CN111693041B - 方向定位方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种方向定位方法、装置及存储介质，该方向定位方法应用于电子设备，包括：获取该电子设备在运动过程中的运动信息、以及地球坐标系的坐标轴方向信息，该运动信息包括在设备坐标系下检测的运动参数坐标，该坐标轴方向信息包括逆地心方向、第一方向和第二方向；根据该坐标轴方向信息将该运动参数坐标转换到该地球坐标系中，得到对应的目标参数坐标；根据该目标参数坐标确定该电子设备在该第一方向上的第一运动变量、以及在该第二方向上的第二运动变量；根据该第一运动变量和第二运动变量确定该电子设备在该地球坐标系下的方位角，以进行方向定位，从而能准确定位出电子设备的运动方向，定位精度高。

Description

方向定位方法、装置及存储介质

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，尤其涉及一种方向定位方法、装置及存储介质。

背景技术

随着终端技术的快速发展，移动终端不仅可以为用户提供聊天、听音乐和看视频等娱乐功能，还能用于人的定位、导航和跟踪。

目前常采用航迹推导法(Dead Reckoning，DR)来实现对用户的定位、导航和跟踪，该航迹推导法是一种利用现有物体位置及速度推定未来位置和方向的技术，其常采集计步、步长解算、方向解算来实现位置的迭代推导，每一个过程都存在误差，但相对于计步和步长解算，方向的求解是最难解决的问题。比如，对于移动终端，由于当前绝大部分PDR推导算法都是基于设备坐标系实现的，该设备坐标系是厂家为每个移动终端自定义的坐标系，其会跟随移动终端的放置方向而变，故在用户的行走过程中，若需要推导出行走方向，通常要求该移动终端在水平面移动，且终端机头需朝着行走方向，这样才能得出正确的推导结果，一旦用户在行走过程中变动了移动终端的放置方式，比如移动终端被放在裤兜、背包等位置，导致移动终端并非水平移动，则会导致最终的方向推导结果误差较大。

发明内容

本申请实施例提供一种方向定位方法、装置及存储介质，能准确定位出用户的行走方向，避免因设备放置方式导致出现定位误差。

本申请实施例提供了一种方向定位方法，应用于电子设备，包括：

获取所述电子设备在运动过程中的运动信息、以及地球坐标系的坐标轴方向信息，所述运动信息包括在设备坐标系下检测的运动参数坐标，所述地球坐标系包括逆地心方向、第一方向和第二方向；

根据所述坐标轴方向信息将所述运动参数坐标转换到所述地球坐标系中，得到对应的目标参数坐标；

根据所述目标参数坐标确定所述电子设备在所述第一方向上的第一运动变量、以及在所述第二方向上的第二运动变量；

根据所述第一运动变量和第二运动变量确定所述电子设备在所述地球坐标系下的方位角，以进行方向定位。

本申请实施例还提供了一种方向定位装置，应用于电子设备，包括：

获取模块，用于获取所述电子设备在运动过程中的运动信息、以及地球坐标系的坐标轴方向信息，所述运动信息包括在设备坐标系下检测的运动参数坐标，所述坐标轴方向信息包括逆地心方向、第一方向和第二方向；

转换模块，用于根据所述坐标轴方向信息将所述运动参数坐标转换到所述地球坐标系中，得到对应的目标参数坐标；

第一确定模块，用于根据所述目标参数坐标确定所述电子设备在所述第一方向上的第一运动变量、以及在所述第二方向上的第二运动变量；

第二确定模块，用于根据所述第一运动变量和第二运动变量确定所述电子设备在所述地球坐标系下的方位角，以进行方向定位。

本申请实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载以执行上述任一项方向定位方法。

一种电子设备，包括处理器和存储器，所述处理器与所述存储器电性连接，所述存储器用于存储指令和数据，所述处理器用于执行上述任一项所述的方向定位方法中的步骤。

本申请提供的方向定位方法、装置及存储介质，应用于电子设备，通过获取该电子设备在运动过程中的运动信息、以及地球坐标系的坐标轴方向信息，该运动信息包括在设备坐标系下检测的运动参数坐标，该坐标轴方向信息包括逆地心方向、第一方向和第二方向，接着，根据该坐标轴方向信息将该运动参数坐标转换到该地球坐标系中，得到对应的目标参数坐标，之后，根据该目标参数坐标确定该电子设备在该第一方向上的第一运动变量、以及在该第二方向上的第二运动变量，并根据该第一运动变量和第二运动变量确定该电子设备在该地球坐标系下的方位角，以进行方向定位，从而能在用户携带电子设备行走过程中，准确定位出电子设备的运动方向，避免电子设备放置方向对定位产生的影响，方法简单，定位精度高，定位效果好。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1为本申请实施例提供的方向定位系统的场景示意图。

图2为本申请实施例提供的方向定位方法的流程示意图。

图3为本申请实施例提供的方向定位方法的框架流程示意图。

图4为本申请实施例提供的步骤S102的流程示意图。

图5为本申请实施例提供的步骤S103的流程示意图。

图6为本申请实施例提供的角速度或加速度所对应波形图的示意图。

图7为本申请实施例提供的用户横拿手机行走的场景示意图。

图8为本申请实施例提供的方向定位装置的结构示意图。

图9为本申请实施例提供的第一确定模块的结构示意图。

图10为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供一种方向定位方法、装置、存储介质及服务器。

请参阅图1，图1为方向定位系统的场景示意图，该方向定位系统可以包括本申请实施例提供的任一种方向定位装置，该方向定位装置可以集成在电子设备(比如移动终端)中。

该电子设备可以获取该电子设备在运动过程中的运动信息、以及地球坐标系的坐标轴方向信息，该运动信息包括在设备坐标系下检测的运动参数坐标，该地球坐标系包括逆地心方向、第一方向和第二方向；根据该坐标轴方向信息将该运动参数坐标转换到该地球坐标系中，得到对应的目标参数坐标；根据该目标参数坐标确定该电子设备在该第一方向上的第一运动变量、以及在该第二方向上的第二运动变量；根据该第一运动变量和第二运动变量确定该电子设备在该地球坐标系下的方位角，以进行方向定位。

其中，该运动参数坐标可以包括角速度坐标和/或加速度坐标，其可以通过角速度传感器(比如陀螺仪)和/或加速度传感器检测得到。该设备坐标系和地球坐标系均为三维坐标系，其中该设备坐标系是厂家为每个电子设备自定义的坐标系，在图1所示的移动终端中,该设备坐标系的坐标原点O1可以为终端中心、Y轴可以为从终端中心到听筒所在的直线方向，X轴可以为从终端中心朝远离听筒的方向延伸且垂直该Y轴的直线方向，Z轴可以为从终端中心垂直于屏幕的直线方向。

该地球坐标系主要根据地球磁场而定，该坐标轴方向信息可以通过重力传感器和磁力计(比如指南针)等检测得到，在图1中，该地球坐标系的坐标原点O2为地心，逆地心方向V为从地心朝向该电子设备所在地面位置的直线方向，该第一方向N可以是从地心朝向地磁北极所在的直线方向，该第二方向E可以是从地心朝向地球东方所在的直线方向。

具体的，当位于地球表面的某个用户携带电子设备从A走到B时，若要知道用户在这段路程内的行走方向，电子设备可以利用内置的指南针和重力传感器实时监测地球坐标系ENV的坐标轴方向信息，同时利用角速度传感器和/或加速度传感器，实时监测在自身设备坐标系XYZ下的角速度坐标和/或加速度坐标，并将该角速度坐标和/或加速度坐标转换到地球坐标系中，并根据转换后的目标参数坐标确定该移动终端在该N上的第一运动变量a1、以及在E上的第二运动变量a2，之后根据a1和a2确定方位角γ，也即移动终端在地球坐标系ENV中行走方向。

如图2和图3所示，图2是本申请实施例提供的方向定位方法的流程示意图，具体流程可以如下：

S101.获取该电子设备在运动过程中的运动信息、以及地球坐标系的坐标轴方向信息，该运动信息包括在设备坐标系下检测的运动参数坐标，该地球坐标系包括逆地心方向、第一方向和第二方向。

本实施例中，该运动参数坐标可以包括角速度坐标和/或加速度坐标，其可以通过各种传感器检测得到，在该图3中，角速度传感器(比如陀螺仪)可用于检测角速度坐标，加速度传感器(比如加速度计)可用于检测加速度坐标。该设备坐标系XYZ和地球坐标系ENV均为三维坐标系，对于移动终端，该设备坐标系的坐标原点可以为终端中心、Y轴可以为从终端中心到听筒所在的直线方向，X轴可以为从终端中心朝远离听筒的方向延伸且垂直该Y轴的直线方向，Z轴可以为从终端中心垂直于屏幕的直线方向。通常，该设备坐标系是厂家为每个电子设备自定义的坐标系，对于同一电子设备，该设备坐标系的位置相对于地平面并非固定不变的，其会跟随设备的放置角度而变化。

该地球坐标系主要根据地球磁场而定，可以通过重力传感器和磁力计(比如指南针)等检测得到，在该地球坐标系中，坐标原点为地心，逆地心方向V为从地心朝向该电子设备所在地面位置的直线方向，该第一方向N可以是从地心朝向地磁北极所在的直线方向，该第二方向E可以是从地心朝向地球东方所在的直线方向。通常，对于不同电子设备，该地球坐标系的位置相对于地平面通常固定不变。

S102.根据该坐标轴方向信息将该运动参数坐标转换到该地球坐标系中，得到对应的目标参数坐标。

例如，请参见图4，上述步骤S102具体可以包括:

S1021.确定该设备坐标系的坐标原点；

S1022.根据该坐标轴方向信息和该坐标原点确定转换矩阵；

S1023.根据该转换矩阵对该运动参数坐标进行坐标变换，以将该运动参数坐标转换到该地球坐标系中。

本实施例中，该坐标原点通常为设备中心，可以基于坐标轴方向信息使地球坐标系原点和设备坐标系原点重合，根据重合时位置和角度的变化量确定转换矩阵，之后，可以计算转换矩阵和运动参数坐标之间的乘积，得到目标参数坐标。

需要说明的是，该转换矩阵的确定操作应该是实时进行的，其可以是电子设备独立完成，也可以是借助服务器完成，比如电子设备可以实时向服务器上传坐标轴方向信息和设备坐标系，服务器根据上传信息确定转换矩阵。通常来说，处于不同地理位置或者具有不同放置方式的电子设备，该转换矩阵一般不同。

S103.根据该目标参数坐标确定该电子设备在该第一方向上的第一运动变量、以及在该第二方向上的第二运动变量。

例如，请参见图5，上述步骤S103具体可以包括:

S1031.根据该目标参数坐标生成波形图，该波形图上包括第一方向对应的第一信号波、第二方向对应的第二信号波以及逆地心方向上对应的第三信号波。

本实施例中，可以根据一段时间内转换得到的目标参数坐标，生成对应的波形图。譬如，请参见图6，横坐标为检测时间T，纵坐标为加速度a或角速度ω，由于目标参数坐标在地球坐标系N、E、V三个坐标轴上均有分量，故该波形图中也会形成三个信号波M1～M3，其中，第一信号波M1可以为N坐标轴分量形成的，第二信号波M2可以为E坐标轴分量形成的，第三信号波M3可以为V坐标轴分量形成的。

S1032.确定该第一信号波与第三信号波之间的第一相关系数、以及第二信号波和第三信号波之间的第二相关系数。

例如，上述步骤“确定该第一信号波与第三信号波之间的第一相关系数”具体可以包括：

确定该第一信号波和第三信号波对应的协方差，作为第一协方差；

确定该第一信号波对应的方差、以及第三信号波对应的方差；

根据该第一协方差和方差计算对应的相关系数，作为该第一信号波与第三信号波之间的第一相关系数。

本实施例中，可以取第一信号波M1和第三信号波M3上的点来计算协方差和方差，比如在0～Tm时段内，若第一信号波M1包括m个点q1～qm，第三波信号M3包括m个点p1～pm，则可以先分别计算这m个点的平均值△q和△p，之后M1对应的方差

M3对应的方差

其中i∈[1，m]，M1和M3之间的协方差COV(M1，M3)＝E(M1M3)-E(M1)E(M3)，其中，E()为期望值，之后，第一相关系数CorNV＝COV(M1，M3)/σ_M1σ_M3。

同理，对于第二信号波M2和第三信号波M3，可以同样计算出第二相关系数CorEV＝COV(M2，M3)/σ_M2σ_M3，其中，σ_M2为M2对应的方差，具体计算过程和第一相关系数CorNV的计算过程类似，此处不再赘述。

S1033.根据该第一信号波和第一相关系数确定该电子设备在该第一方向上的第一运动变量，并根据该第二信号波和第二相关系数确定该电子设备在该第二方向上的第二运动变量。

本实施例中，该第一运动变量和第二运动变量为矢量。由于人在地平面(也即坐标轴EN构成的平面)上的行走是一个双腿交替的周期运动，根据步态分析，行人前进方向的运动幅度相对于侧向偏移的运动幅度相对较大，故可以通过分析电子设备在N方向(也即第一方向)上的运动情况以及在E(也即第二方向)上的运动情况，来确定人在地平面上的准确行走方向。

例如，上述步骤“根据该第一信号波和第一相关系数确定该电子设备在该第一方向上的第一运动变量”具体可以包括：

确定该第一信号波中的第一波峰点和第一波谷点，并计算该第一波峰点和第一波谷点之间差值的第一平均值；

利用符号函数确定该第一相关系数对应的数值符号；

根据该数值符号和该第一平均值，确定该电子设备在该第一方向上的第一运动变量。

本实施例中，由于每个双腿交替的周期大致分为提腿、单脚站立、踢腿、以及双脚站立四个行程，波信号在抬脚后和落地前这个区间(也即一个周期)的波动较为显著，因此，可以先通过单个相邻波峰波谷之间差值的平均值，或者多个相邻波峰波谷之间差值的平均值来确定电子设备在对应方向上(第一方向和第二方向)的运动幅度，并根据第一相关系数(第二相关系数)确定电子设备在对应方向上的正负方向，之后根据正负方向和运动幅度确定电子设备在对应方向上的运动变量。

譬如，第一运动变量h_N＝sign(CorNV)(△M1)ⁿ，其中，n为正整数，sign()为符号函数，△M1为M1对应的第一平均值。同理，第二运动变量h_E＝sign(CorEV)(△M2)ⁿ，其中△M2为M2对应的第二平均值。

S104.根据该第一运动变量和第二运动变量确定该电子设备在该地球坐标系下的方位角，以进行方向定位。

本实施例中，由于加速度传感器和角速度传感器是彼此独立工作的，故通过它们检测到的运动参数坐标并不相同。在上述图3中，当该运动参数坐标包括加速度坐标或角速度坐标时，根据加速度坐标(或角速度坐标)可确定一个对应的第一运动变量h_aN(或h_ωN)和第二运动变量h_aE(或h_ωE)，之后可以单独根据加速度a(或角速度ω)这一个维度确定方位角θ_a(或θ_ω)，也即图3中虚线框1或2所对应的方案步骤，此时，上述步骤S104具体可以包括：

将该角速度坐标对应的第一运动变量和第二运动变量代入预设函数中，得到在地球坐标系下的方位角，或者，

将该加速度坐标对应的第一运动变量和第二运动变量代入预设函数中，得到在地球坐标系下的方位角。

本实施例中，该预设函数可以为人为设定的函数atan2()，对于加速度坐标对应的第一运动变量h_aN和第二运动变量h_aE，方位角θ_a＝atan2(h_aE，h_aN)，或者对于角速度坐标对应的第一运动变量h_ωN和第二运动变量h_ωE，方位角θ_ω＝atan2(h_ωE，h_ωN)。

当然，为提高精准度，也可以同时根据角速度和加速度这两个维度确定方位角，此时，该运动参数坐标包括加速度坐标和角速度坐标，上述步骤S104具体可以包括：

将该角速度坐标对应的第一运动变量和加速度坐标对应的第一运动变量进行相加，得到第一加量；

将该角速度坐标对应的第二运动变量和加速度坐标对应的第二运动变量进行相加，得到第二加量；

将该第一加量和第二加量代入预设函数中，得到在地球坐标系下的方位角。

譬如，在利用上述方法计算出第一运动变量h_aN和h_ωN、以及第二运动变量h_aE和h_ωE之后，可以先计算第一方向上的总运动变量(也即第一加量)、以及第二方向上的总运动变量(也即第二加量)，之后将它们代入上述函数atan2()中，得到方位角θ，具体方案步骤可参见上述图3中方框3。

以下将以用户在玩体感游戏时行走为例进行简单介绍，如图7所示，当用户双手横向拿着手机玩游戏时，假设用户实际朝北行走(也即在地球坐标系ENV下沿N轴正向行走)，若手机坐标系XYZ中X轴代表东向，则当用户将手机横放行走时，手机传感器会认为用户一直朝X轴正向行走(也即朝东行走)，很明显，方向判断结果是错误的，而若采用本实施例提出的方向定位方案，也即在步行过程中，实时将手机传感器采集的数据(比如加速度)转换到地球坐标系ENV中(通常情况下，V轴和Z轴重合)，并计算加速度在ENV各个坐标轴上的分量平均值，假设计算出的北向加速度平均值△M1＝4m/s2，东向加速度平均值M2＝16m/s2，之后，基于平均值计算北向加速度和竖直方向加速度的相关系数CorNV，以及东向加速度和竖直加速度的相关系数CorEV，假设CorEV＝0.42，CorNV＝0.13，则手机在N方向上的第一运动变量hN＝sign(CorNV)(△M1)ⁿ＝sign(0.13)(4)ⁿ＝(4)ⁿ,在E方向上的第二运动变量hE＝sign(0.42)(16)ⁿ＝(16)ⁿ，若n＝3，此时hN＝4³，hE＝16³，则方位角θ_a＝atan2(h_aE，h_aN)＝atan2(16³，4³)＝0.9度，在一定误差范围内方向判断结果为正北，而非手机传感器认为的东向，从而能准确得知用户的行走方向，有利于体感游戏后台根据该行走结果提供合适的服务，提高用户体验。

由上述可知，本实施例提供的方向定位方法，应用于电子设备，通过获取该电子设备在运动过程中的运动信息、以及地球坐标系的坐标轴方向信息，该运动信息包括在设备坐标系下检测的运动参数坐标，该坐标轴方向信息包括逆地心方向、第一方向和第二方向，接着，根据该坐标轴方向信息将该运动参数坐标转换到该地球坐标系中，得到对应的目标参数坐标，之后，根据该目标参数坐标确定该电子设备在该第一方向上的第一运动变量、以及在该第二方向上的第二运动变量，并根据该第一运动变量和第二运动变量确定该电子设备在该地球坐标系下的方位角，以进行方向定位，从而能在用户携带电子设备行走过程中，准确定位出电子设备的运动方向，避免电子设备放置方向对定位产生的影响，方法简单，定位精度高，定位效果好。

根据上述实施例所描述的方法，本实施例将从方向定位装置的角度进一步进行描述，该方向定位装置具体可以作为独立的实体来实现，也可以集成在电子设备中来实现。

请参阅图8，图8具体描述了本申请实施例提供的方向定位装置，应用于电子设备，该方向定位装置可以包括：获取模块10、转换模块20、第一确定模块30和第二确定模块40，其中：

(1)获取模块10

获取模块10，用于获取该电子设备在运动过程中的运动信息、以及地球坐标系的坐标轴方向信息，该运动信息包括在设备坐标系下检测的运动参数坐标，该坐标轴方向信息包括逆地心方向、第一方向和第二方向。

本实施例中，该运动参数坐标可以包括角速度坐标和/或加速度坐标，其可以通过各种传感器检测得到，在该图3中，角速度传感器(比如陀螺仪)可用于检测角速度坐标，加速度传感器(比如加速度计)可用于检测加速度坐标。该设备坐标系XYZ和地球坐标系ENV均为三维坐标系，对于移动终端，该设备坐标系的坐标原点可以为终端中心、Y轴可以为从终端中心到听筒所在的直线方向，X轴可以为从终端中心朝远离听筒的方向延伸且垂直该Y轴的直线方向，Z轴可以为从终端中心垂直于屏幕的直线方向。通常，该设备坐标系是厂家为每个电子设备自定义的坐标系，对于同一电子设备，该设备坐标系的位置相对于地平面并非固定不变的，其会跟随设备的放置角度而变化。

该地球坐标系主要根据地球磁场而定，可以通过重力传感器和磁力计(比如指南针)等检测得到，在该地球坐标系中，坐标原点为地心，逆地心方向V为从地心朝向该电子设备所在地面位置的直线方向，该第一方向N可以是从地心朝向地磁北极所在的直线方向，该第二方向E可以是从地心朝向地球东方所在的直线方向。通常，对于不同电子设备，该地球坐标系的位置相对于地平面通常固定不变。

(2)转换模块20

转换模块20，用于根据该坐标轴方向信息将该运动参数坐标转换到该地球坐标系中，得到对应的目标参数坐标。

例如，该转换模块20具体可以用于：

确定该设备坐标系的坐标原点；

根据该坐标轴方向信息和该坐标原点确定转换矩阵；

根据该转换矩阵对该运动参数坐标进行坐标变换，以将该运动参数坐标转换到该地球坐标系中。

本实施例中，该坐标原点通常为设备中心，可以基于坐标轴方向信息使地球坐标系原点和设备坐标系原点重合，根据重合时位置和角度的变化量确定转换矩阵，之后，可以计算转换矩阵和运动参数坐标之间的乘积，得到目标参数坐标。

需要说明的是，该转换矩阵的确定操作应该是实时进行的，其可以是电子设备独立完成，也可以是借助服务器完成，比如电子设备可以实时向服务器上传坐标轴方向信息和设备坐标系，服务器根据上传信息确定转换矩阵。通常来说，处于不同地理位置或者具有不同放置方式的电子设备，该转换矩阵一般不同。

(3)第一确定模块30

第一确定模块30，用于根据该目标参数坐标确定该电子设备在该第一方向上的第一运动变量、以及在该第二方向上的第二运动变量。

例如，请参见图9，该第一确定模块30具体可以包括：

生成单元31，用于根据该目标参数坐标生成波形图，该波形图上包括第一方向对应的第一信号波、第二方向对应的第二信号波以及逆地心方向上对应的第三信号波。

本实施例中，可以根据一段时间内转换得到的目标参数坐标，生成对应的波形图。譬如，请参见图6，横坐标为检测时间T，纵坐标为加速度a或角速度ω，由于目标参数坐标在地球坐标系N、E、V三个坐标轴上均有分量，故该波形图中也会形成三个信号波M1～M3，其中，第一信号波M1可以为N坐标轴分量形成的，第二信号波M2可以为E坐标轴分量形成的，第三信号波M3可以为V坐标轴分量形成的。

第一确定单元32，用于确定该第一信号波与第三信号波之间的第一相关系数、以及第二信号波和第三信号波之间的第二相关系数。

例如，该第一确定单元32具体可以用于：

确定该第一信号波和第三信号波对应的协方差，作为第一协方差；

确定该第一信号波对应的方差、以及第三信号波对应的方差；

根据该第一协方差和方差计算对应的相关系数，作为该第一信号波与第三信号波之间的第一相关系数。

本实施例中，可以取第一信号波M1和第三信号波M3上的点来计算协方差和方差，比如在0～Tm时段内，若第一信号波M1包括m个点q1～qm，第三波信号M3包括m个点p1～pm，则可以先分别计算这m个点的平均值△q和△p，之后M1对应的方差

M3对应的方差

其中i∈[1，m]，M1和M3之间的协方差COV(M1，M3)＝E(M1M3)-E(M1)E(M3)，其中，E()为期望值，之后，第一相关系数CorNV＝COV(M1，M3)/σ_M1σ_M3。

同理，对于第二信号波M2和第三信号波M3，可以同样计算出第二相关系数CorEV＝COV(M2，M3)/σ_M2σ_M3，其中，σ_M2为M2对应的方差，具体计算过程和第一相关系数CorNV的计算过程类似，此处不再赘述。

第二确定单元33，用于根据该第一信号波和第一相关系数确定该电子设备在该第一方向上的第一运动变量，并根据该第二信号波和第二相关系数确定该电子设备在该第二方向上的第二运动变量。

本实施例中，该第一运动变量和第二运动变量为矢量。由于人在地平面(也即坐标轴EN构成的平面)上的行走是一个双腿交替的周期运动，根据步态分析，行人前进方向的运动幅度相对于侧向偏移的运动幅度相对较大，故可以通过分析电子设备在N方向(也即第一方向)上的运动情况以及在E(也即第二方向)上的运动情况，来确定人在地平面上的准确行走方向。

例如，该第二确定单元33具体可以用于：

确定该第一信号波中的第一波峰点和第一波谷点，并计算该第一波峰点和第一波谷点之间差值的第一平均值；

利用符号函数确定该第一相关系数对应的数值符号；

根据该数值符号和该第一平均值，确定该电子设备在该第一方向上的第一运动变量。

本实施例中，由于每个双腿交替的周期大致分为提腿、单脚站立、踢腿、以及双脚站立四个行程，波信号在抬脚后和落地前这个区间(也即一个周期)的波动较为显著，因此，可以先通过单个相邻波峰波谷之间差值的平均值，或者多个相邻波峰波谷之间差值的平均值来确定电子设备在对应方向上(第一方向和第二方向)的运动幅度，并根据第一相关系数(第二相关系数)确定电子设备在对应方向上的正负方向，之后根据正负方向和运动幅度确定电子设备在对应方向上的运动变量。

譬如，第一运动变量h_N＝sign(CorNV)(△M1)ⁿ，其中，n为正整数，sign()为符号函数，△M1为M1对应的第一平均值。同理，第二运动变量h_E＝sign(CorEV)(△M2)ⁿ，其中△M2为M2对应的第二平均值。

(4)第二确定模块40

第二确定模块40，用于根据该第一运动变量和第二运动变量确定该电子设备在该地球坐标系下的方位角，以进行方向定位。

本实施例中，由于加速度传感器和角速度传感器是彼此独立工作的，故通过它们检测到的运动参数坐标并不相同。在上述图3中，当该运动参数坐标包括加速度坐标或角速度坐标时，根据加速度坐标(或角速度坐标)可确定一个对应的第一运动变量h_aN(或h_ωN)和第二运动变量h_aE(或h_ωE)，之后可以单独根据加速度a(或角速度ω)这一个维度确定方位角θ_a(或θ_ω)，也即图3中虚线框1或2所对应的方案步骤，此时，该第二确定模块40具体可以用于：

将该角速度坐标对应的第一运动变量和第二运动变量代入预设函数中，得到在地球坐标系下的方位角，或者，

将该加速度坐标对应的第一运动变量和第二运动变量代入预设函数中，得到在地球坐标系下的方位角。

本实施例中，该预设函数可以为人为设定的函数atan2()，对于加速度坐标对应的第一运动变量h_aN和第二运动变量h_aE，方位角θ_a＝atan2(h_aE，h_aN)，或者对于角速度坐标对应的第一运动变量h_ωN和第二运动变量h_ωE，方位角θ_ω＝atan2(h_ωE，h_ωN)。

当然，为提高精准度，也可以同时根据角速度和加速度这两个维度确定方位角，此时，该运动参数坐标包括加速度坐标和角速度坐标，该第二确定模块40具体可以用于：

将该角速度坐标对应的第一运动变量和加速度坐标对应的第一运动变量进行相加，得到第一加量；

将该角速度坐标对应的第二运动变量和加速度坐标对应的第二运动变量进行相加，得到第二加量；

将该第一加量和第二加量代入预设函数中，得到在地球坐标系下的方位角。

譬如，在利用上述方法计算出第一运动变量h_aN和h_ωN、以及第二运动变量h_aE和h_ωE之后，可以先计算第一方向上的总运动变量(也即第一加量)、以及第二方向上的总运动变量(也即第二加量)，之后将它们代入上述函数atan2()中，得到方位角θ，具体方案步骤可参见上述图3中虚线框3。

具体实施时，以上各个单元可以作为独立的实体来实现，也可以进行任意组合，作为同一或若干个实体来实现，以上各个单元的具体实施可参见前面的方法实施例，在此不再赘述。

由上述可知，本实施例提供的方向定位装置，应用于电子设备，通过获取模块10获取该电子设备在运动过程中的运动信息、以及地球坐标系的坐标轴方向信息，该运动信息包括在设备坐标系下检测的运动参数坐标，该坐标轴方向信息包括逆地心方向、第一方向和第二方向，接着，转换模块20根据该坐标轴方向信息将该运动参数坐标转换到该地球坐标系中，得到对应的目标参数坐标，之后，第二获取模块30根据该目标参数坐标确定该电子设备在该第一方向上的第一运动变量、以及在该第二方向上的第二运动变量，第二确定模块40根据该第一运动变量和第二运动变量确定该电子设备在该地球坐标系下的方位角，以进行方向定位，从而能在用户携带电子设备行走过程中，准确定位出电子设备的运动方向，避免电子设备放置方向对定位产生的影响，方法简单，定位精度高，定位效果好。

相应的，本发明实施例还提供一种方向定位系统，包括本发明实施例所提供的任一种方向定位装置，该方向定位装置可以集成在电子设备中。

其中，电子设备获取在运动过程中自身的运动信息、以及地球坐标系的坐标轴方向信息，该运动信息包括在设备坐标系下检测的运动参数坐标，该地球坐标系包括逆地心方向、第一方向和第二方向；根据该坐标轴方向信息将该运动参数坐标转换到该地球坐标系中，得到对应的目标参数坐标；根据该目标参数坐标确定该电子设备在该第一方向上的第一运动变量、以及在该第二方向上的第二运动变量；根据该第一运动变量和第二运动变量确定该电子设备在该地球坐标系下的方位角，以进行方向定位。

以上各个设备的具体实施可参见前面的实施例，在此不再赘述。

由于该图像处理系统可以包括本发明实施例所提供的任一种方向定位装置，因此，可以实现本发明实施例所提供的任一种方向定位装置所能实现的有益效果，详见前面的实施例，在此不再赘述。

相应的，本发明实施例还提供一种电子设备，如图9所示，该电子设备可以包括射频(RF，Radio Frequency)电路601、包括有一个或一个以上计算机可读存储介质的存储器602、输入单元603、显示单元604、传感器605、音频电路606、无线保真(WiFi，WirelessFidelity)模块607、包括有一个或者一个以上处理核心的处理器608、以及电源609等部件。本领域技术人员可以理解，图10中示出的电子设备结构并不构成对电子设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。其中：

RF电路601可用于收发信息或通话过程中，信号的接收和发送，特别地，将基站的下行信息接收后，交由一个或者一个以上处理器608处理；另外，将涉及上行的数据发送给基站。通常，RF电路601包括但不限于天线、至少一个放大器、调谐器、一个或多个振荡器、用户身份模块(SIM，Subscriber Identity Module)卡、收发信机、耦合器、低噪声放大器(LNA，Low Noise Amplifier)、双工器等。此外，RF电路601还可以通过无线通信与网络和其他设备通信。该无线通信可以使用任一通信标准或协议，包括但不限于全球移动通讯系统(GSM，Global System of Mobile communication)、通用分组无线服务(GPRS，GeneralPacket Radio Service)、码分多址(CDMA，Code Division Multiple Access)、宽带码分多址(WCDMA，Wideband Code Division Multiple Access)、长期演进(LTE，Long TermEvolution)、电子邮件、短消息服务(SMS，Short Messaging Service)等。

存储器602可用于存储软件程序以及模块，处理器608通过运行存储在存储器602的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储器602可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据电子设备的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器602可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。相应地，存储器602还可以包括存储器控制器，以提供处理器608和输入单元603对存储器602的访问。

输入单元603可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与用户设置以及功能控制有关的键盘、鼠标、操作杆、光学或者轨迹球信号输入。具体地，在一个具体的实施例中，输入单元603可包括触敏表面以及其他输入设备。触敏表面，也称为触摸显示屏或者触控板，可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在触敏表面上或在触敏表面附近的操作)，并根据预先设定的程式驱动相应的连接装置。可选的，触敏表面可包括触摸检测装置和触摸控制器两个部分。其中，触摸检测装置检测用户的触摸方位，并检测触摸操作带来的信号，将信号传送给触摸控制器；触摸控制器从触摸检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给处理器608，并能接收处理器608发来的命令并加以执行。此外，可以采用电阻式、电容式、红外线以及表面声波等多种类型实现触敏表面。除了触敏表面，输入单元603还可以包括其他输入设备。具体地，其他输入设备可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关按键等)、轨迹球、鼠标、操作杆等中的一种或多种。

显示单元604可用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息以及电子设备的各种图形用户接口，这些图形用户接口可以由图形、文本、图标、视频和其任意组合来构成。显示单元604可包括显示面板，可选的，可以采用液晶显示器(LCD，Liquid CrystalDisplay)、有机发光二极管(OLED，Organic Light-Emitting Diode)等形式来配置显示面板。进一步的，触敏表面可覆盖显示面板，当触敏表面检测到在其上或附近的触摸操作后，传送给处理器608以确定触摸事件的类型，随后处理器608根据触摸事件的类型在显示面板上提供相应的视觉输出。虽然在图10中，触敏表面与显示面板是作为两个独立的部件来实现输入和输入功能，但是在某些实施例中，可以将触敏表面与显示面板集成而实现输入和输出功能。

电子设备还可包括至少一种传感器605，比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。具体地，光传感器可包括环境光传感器及接近传感器，其中，环境光传感器可根据环境光线的明暗来调节显示面板的亮度，接近传感器可在电子设备移动到耳边时，关闭显示面板和/或背光。作为运动传感器的一种，重力加速度传感器可检测各个方向上(一般为三轴)加速度的大小，静止时可检测出重力的大小及方向，可用于识别手机姿态的应用(比如横竖屏切换、相关游戏、磁力计姿态校准)、振动识别相关功能(比如计步器、敲击)等；至于电子设备还可配置的陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等其他传感器，在此不再赘述。

音频电路606、扬声器，传声器可提供用户与电子设备之间的音频接口。音频电路606可将接收到的音频数据转换后的电信号，传输到扬声器，由扬声器转换为声音信号输出；另一方面，传声器将收集的声音信号转换为电信号，由音频电路606接收后转换为音频数据，再将音频数据输出处理器608处理后，经RF电路601以发送给比如另一电子设备，或者将音频数据输出至存储器602以便进一步处理。音频电路606还可能包括耳塞插孔，以提供外设耳机与电子设备的通信。

WiFi属于短距离无线传输技术，电子设备通过WiFi模块607可以帮助用户收发电子邮件、浏览网页和访问流式媒体等，它为用户提供了无线的宽带互联网访问。虽然图10示出了WiFi模块607，但是可以理解的是，其并不属于电子设备的必须构成，完全可以根据需要在不改变发明的本质的范围内而省略。

处理器608是电子设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个手机的各个部分，通过运行或执行存储在存储器602内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器602内的数据，执行电子设备的各种功能和处理数据，从而对手机进行整体监控。可选的，处理器608可包括一个或多个处理核心；优选的，处理器608可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器608中。

电子设备还包括给各个部件供电的电源609(比如电池)，优选的，电源可以通过电源管理系统与处理器608逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。电源609还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电系统、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。

尽管未示出，电子设备还可以包括摄像头、蓝牙模块等，在此不再赘述。具体在本实施例中，电子设备中的处理器608会按照如下的指令，将一个或一个以上的应用程序的进程对应的可执行文件加载到存储器602中，并由处理器608来运行存储在存储器602中的应用程序，从而实现各种功能：

获取该电子设备在运动过程中的运动信息、以及地球坐标系的坐标轴方向信息，该运动信息包括在设备坐标系下检测的运动参数坐标，该坐标轴方向信息包括逆地心方向、第一方向和第二方向；

根据该坐标轴方向信息将该运动参数坐标转换到该地球坐标系中，得到对应的目标参数坐标；

根据该目标参数坐标确定该电子设备在该第一方向上的第一运动变量、以及在该第二方向上的第二运动变量；

根据该第一运动变量和第二运动变量确定该电子设备在该地球坐标系下的方位角，以进行方向定位。

该电子设备可以实现本发明实施例所提供的任一种方向定位装置所能实现的有效效果，详见前面的实施例，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取记忆体(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的一种浏览器页面数据过滤方法、装置和系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (11)

1.一种方向定位方法，应用于电子设备，其特征在于，包括：

获取所述电子设备在运动过程中的运动信息、以及地球坐标系的坐标轴方向信息，所述运动信息包括在设备坐标系下检测的运动参数坐标，所述坐标轴方向信息包括逆地心方向、第一方向和第二方向；

根据所述坐标轴方向信息将所述运动参数坐标转换到所述地球坐标系中，得到对应的目标参数坐标；

根据所述目标参数坐标生成波形图，所述波形图上包括第一方向对应的第一信号波、第二方向对应的第二信号波以及逆地心方向上对应的第三信号波；

确定所述第一信号波与第三信号波之间的第一相关系数、以及第二信号波和第三信号波之间的第二相关系数；

根据所述第一信号波和第一相关系数确定所述电子设备在所述第一方向上的第一运动变量，并根据所述第二信号波和第二相关系数确定所述电子设备在所述第二方向上的第二运动变量；

根据所述第一运动变量和第二运动变量确定所述电子设备在所述地球坐标系下的方位角，以进行方向定位。

2.根据权利要求1所述的方向定位方法，其特征在于，所述确定所述第一信号波与第三信号波之间的第一相关系数，包括：

确定所述第一信号波和第三信号波对应的协方差，作为第一协方差；

确定所述第一信号波对应的方差、以及第三信号波对应的方差；

根据所述第一协方差和方差计算对应的相关系数，作为所述第一信号波与第三信号波之间的第一相关系数。

3.根据权利要求1所述的方向定位方法，其特征在于，所述根据所述第一信号波和第一相关系数确定所述电子设备在所述第一方向上的第一运动变量，包括：

确定所述第一信号波中的第一波峰点和第一波谷点，并计算所述第一波峰点和第一波谷点之间差值的第一平均值；

利用符号函数确定所述第一相关系数对应的数值符号；

根据所述数值符号和所述第一平均值，确定所述电子设备在所述第一方向上的第一运动变量。

4.根据权利要求1所述的方向定位方法，其特征在于，所述运动参数坐标包括加速度坐标或角速度坐标，所述根据所述第一运动变量和第二运动变量确定所述电子设备在所述地球坐标系下的方位角，包括：

将所述角速度坐标对应的第一运动变量和第二运动变量代入预设函数中，得到在地球坐标系下的方位角，或者，

将所述加速度坐标对应的第一运动变量和第二运动变量代入预设函数中，得到在地球坐标系下的方位角。

5.根据权利要求1所述的方向定位方法，其特征在于，所述运动参数坐标包括加速度坐标和角速度坐标，所述根据所述第一运动变量和第二运动变量确定所述电子设备在所述地球坐标系下的方位角，包括：

将所述角速度坐标对应的第一运动变量和加速度坐标对应的第一运动变量进行相加，得到第一加量；

将所述角速度坐标对应的第二运动变量和加速度坐标对应的第二运动变量进行相加，得到第二加量；

将所述第一加量和第二加量代入预设函数中，得到在地球坐标系下的方位角。

6.根据权利要求1所述的方向定位方法，其特征在于，所述根据所述坐标轴方向信息将所述运动参数坐标转换到所述地球坐标系中，包括：

确定所述设备坐标系的坐标原点；

根据所述坐标轴方向信息和所述坐标原点确定转换矩阵；

根据所述转换矩阵对所述运动参数坐标进行坐标变换，以将所述运动参数坐标转换到所述地球坐标系中。

7.一种方向定位装置，应用于电子设备，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取所述电子设备在运动过程中的运动信息、以及地球坐标系的坐标轴方向信息，所述运动信息包括在设备坐标系下检测的运动参数坐标，所述坐标轴方向信息包括逆地心方向、第一方向和第二方向；

转换模块，用于根据所述坐标轴方向信息将所述运动参数坐标转换到所述地球坐标系中，得到对应的目标参数坐标；

第一确定模块包括：

生成单元，用于根据所述目标参数坐标生成波形图，所述波形图上包括第一方向对应的第一信号波、第二方向对应的第二信号波以及逆地心方向上对应的第三信号波；

第一确定单元，用于确定所述第一信号波与第三信号波之间的第一相关系数、以及第二信号波和第三信号波之间的第二相关系数；

第二确定单元，用于根据所述第一信号波和第一相关系数确定所述电子设备在所述第一方向上的第一运动变量，并根据所述第二信号波和第二相关系数确定所述电子设备在所述第二方向上的第二运动变量；

第二确定模块，用于根据所述第一运动变量和第二运动变量确定所述电子设备在所述地球坐标系下的方位角，以进行方向定位。

8.根据权利要求7所述的方向定位装置，其特征在于，所述运动参数坐标包括加速度坐标或角速度坐标，所述第二确定模块具体用于：

将所述角速度坐标对应的第一运动变量和第二运动变量代入预设函数中，得到在地球坐标系下的方位角，或者，

将所述加速度坐标对应的第一运动变量和第二运动变量代入预设函数中，得到在地球坐标系下的方位角。

9.根据权利要求7所述的方向定位装置，其特征在于，所述运动参数坐标包括加速度坐标和角速度坐标，所述第二确定模块具体用于：

将所述角速度坐标对应的第一运动变量和加速度坐标对应的第一运动变量进行相加，得到第一加量；

将所述角速度坐标对应的第二运动变量和加速度坐标对应的第二运动变量进行相加，得到第二加量；

将所述第一加量和第二加量代入预设函数中，得到在地球坐标系下的方位角。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载以执行权利要求1至6任一项所述的方向定位方法。

11.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述处理器与所述存储器电性连接，所述存储器用于存储指令和数据，所述处理器用于执行权利要求1至6任一项所述的方向定位方法中的步骤。

Images