收器接收至少表示用户1在该室内区域移动的数据。有时，GPS接收器可用于辅助该数据处理模块来确定用户1的手机的大致位置，前提是此时GPS信号仍然是可用并且在一个平面区域内而非在深度上面发生位移。在一些示例性例子中，该数据处理模块还被配置为在间断性启动GPS接收器通过接收来自卫星定位的数据并基于所接收的这些数据确定用户100的行走轨迹。

在一个变型里，通过间断性(例如每隔3min)或仅设置一段时间内使用GPS接收器获取用户1的平面所处位置信息来确定用户1在哪些区块中驻留过，并根据此类准确位置信息来确定用户1的可能行走轨迹。较佳地，该行走轨迹可被作为坐标化模拟的应用模块加以记录。在一些实现里，可根据室内区域的楼层设计(例如某些楼层间的通道或路线指示牌)信息作为该准确位置信息的一部分数据内容，这样的一个功能是至少部分地减少利用远程服务器和手机的运算功耗。

在一些实现中，坐标化模拟可被配置为在用户不产生移动的一预设时间间隔后从活跃的运行状态切换到后台运行状态。举例来说，用户在一个时间段后还没有与该坐标化模拟的用于取景拍摄的组件804产生任何交互操作后，该坐标化模拟可切换到后台运行状态以进一步降低手机100功耗。在一些例子中，当用户重新操控手机100的交互界面时，坐标化模拟可从后台运行状态返回到活跃运行状态。举例来说，当用户驻留在区块A1中一定时间后重新开始移动，则根据上述触发动作来重新调取坐标化模拟相关的应用模块。

在一些示例中，当坐标化模拟处于后台运行状态时，可通过从定位标志识别和提取的数据确定用户1的行进路线。例如，用户可使用组件806输入从被定位的初始位置101到期望到达的目标位置104的导航指令。进一步地，坐标化模拟可被配置为当处于后台运行状态时给用户提供必要的提示信息。举例来说，坐标化模拟可使用手机100的音频输出工具来给予提示，诸如扬声器等部件。

在一些例子中，可通过定位标志来创建每一区块的边界，此类边界并非仅是由室内区域的隔断物体(例如墙体)结构来约束，而是通过将每一定位标志的标尺数据列入所创建的室内地图数据中以在所呈现的例如平面地图中根据若干个定位标志来将该平面地图网格化处理。经网格化处理后的此类平面地图可被纵横地划分为多个区块。根据这种划分，可更节省数据处理模块的计算资源，另外，受限于该超市内的例如楼层分布和布置，在一些实现中，某些定位标志也可包含用于提示用户某一些行进路线必要出现的拐点而非沿着直线行进。

在另一些例子中，所述数据处理模块还被配置为对用于创建所述边界的一个或多个定位标志设定一个有效半径区域。在一个变型中，这些定位标志可具有例如射频收发器组成的通信网络，例如通过射频收发器创建的无线热点。手机100可在该有效半径区域内接收到此类无线热点发射的连接信号，例如热点名称，在此情况下，可通过结合使用上述坐标化模拟和射频收发器所创建的热点广播来在交互界面800上提示用户是否期望连接热点，当定位标志确定了手机100已连接热点后便可提供在平面地图上用户1大致的定位数据，例如至少可基于该定位标志803的标尺数据和该有效半径区域数据来确定用户1当前处于该半径范围内，在一些实现中，可通过该半径范围来记录用户经过该定位标志803或在周围驻留了一定时间。

对用户在平面区域内的定位

在图1和3示出的例子里，可通过摄像模块启动的坐标化模拟来识别用户朝向该定位标志801的一第一倾角α，其中该第一倾角α是就该坐标化模拟所设定的基准方向(例如使用手机的操作系统内置的指南针模式)偏离生成。

按照图1示出这种方式，当用户位于室内区域A1的位置101时，其可观察到室内区域中的定位标志801或者定位标志803，有时也可能观察到某些例如文字标识指示(例如“前往停车场”)的定位标志802，以定位标志801和802为例，当用户通过坐标化模拟功能拍摄了这些定位标志后，数据处理模块被配置为确定该定位标志801的平面坐标(Hc1，Lc1)和定位标志802的平面坐标(Hc2，Lc2)，那么可根据以下表达式(1-1)和(1-2)来计算位置101处的用户坐标(Hv，Lv)和各个定位标志间的距离关系：

N·sinβ-M·sinα＝H_C2-H_C1 (1-1)

N·cosβ-M·cosα＝L_C2-L_C1 (1-2)

其中M表示定位标志801与用户坐标(Hv，Lv)之间的距离，N表示定位标志802与用户坐标(Hv，Lv)之间的距离，通过两个定位标志的根据该距离M、N值的一个半径区域的交集来确定该用户1的手机100所处的位置。

在一个变型里，当用户同时拍摄了多个定位标志，例如定位标志801、802、803，所述数据处理模块还被配置为确定与第一次拍摄的定位标志在平面内最邻近的另一个定位标志作为与该第一次拍摄的定位标志结合判断用户移动终端的待计算信息。

对用户准确定位的计算

在一个实施例中，在步骤S3中还包括：

S310、从每一张图片中的定位标志和其余图形标志确定该用户移动终端所在的区块。在一个例子里，如图2示出那样，可通过图形识别来确定除已识别或自动对焦了一个定位标志外的其它内容。例如，同一个定位标志可在连续拍摄的过程中在不同的图片中重复出现。当同一定位标志在不同的图片中反复出现时，该定位标志也可被设定为其它一或多个定位标志的基准参考坐标，从而来确定用户1的行进路线是否准确。

S320、根据各个确定的区块信息随着时域变化量Δτ提供对该用户移动终端的定位路径以及该用户移动终端的移动状态信息。

在一些实现中，对定位标志内容的设置可按照一定规律，例如有时根据不同的使用情况，可以是标记在所需选购商品上的数字、字母(例如商标logo或字母数字组合代表的标识)或条形码等，也可以是根据室内区域的分布情况随机地布置在某些必经路段。当确定手机100进入了一个区块中时，可通过下载的室内地图数据在交互界面800上发送提示，以告知用户可以使用哪些商品信息进行定位操作。

例如，在图3示出的由网格化区块组成一个超市的应用场景中可定义一空间标尺坐标系h-l-p(p表示高度纵深)，当用户处于例如区域A1中时，假定手机100在位于地面高度的平面上的坐标变量为(Hv，Lv)，而定位标志801的3D空间坐标已知为(Hc1，Lc1，Pc1)且定位标志802的3D空间坐标已知为(Hc2，Lc2，Pc2)，可通过另一定位标志803设定坐标原点(例如作为该区块的边界交点)，其中定位标志801映射在与手机100相同平面的平面坐标为(Hc1，Lc1)，可通过计算式(2-1)和(2-2)获得手机100在坐标化模拟处理后的所处平面地图中的初始坐标：

其中α表示上述第一倾角，且

其中β表示上述第二倾角。在此基础上，当获得了手机100的初始坐标后，还应考虑引入用户1的移动速度v(τ)和上述必须考虑的时域变化量Δτ以确定实时地跟踪用户的位置变化或对路线的指引。同时，假定在该初始坐标下，用户使用手机100拍摄定位标志801和802时的仰角各自为γ1和γ2，那么随着用户1在区块A1中的行走，坐标变量(Hv，Lv)和仰角变量γv1之间应满足关系式(2-3)：

而坐标变量(Hv，Lv)和仰角变量γv2之间应满足关系式(2-4)：

也就是说，在初始坐标下可触发对用户的行走轨迹的实时记录，而在初始坐标下的定位标志801和802相对纵深高度Pc1和Pc2是已知的。同时也应当理解，根据这种原则确定对用户1的移动轨迹感测的函数f(τ)可满足关系式(2-5)：

其中，f(τ)表示在上一时域周期时的移动轨迹的函数，g(τ)表示上述数据处理模块对移动轨迹的偏移补偿。在此，定义函数f(τ)可能包含随着行进速度v变化的变量(有时可能是例如行进速度等向量形式表示)g＝[H_v v_H L_v v_L]，那么假定用户1或者携带的手机100是匀速或者以一平均速度来行进，则可转换为表达式(5)中描述的矩阵形式。

在一些例子中，数据处理模块通过运动传感器感测用户的运动速度并基于该运动速度确定偏移补偿g(τ)。举例来说，当感测到手机100可能在以10km/h的速度移动，数据处理模块判断用户1在正常行走。而当感测到手机100正在以30km/h的速度移动且重力方向加速度明显增大时，判断用户1正在道路上骑行或奔跑。对于这些例子，坐标化模拟相关的应用模块是在后台运行状态时确定需要执行偏移补偿。

在此基础上，在3D空间坐标下，考虑在任一空间区块内手机100的移动轨迹的判断，可根据表达式(2-5)引入纵深变量k＝[H_p L_p]^T，同理地，在该空间坐标下的移动轨迹的函数p(τ)可满足关系式(2-6)：

通过这种方式可确定手机100是在该空间区块内的活动方式和轨迹，以及是否在该空间区块内驻留等信息以形成运行轨迹。执行这种确定动作有时也可间歇性(例如每隔10min)基于从GPS接收器接收的卫星信号来辅助性地判断函数f(τ)的取值。在以上实施例中，还可使用例如加速度计、射频收发器、手机的蜂窝移动网络收发器或者能够反映手机所在空间区域的电子部件。

在一些实现中，数据处理模块可使用感测移动速度和频域特性来产生过去或目前环境的状态空间模型。手机可以持续地收集该数据来确定所处环境(例如在停车场中)直到某些数据不再变化，举例来说，可对定位标志设定一定的感测阈值，当用户1逐渐远离定位标志803而进入区块A3中并到达位置103时，由于用户1已走出该有效半径区域，数据处理模块仍可基于对定位标志801、802作为参照物并结合偏离所述基准方位来持续地计算用户的行进位移直至用户拍摄新的包含可能的定位标志的图片。在一个例子里，如果坐标化模拟是作为后台运行状态，则通过计算超出这种感测阈值来重新启用该坐标化模拟的应用模块转为活跃运行状态。

在以上所公开实施例基础上，一种室内用户移动终端的定位系统可包括：经坐标化模拟的摄像模块，被配置为拍摄一室内区域中的图片，其中根据所述坐标化模拟指示该用户移动终端在当前室内区域中所处的方位角度和仰角；通讯耦接该摄像模块的数据处理模块，被配置为执行上述的定位方法及其变型；以及通讯耦接该数据处理模块的定位模块，被配置为确定用户移动终端所处的准确位置和行进轨迹。

其中，所述定位模块包含了前述GPS接收器，GPS接收器可例如确定前述实施例中描述那样的是否能够正常地获取定位信号。定位模块还包括用于在确定无法正常使用GPS接收器接收卫星信号或生成有效的定位信息(例如表示用户1正在移动)时启动坐标化模拟对应的应用模块的模块或组件，并根据上述定位方法中计算出用户的准确位置时根据预设时间周期实时地记录用户的行进轨迹。如此，可认为这种室内定位方法作为和常规GPS接收器实现功能相同或相似的另一种GPS接收器。有时，这种GPS接收器的改进方面可在交互界面800上以另一图标加以显示以告知用户此时手机100正在执行室内定位操作。

在图4示出的一个变型中，上述步骤S4还包括：

S410、获取用户移动终端100需要前往的目标位置坐标900，计算该目标位置坐标900和初始位置坐标1000之间的预测距离d1.在某些情况下，该预测距离可表示为直线距离，而更多情况下，该预测距离可能是为了避开例如室内空间A4中某些障碍物所设计的曲线距离，例如图4示出那样的形状。当然，在执行所述测算时，该预测距离通常被设置成是时间上最快到达的或者是步行最通畅的。

S420、根据计算从获取到初始位置坐标1000和这又一个定位标志8031、8032或8033的室内坐标之间的时间间隔Δτ和所述运动数据(例如运动传感器测算出用户1正在行走的平均速度)来测算用户运动的实际距离d2，根据表达式(2-6)所约束，在空间坐标下所述的实际距离d2可满足：

其中θ是表示利用上述坐标化模拟检测到用户移动终端100就该基准方向偏向的角度，v0(τ)表示通过数据处理模块设定的在该基准方向上的预设速率值；以及

S430、将所述实际距离d2和预测距离d1进行比较以测算位置补偿数据的变化量Δd，也就是说在设计原理上应满足：

因此位置补偿数据是基于该变化量Δd的例如积分运算和，位置补偿数据可满足：

在另一个变型中，在上述步骤S1中还包括：

S110、通过所述坐标化模拟在该用户移动终端100的交互界面的若干组件上呈现在所拍摄的视野中对一或多个所述定位标志的突出指示；以及

S120、在这种突出指示启动时自动记录和识别其中包含的室内坐标以确定用户当前或曾位于该定位标志附近。

在此基础上，在所述的方法步骤S410中还可包括：S411、在一远程服务器生成该室内区域A4的主体结构内的室内地图数据，以在此室内地图数据提供的平面地图中写入预测距离的对应路线轨迹901，并且根据上述位置补偿数据D可生成与用户1行进的实际距离d2的对应路线轨迹902。较佳地，当数据处理模块检测到该实际距离d2明显大于一个预设的偏移补偿下，可通过例如语音的方式对用户执行提示告警。

进一步地，通过在区块A4中所布置的定位标志8031、8032和/或8033的室内坐标来组成纵横向网格以创建对所述路线轨迹901上划分的多个补偿区块和确定各补偿区块的边界。例如，有时用户可通过移动网络来下载所述室内地图数据，而用户的行进路线可能随时出于某些原因发生变化或改变目标位置坐标900，而由此预先已下载的室内地图数据的已生成区块可能发生变化，例如缺失某些子区块。当用户期望更改目标位置坐标900时，可通过划分补偿区块的方式来扩展室内地图数据，这种扩展可以是增添、细节化和/或更换某些原有区块所呈现的界面内容。

在又一个变型中，所述的方法S1还可包括：通过所述摄像模块启动的坐标化模拟来识别用户就该坐标化模拟所设定的基准方向偏离朝向一定位标志的第一倾角α和偏离朝向另一定位标志的第二倾角β；以及根据所述第一、第二倾角、仰角和每一定位标志数据来计算用户所处当前区块中的初始位置坐标。

Claims

1.一种精确定位室内用户移动终端的方法，其特征是包括：

S1、在确定用户移动终端的GPS接收器检测到该用户移动终端进入一室内区域时，通过经坐标化模拟的摄像模块拍摄该室内区域中的至少两个图片，其中根据所述坐标化模拟指示该用户移动终端在当前室内区域中所处的方位角度和仰角；

S2、将这至少两个图片进行对比以获得至少两个彼此不同的定位标志，这些所述定位标志的室内坐标用于测算在该室内区域中用户移动终端所处初始位置坐标；

S3、通过运动传感器周期性地测算用户移动终端的运动数据以分析确定该用户移动终端朝向又一个定位标志移动；以及

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是上述步骤S4还包括：

获取用户移动终端的目标位置坐标，计算该目标位置坐标和初始位置坐标之间的预测距离；

根据计算从获取到初始位置坐标和这又一个定位标志的室内坐标之间的时间间隔和所述运动数据来测算用户运动的实际距离；以及

将所述实际距离和预测距离进行比较以测算位置补偿数据的变化量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，在上述步骤S1中还包括：

通过所述坐标化模拟在该用户移动终端的交互界面的若干组件上呈现在所拍摄的视野中对一或多个所述定位标志的突出指示；以及

在这种突出指示启动时自动记录和识别其中包含的室内坐标以确定用户当前或曾位于该定位标志附近。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征是还包括：在一远程服务器生成该室内区域的主体结构内的室内地图数据，以在此室内地图数据提供的平面地图中写入预测距离的对应路线轨迹。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征是，通过所布置的定位标志的室内坐标来创建对所述路线轨迹上划分多个补偿区块和确定各补偿区块的边界。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征是还包括：

通过所述摄像模块启动的坐标化模拟来识别用户就该坐标化模拟所设定的基准方向偏离朝向一定位标志的第一倾角α和偏离朝向另一定位标志的第二倾角β；以及

根据所述第一、第二倾角、仰角和每一定位标志数据来计算用户所处当前区块中的初始位置坐标。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征是还包括：对用于创建所述边缘的一或多个定位标志各设定一个有效半径区域。