CN113316248B - 一种IoT云修正穿戴设备高速移动下定位的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种IoT云修正穿戴设备高速移动下定位的方法，包括智能定位系统为可穿戴设备建立一个位置定位信息队列，可穿戴设备周期性获取自身位置定位信息上传到云服务器，云服务器分析收到的位置定位信息计算可穿戴设备是否处于高速移动过程中、计算是否有缺失的定位信息并插入到位置定位信息队列中。本发明在智能定位系统为可穿戴设备建立一个定位信息队列，自动计算可穿戴设备的连续移动速度，识别可穿戴设备及其佩戴者是否处于高速移动过程中，并自动对其位置定位信息进行修正，大大提高了用户的体验。

Description

一种IoT云修正穿戴设备高速移动下定位的方法及系统

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，具体涉及一种IoT云修正穿戴设备高速移动下定位的方法及系统。

背景技术

随着社会信息化程度的提高,可穿戴设备越来越多的应用与人们的日常生活中,应用于人们的安全、健康、出行等各个方面。可穿戴设备的很多应用都是基于位置信息工作的，需要依赖设备的位置。而可穿戴设备需要工作在节能模式下，不能连续不停地进行定位，而是周期性的每隔若干分钟进行一次位置定位，使得全球定位系统定位时间长，再加上信号遮挡、干扰、设备移动过快等原因，导致容易出现定位不准、位置偏移甚至定位失败而无位置信息等现象。尤其是在高铁高速路上等场景中，特别是在长距离隧道中，全球定位系统定位失败甚至移动通信网络信息都无法获取，从而导致某些时段没有位置信息或者位置信息与之前的位置距离过大而被错误丢弃，严重影响佩戴者的应用体验。因此，如何在可穿戴设备高速移动时修正其位置定位信息，防止位置定位失败、定位信息被错误丢弃等造成的位置数据缺失，是一个很重要的问题。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明提供一种IoT云修正穿戴设备高速移动下定位的方法及系统，能够在可穿戴设备高速移动时修正其位置定位信息，防止位置定位失败、定位信息被错误丢弃等造成的位置数据缺失，大大提高了用户的体验。

本发明的一种IoT云修正穿戴设备高速移动下定位的方法包括如下步骤：

步骤1：智能定位系统在IoT云服务器为可穿戴设备建立一个位置定位信息队列；

步骤2：可穿戴设备每间隔一定时间发起一次位置定位，获取自身位置定位信息；

步骤3：可穿戴设备将获取的自身位置定位信息上传到云服务器；

步骤4：云服务器收到可穿戴设备上传的位置定位信息后，检测其中是否存在通过全球定位系统确定的位置信息；

步骤5：当云服务器检测到可穿戴设备上传的位置定位信息中不存在通过全球定位系统确定的位置信息时，云服务器分析收到的位置定位信息中是否存在移动通信网络小区信息或WIFI接入点信息；

步骤6：当云服务器分析收到的位置定位信息中存在移动通信网络小区信息或WIFI接入点信息时，云服务器通过基于移动通信网络小区信息定位获取位置信息A1或通过基于WIFI接入点信息定位获取位置信息A2，智能定位系统优先选择通过基于移动通信网络小区信息定位获取的位置信息A1作为本次定位结果，保存到位置定位信息队列中；

步骤7：云服务器根据位置定位信息队列计算可穿戴设备的速度是否已连续N个周期≥设定的速度阈值；

步骤8：当云服务器根据位置定位信息队列计算到可穿戴设备的速度已连续N个周期≥设定的速度阈值时，智能定位系统判定可穿戴设备处于高速移动过程中，云服务器计算可穿戴设备的定位周期，分析可穿戴设备本次定位信息与前一次定位信息的时间间隔是否≥2倍定位周期；

步骤9：当云服务器分析到可穿戴设备本次定位信息与前一次定位信息的时间间隔≥2倍定位周期时，云服务器根据位置定位信息队列和定位周期逐一计算得到所缺失的定位信息，并以上一次定位时间加上定位周期作为其定位时间，插入到位置定位信息队列中，执行步骤2。

本发明作进一步改进，在所述步骤4中，当云服务器检测到可穿戴设备上传的位置定位信息中存在通过全球定位系统确定的位置信息时，智能定位系统选择全球定位系统获取的位置信息作为本次定位结果，保存到位置定位信息队列中，并执行步骤7。

本发明作进一步改进，在所述步骤5中，当云服务器分析收到的位置定位信息中不存在移动通信网络小区信息和WIFI接入点信息时，智能定位系统结束本次处理，执行步骤2。

本发明作进一步改进，在所述步骤7中，当云服务器根据位置定位信息队列计算到可穿戴设备的速度并不存在连续N个周期≥设定的速度阈值时，智能定位系统结束本次处理，执行步骤2。

本发明作进一步改进，在所述步骤8中，当云服务器分析到可穿戴设备本次定位信息与前一次定位信息的时间间隔＜2倍定位周期时，智能定位系统结束本次处理，执行步骤2。

本发明作进一步改进，在所述步骤1和2中，所述定位信息队列中的位置定位信息和所述可穿戴设备获取的自身位置定位信息均包括可穿戴设备的定位时间信息、位置经纬度信息、移动通信网络小区信息、WIFI接入点信息以及磁感应方向信息。

本发明作进一步改进，在所述步骤2中，所述可穿戴设备每间隔1-5分钟发起一次位置定位，所述可穿戴设备获取自身位置信息的方式，优先通过全球定位系统获取自身位置信息，当无法通过全球定位系统获取自身位置信息时，通过扫描附近的移动通信网络小区信息、WIFI接入点信息获取定位信息。

本发明作进一步改进，在所述步骤7中，初始设定N＝3，初始设定速度阈值为60km/h。

本发明还提供一种实现上述的IoT云修正穿戴设备高速移动下定位的方法的系统,包括云服务器和可穿戴设备，其中，所述可穿戴设备包括：

中央处理模块，用于处理和控制可穿戴设备的运行；

定位模块，用于每间隔一定时间获取自身位置信息，包括采用全球定位系统获取自身位置信息，通过扫描附近的移动通信网络小区信息、WIFI接入点信息获取自身位置信息；

第一信息发送模块，用于将可穿戴设备定位信息发送至云服务器。

本发明作进一步改进，所述云服务器包括：

IoT云存储模块，用于存储可穿戴设备的位置定位信息队列；

IoT云位置管理模块，用于检测可穿戴设备上传的位置定位信息中是否存在通过全球定位系统确定的位置信息；用于分析收到的位置定位信息中是否存在移动通信网络小区信息或WIFI接入点信息；用于通过基于移动通信网络小区信息定位获取位置信息A1或通过基于WIFI接入点信息定位获取位置信息A2；用于根据位置定位信息队列计算可穿戴设备的速度是否已连续N个周期≥设定的速度阈值；用于计算可穿戴设备的定位周期，分析可穿戴设备本次定位信息与前一次定位信息的时间间隔是否≥2倍定位周期；用于根据位置定位信息队列和定位周期计算得到所缺失的定位信息，并以上一次定位时间加上定位周期作为其定位时间，插入到位置定位信息队列中；

第二信息接收模块，用于接收可穿戴设备上传的自身位置定位信息。

本发明的有益效果是：通过智能定位系统自动识别可穿戴设备是否处于高速移动状态，并为定位失败而缺失位置信息的定位周期自动拟合出位置信息，解决了高速移动状态下因非连续定位场景、移动太快和信号遮挡等原因，导致的定位失败、缺少位置信息、定位信息过少或定位位置间的距离过远而被错误丢弃的问题，能够在可穿戴设备高速移动时修正和补充其位置定位信息，从而解决移动轨迹无法绘制或因位置点过少而引起轨迹绘制不准的问题，大大改善可穿戴设备佩戴者的使用体验。

附图说明

图1为本发明的IoT云修正穿戴设备高速移动下定位的方法的流程图；

图2为本发明中缺失的定位信息的计算方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

请参见图1，本发明的一种IoT云修正穿戴设备高速移动下定位的方法包括如下步骤：

步骤1：智能定位系统在IoT云服务器为可穿戴设备建立一个位置定位信息队列；

步骤2：可穿戴设备每间隔一定时间发起一次位置定位，获取自身位置定位信息；

步骤3：可穿戴设备将获取的自身位置定位信息上传到云服务器；

步骤4：云服务器收到可穿戴设备上传的位置定位信息后，检测其中是否存在通过全球定位系统确定的位置信息；

步骤5：当云服务器检测到可穿戴设备上传的位置定位信息中不存在通过全球定位系统确定的位置信息时，云服务器分析收到的位置定位信息中是否存在移动通信网络小区信息或WIFI接入点信息；

步骤6：当云服务器分析收到的位置定位信息中存在移动通信网络小区信息或WIFI接入点信息时，云服务器通过基于移动通信网络小区信息定位获取位置信息A1或通过基于WIFI接入点信息定位获取位置信息A2，智能定位系统优先选择通过基于移动通信网络小区信息定位获取的位置信息A1作为本次定位结果，保存到位置定位信息队列中；

步骤7：云服务器根据位置定位信息队列计算可穿戴设备的速度是否已连续N个周期≥设定的速度阈值；本实施例中，可穿戴设备的速度计算公式如下：可穿戴设备移动速度n＝第n次定位的经纬度到第n-1次定位的经纬度距离/(第n次定位的时间-第n-1次定位的时间)，其中，n为2-10的正整数；

步骤8：当云服务器根据位置定位信息队列计算到可穿戴设备的速度已连续N个周期≥设定的速度阈值时，智能定位系统判定可穿戴设备处于高速移动过程中，云服务器计算可穿戴设备的定位周期，分析可穿戴设备本次定位信息与前一次定位信息的时间间隔是否≥2倍定位周期；本实施例中，设定位周期为Period，本次定位之间为T(n)，其计算方式如下：步骤801，利用前几次定位的定位时间计算定位周期，Period＝[T(n-1)-T(n-2)]，其中，T、Period按分钟取整，n为2-10的正整数；步骤802：计算并判断可穿戴设备本次定位信息与前一次定位信息的时间间隔是否≥2倍定位周期，即是否存在[T(n)-T(n-1)]≥2Period，其中，T、Period按分钟取整，n为2-10的正整数；

步骤9：当云服务器分析到可穿戴设备本次定位信息与前一次定位信息的时间间隔≥2倍定位周期时，云服务器根据位置定位信息队列和定位周期逐一计算得到所缺失的定位信息，并以上一次定位时间加上定位周期作为其定位时间，插入到位置定位信息队列中，执行步骤2。

本实施例中，请参见图2，在所述步骤9中，设缺失的定位信息为P点，所缺失的定位信息P点计算步骤如下：

步骤901：计算前2到3个定位周期的移动距离以及横向和纵向距离，如图2中的d(n-1)/x(n-1)/y(n-1)，d(n-2)/x(n-2)/y(n-2)，...；

步骤902：计算前2到3个定位周期的平均移动距离均值d，以及在横向和纵向方向上的平均距离x,y；

步骤903：以前一次定位位置为中心，以平均距离d为半径，采用快速拟合算法，找到一个点P，使其在横向和纵向方向上的距离尽量逼近前几个周期在横向和纵向的平均距离x,y，并得到结果距离x',y'；

步骤904：以前一次定位位置P(n-1)为起点，以横向和纵向距离x',y'作为在经度和维度方向的移动距离，计算得到P点的经度和纬度；并以上一次定位时间加上定位周期作为P点的定位时间，插入到位置定位信息队列中；

步骤905：如新插入的P点的定位时间与本次定位的时间间隔仍然≥2倍定位周期，则重复步骤901～步骤904。

物联网(Internet of Things，缩写：IoT)是基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能行使独立功能的普通物体实现互联互通的网络。其应用领域主要包括运输和物流、工业制造、健康医疗、智能环境(家庭、办公、工厂)等，具有十分广阔的市场前景。物联网的概念已经是一个“中国制造”的概念，它的覆盖范围与时俱进，已经超越了1999年Ashton教授和2005年ITU报告所指的范围，物联网已被贴上“中国式”标签。

请参见图1，在所述步骤4中，当云服务器检测到可穿戴设备上传的位置定位信息中存在通过全球定位系统确定的位置信息时，智能定位系统选择全球定位系统获取的位置信息作为本次定位结果，保存到位置定位信息队列中，并执行步骤7。在实际应用中，全球定位系统确定的位置信息准确度远高于通过移动通信网络小区信息获取的位置信息和通过WIFI接入点信息获取的位置信息。

请参见图1，在所述步骤5中，当云服务器分析收到的位置定位信息中不存在移动通信网络小区信息和WIFI接入点信息时，智能定位系统结束本次处理，执行步骤2。

请参见图1，在所述步骤7中，当云服务器根据位置定位信息队列计算到可穿戴设备的速度并不存在连续N个周期≥设定的速度阈值时，智能定位系统结束本次处理，执行步骤2。本实施例中的定位模块为第三方定位平台高德的定位服务，即基于移动通信网络小区信息定位和基于WIFI接入点信息定位都是通过定位平台(如高德)实现的。

请参见图1，在所述步骤8中，当云服务器分析到可穿戴设备本次定位信息与前一次定位信息的时间间隔＜2倍定位周期时，智能定位系统结束本次处理，执行步骤2。

请参见图1，在所述步骤1和2中，所述定位信息队列中的位置定位信息和所述可穿戴设备获取的自身位置定位信息均包括可穿戴设备的定位时间信息、位置经纬度信息、移动通信网络小区信息、WIFI接入点信息以及磁感应方向信息。定位信息队列的长度可以根据时间确定，如只保存最近30分钟内的定位信息；也可以根据定位次数确定，只保存最近若干次(如10-20次)的定位信息。

请参见图1，在所述步骤2中，所述可穿戴设备每间隔1-5分钟发起一次位置定位，所述可穿戴设备获取自身位置信息的方式，优先通过全球定位系统获取自身位置信息，当无法通过全球定位系统获取自身位置信息时，通过扫描附近的移动通信网络小区信息、WIFI接入点信息获取定位信息。在本实施例中，由于可穿戴设备的定位周期为3分钟，因此定位信息队列保存最近10次定位信息，是最为适合的，既不会过多占用内存，也可以保证定位信息队列的准确度。

请参见图1，在所述步骤7中，初始设定N＝3，初始设定速度阈值为60km/h。初始设定N＝3，既不会让计算过于复杂，也能够保证计算的准确度，初始设定速度阈值为60km/h，60km/h是一个经过计算的比较适中的值，速度阈值过低采用直接获取定位比较定位准确度就已经比较准确了，速度阈值过高的话直接获取定位比较定位准确度会导致偏差比较大。

请参见图1，本发明还提供一种实现上述的IoT云修正穿戴设备高速移动下定位的方法的系统,包括云服务器和可穿戴设备，其中，所述可穿戴设备包括：

中央处理模块，用于处理和控制可穿戴设备的运行；

定位模块，用于每间隔一定时间获取自身位置信息，包括采用全球定位系统获取自身位置信息，通过扫描附近的移动通信网络小区信息、WIFI接入点信息获取自身位置信息；

第一信息发送模块，用于将可穿戴设备定位信息发送至云服务器。

请参见图1，所述云服务器包括：

IoT云存储模块，用于存储可穿戴设备的位置定位信息队列；

IoT云位置管理模块，用于检测可穿戴设备上传的位置定位信息中是否存在通过全球定位系统确定的位置信息；用于分析收到的位置定位信息中是否存在移动通信网络小区信息或WIFI接入点信息；用于通过基于移动通信网络小区信息定位获取位置信息A1或通过基于WIFI接入点信息定位获取位置信息A2；用于根据位置定位信息队列计算可穿戴设备的速度是否已连续N个周期≥设定的速度阈值；用于计算可穿戴设备的定位周期，分析可穿戴设备本次定位信息与前一次定位信息的时间间隔是否≥2倍定位周期；用于根据位置定位信息队列和定位周期计算得到所缺失的定位信息，并以上一次定位时间加上定位周期作为其定位时间，插入到位置定位信息队列中；

第二信息接收模块，用于接收可穿戴设备上传的自身位置定位信息。

由上可知，本发明的有益效果是：通过智能定位系统自动识别可穿戴设备是否处于高速移动状态，并为定位失败而缺失位置信息的定位周期自动拟合出位置信息，解决了高速移动状态下因非连续定位场景、移动太快和信号遮挡等原因，导致的定位失败、缺少位置信息、定位信息过少或定位位置间的距离过远而被错误丢弃的问题，能够在可穿戴设备高速移动时修正和补充其位置定位信息，从而解决移动轨迹无法绘制或因位置点过少而引起轨迹绘制不准的问题，大大改善可穿戴设备佩戴者的使用体验。

以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种IoT云修正穿戴设备高速移动下定位的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：智能定位系统在IoT云服务器为可穿戴设备建立一个位置定位信息队列；

步骤2：可穿戴设备每间隔一定时间发起一次位置定位，获取自身位置定位信息；

步骤3：可穿戴设备将获取的自身位置定位信息上传到云服务器；

步骤4：云服务器收到可穿戴设备上传的位置定位信息后，检测其中是否存在通过全球定位系统确定的位置信息；

步骤5：当云服务器检测到可穿戴设备上传的位置定位信息中不存在通过全球定位系统确定的位置信息时，云服务器分析收到的位置定位信息中是否存在移动通信网络小区信息或WIFI接入点信息；

步骤6：当云服务器分析收到的位置定位信息中存在移动通信网络小区信息或WIFI接入点信息时，云服务器通过基于移动通信网络小区信息定位获取位置信息A1或通过基于WIFI接入点信息定位获取位置信息A2，智能定位系统优先选择通过基于移动通信网络小区信息定位获取的位置信息A1作为本次定位结果，保存到位置定位信息队列中；

步骤7：云服务器根据位置定位信息队列计算可穿戴设备的速度是否已连续N个周期≥设定的速度阈值；

步骤8：当云服务器根据位置定位信息队列计算到可穿戴设备的速度已连续N个周期≥设定的速度阈值时，智能定位系统判定可穿戴设备处于高速移动过程中，云服务器计算可穿戴设备的定位周期，分析可穿戴设备本次定位信息与前一次定位信息的时间间隔是否≥2倍定位周期；

步骤9：当云服务器分析到可穿戴设备本次定位信息与前一次定位信息的时间间隔≥2倍定位周期时，云服务器根据位置定位信息队列和定位周期逐一计算得到所缺失的定位信息，并以上一次定位时间加上定位周期作为其定位时间，插入到位置定位信息队列中，执行步骤2。

2.如权利要求1所述的IoT云修正穿戴设备高速移动下定位的方法，其特征在于，在所述步骤4中，当云服务器检测到可穿戴设备上传的位置定位信息中存在通过全球定位系统确定的位置信息时，智能定位系统选择全球定位系统获取的位置信息作为本次定位结果，保存到位置定位信息队列中，并执行步骤7。

3.如权利要求2所述的IoT云修正穿戴设备高速移动下定位的方法，其特征在于，在所述步骤5中，当云服务器分析收到的位置定位信息中不存在移动通信网络小区信息和WIFI接入点信息时，智能定位系统结束本次处理，执行步骤2。

4.如权利要求3所述的IoT云修正穿戴设备高速移动下定位的方法，其特征在于，在所述步骤7中，当云服务器根据位置定位信息队列计算到可穿戴设备的速度并不存在连续N个周期≥设定的速度阈值时，智能定位系统结束本次处理，执行步骤2。

5.如权利要求4所述的IoT云修正穿戴设备高速移动下定位的方法，其特征在于，在所述步骤8中，当云服务器分析到可穿戴设备本次定位信息与前一次定位信息的时间间隔＜2倍定位周期时，智能定位系统结束本次处理，执行步骤2。

6.如权利要求5所述的IoT云修正穿戴设备高速移动下定位的方法，其特征在于，在所述步骤1和2中，所述定位信息队列中的位置定位信息和所述可穿戴设备获取的自身位置定位信息均包括可穿戴设备的定位时间信息、位置经纬度信息、移动通信网络小区信息、WIFI接入点信息以及磁感应方向信息。

7.如权利要求6所述的IoT云修正穿戴设备高速移动下定位的方法，其特征在于，在所述步骤2中，所述可穿戴设备每间隔1-5分钟发起一次位置定位，所述可穿戴设备获取自身位置信息的方式，优先通过全球定位系统获取自身位置信息，当无法通过全球定位系统获取自身位置信息时，通过扫描附近的移动通信网络小区信息、WIFI接入点信息获取定位信息。

8.如权利要求7所述的IoT云修正穿戴设备高速移动下定位的方法，其特征在于，在所述步骤7中，初始设定N＝3，初始设定速度阈值为60km/h。

9.一种实现权利要求1-8任一项所述的IoT云修正穿戴设备高速移动下定位的方法的系统,其特征在于，包括云服务器和可穿戴设备，其中，所述可穿戴设备包括：

中央处理模块，用于处理和控制可穿戴设备的运行；

定位模块，用于每间隔一定时间获取自身位置信息，包括采用全球定位系统获取自身位置信息，通过扫描附近的移动通信网络小区信息、WIFI接入点信息获取自身位置信息；

第一信息发送模块，用于将可穿戴设备定位信息发送至云服务器。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述云服务器包括：

IoT云存储模块，用于存储可穿戴设备的位置定位信息队列；

IoT云位置管理模块，用于检测可穿戴设备上传的位置定位信息中是否存在通过全球定位系统确定的位置信息；用于分析收到的位置定位信息中是否存在移动通信网络小区信息或WIFI接入点信息；用于通过基于移动通信网络小区信息定位获取位置信息A1或通过基于WIFI接入点信息定位获取位置信息A2；用于根据位置定位信息队列计算可穿戴设备的速度是否已连续N个周期≥设定的速度阈值；用于计算可穿戴设备的定位周期，分析可穿戴设备本次定位信息与前一次定位信息的时间间隔是否≥2倍定位周期；用于根据位置定位信息队列和定位周期计算得到所缺失的定位信息，并以上一次定位时间加上定位周期作为其定位时间，插入到位置定位信息队列中；

第二信息接收模块，用于接收可穿戴设备上传的自身位置定位信息。

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