一种可穿戴式定位装置、设备及服装制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种可穿戴式定位装置、设备及服装，所述可穿戴式定位装置包括：室外定位端、室内定位端、室内外融合端、信息采集端、信息存储端、导航端、通信端、控制器以及供电器，所述室外定位端与室内定位端分别与所述室内外融合端进行连接，得到初始的定位信号，同时与所述控制器连接，所述控制器用于控制所述信息采集端以及信息存储端进行信息的获取以及信息存储，并且将得到的定位信息传输给所述通信端和导航端进行通信和导航，弥补了现有的可穿戴式定位技术中无法同时进行室内、室外的定位和导航，且无需人为进行定位转换，达到了可以在任何地方，任何时间进行准确的定位，并且整个定位装置是便于携带的目的。

A Wearable Positioning Device, Equipment and Clothing

The present invention provides a wearable positioning device, equipment and clothing. The wearable positioning device includes outdoor positioning terminal, indoor positioning terminal, indoor and outdoor fusion terminal, information acquisition terminal, information storage terminal, navigation terminal, communication terminal, controller and power supply. The outdoor positioning terminal and indoor positioning terminal are connected with the indoor and outdoor fusion terminal respectively, and the initial result is obtained. The initial positioning signal is connected with the controller, which is used to control the information acquisition terminal and the information storage terminal for information acquisition and information storage, and transmit the obtained positioning information to the communication terminal and the navigation terminal for communication and navigation, thus making up for the inability of indoor and outdoor positioning and guidance in the existing Wearable positioning technology. Navigation, and without artificial positioning conversion, achieves the purpose of accurate positioning anywhere, at any time, and the entire positioning device is easy to carry.

【技术实现步骤摘要】
一种可穿戴式定位装置、设备及服装
本专利技术涉及定位设备领域，尤其是涉及一种可穿戴式定位装置、设备及服装。
技术介绍
随着物联网、大数据时代的来临，人们越来越关注自身的精确位置信息以及兴趣点的定位和导航。人们可以携带手机实现实时定位，但手机存在不易携带、通讯时无法定位、需随时进行充电等缺陷，因此研究可穿戴式装置进行室内外定位是目前急需解决的问题。目前定位方法主要采用GPS(GlobalPositioningSystem)全球定位系统，同时我国北斗定位系统也可以为用户提供全天候，区域性的卫星定位系统，由于目前卫星不多，定位精度只能到二十五米。全球卫星定位系统(GNSS)提供了有效的室外定位手段，成为很多人出行导航的必备工具。我国北斗第二代卫星导航系统的民用开发，将服务于国民经济的各领域，是国家信息化建设、提高国家安全保障能力。但是卫星导航系统也有它的不足和局限性，如卫星信号在受到干扰或遮挡时，将失去定位导航能力。例如在高楼林立的城市区域以及大型场馆的室内，卫星定位的精度会大幅降低，甚至无法定位，然而，人类80％的时间位于室内，人员密度高、室内空间复杂、人流量影响等，使得位置信息的获取受限。如何能应对用户对位置及相关信息的需求，是摆在我们面前的一个现实的问题。综上，专利技术人发现，现有定位装置技术不足之处有：1、许多定位装置无法脱离固有的定位环境进行可穿戴式的定位，不能集成应用在各个领域以及各种可方便携带的装置、设备以及服装上，这大大限制了定位装置的应用范围；2、不能同时进行室内室外的精准定位和导航，不能摆脱提前对环境进行布置后，才能进行有效的室内定位，并且不能在室内或者室外这两种环境中进行准确的判断及转换；3、定位装置都无法脱离充电设备对整个装置进行充电，但现有的充电设备多为插座式或者电池，限制了定位装置使用的方便性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可穿戴式定位装置、设备及服装，可以弥补现有的可穿戴式定位技术中无法同时进行室内、室外的定位和导航，且无需人为进行定位转换。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种可穿戴式定位装置，所述可穿戴式定位装置包括：室外定位端，用于室外定位，得到室外定位信号；室内定位端，用于室内定位，得到室内定位信号；室内外融合端，用于将所述室外定位信号与所述室内定位信号进行数据融合，得到融合信号；信息采集端，用于获取所述可穿戴式定位装置的外部参数信号，所述外部参数信号包括生物参数信号；信息存储端，用于存储所述室外定位信号、所述室内定位信号、所述融合信号以及所述外部参数信号的数据；导航端，用于室内外环境下导航；通信端，用于与外部设备进行通信；控制器，用于控制所述室外定位端进行室外定位；用于控制所述室内定位端进行室内定位；用于控制所述室内外融合端进行数据融合；用于控制所述信息采集端进行信号采集；用于控制所述信息存储端进行数据存储；用于控制所述通信端与外部设备进行通信；供电器，所述供电器用于对所述室外定位端、所述室内定位端、所述控制器、所述信息采集端以及所述信息存储端进行供电。可选的，所述室外定位端包括GPS定位模块、北斗定位模块中的至少一种；其中，所述GPS定位模块用于获得第一室外定位结果，北斗定位模块用于获取第二室外定位结果，将所述第一室外定位结果与第二室外定位结果进行双模位置融合，将融合后的结果传输到所述室内外融合端；可选的，所述室内定位端包括：惯性定位模块，用于对室内定位中的运动量、航向、运动轨迹的测量，同时可进行惯性导航，所述惯性定位模块与所述控制器、所述供电器连接；无线通信定位模块，用于对所述可穿戴式定位装置进行室内定位，所述无线通信定位模块与所述控制器模块、所述供电器连接；可见光定位模块，用于对所述可穿戴式定位装置在LED光源下进行室内定位，所述可见光定位模块与所述控制器模块、所述供电器连接。可选的，所述惯性定位模块包括加速度传感器、陀螺仪、磁罗盘、气压计、倾斜仪、视觉传感器中至少一个；其中，所述气压计可以获得高度值，与所述加速度传感器、所述陀螺仪和所述磁罗盘进行定位分析，可得到一个三维定位模型；所述加速度传感器用于步频探测，得到步频信息；所述陀螺仪和所述磁罗盘用于方向估计，得到方向信息；将所述加速度传感器、所述陀螺仪、所述磁罗盘和所述气压计得到的步频信息、方向信息以及高度值在所述三维定位模型中进行扩展卡尔曼滤波，得到融合定位结果传输给所述室内外融合端。可选的，所述无线通信定位模块包括蓝牙模块、无线WIFI模块、射频模块、红外模块、超声波模块、超宽带模块中至少一个。可选的，所述可见光定位模块包括图像传感器、光接收端、处理器；其中所诉光接收端用于采集LED光源信号，选取光源中任意三个LED光源传输给所述图像传感器，进行图像采集；对所述图像传感器采集到的三个LED光源图像在所述处理器中进行预处理，得到去噪后的图像，再经过RSSI定位法进行定位处理，得到室内定位结果，传输到所述室内外定位端。可选的，所述导航端包括惯性导航模块、GPS导航模块和电子地图显示模块，所述控制器将判断后的定位信息传输给所述导航端；其中所述惯性导航模块利用所述加速度传感器、所述陀螺仪、所述磁罗盘，通过传感器数据的分析和计算可用于室内或者室外环境下的导航；所述GPS导航模块用于室外环境下的导航；所述电子地图显示模块用于对定位点以及导航轨迹在电子地图上的显示。可选的，所述室内外融合端对所述室外定位端和室内定位端的数据融合包括位置估计结果进行基于平方根无迹卡尔曼的联邦滤波融合算法，得到所述可穿戴式定位装置的当前位置最优解，所述基于平方根无迹卡尔曼的联邦滤波融合算法包括以下步骤：步骤1：将所述可穿戴式定位装置载体坐标系BFS转换矩阵转换为东北天坐标系；步骤2：所述可穿戴式定位装置状态向量x＝[XYθV]X,Y为所述可穿戴式定位装置位置坐标，θ为航向角，V为速度，滤波状态方程：步骤3：子滤波器1的所述可穿戴式定位装置观测向量z＝[Xwifi,Ywifi]，Xwifi，Ywifi为由WIFI信号强度所估计位置，滤波测量方程：步骤4：子滤波器2的所述可穿戴式定位装置观测向量z＝[Xpdr,Ypdr,V,θ]，Xpdr，Ypdr为由WIFI信号强度所估计位置，θ为航向角，V为速度；步骤5：将UKF算法应用于步骤3、步骤4中两个子滤波器中，确定sigma点和权值W1,...,Ws，由一步预测p(Xk|Yk-1)的概率分布得到所述可穿戴式定位装置状态预测的均值所述可穿戴式定位装置状态预测的方差步骤6：由归一化系数P(Yk|Yk-1)的概率分布得到所述可穿戴式定位装置观测预测的均值所述可穿戴式定位装置观测预测的方差步骤7：由条件密度P(Xk|Yk)的概率分布得到，所述可穿戴式定位装置状态(后验)均值方差得到了可穿戴式定位装置的最优位置估计；步骤8：将子滤波器状态x＝[X,Y,V,θ]和子系统协方差矩阵Pk通过主滤波器全局融合各子系统获得的状态估计信息，获得在WIFI，PDR观测预测值实现全局所述可穿戴式定位装置的位置估计可选的，所述供电器包括第一无线充电模块和其他充电模块。可选的，所述信息采集端包括心率传感器、血压传感器、温度传感器以及计步传感器。可选的，所述可穿戴式定位装置还包括监控端，所述监控端用于监控所述控制器输出的信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可穿戴式定位装置，其特征在于，所述可穿戴式定位装置包括：室外定位端，用于室外定位，得到室外定位信号；室内定位端，用于室内定位，得到室内定位信号；室内外融合端，用于将所述室外定位信号与所述室内定位信号进行数据融合，得到融合信号；信息采集端，用于获取所述可穿戴式定位装置的外部参数信号，所述外部参数信号包括生物参数信号；信息存储端，用于存储所述室外定位信号、所述室内定位信号、所述融合信号以及所述外部参数信号的数据；导航端，用于室内外环境下导航；通信端，用于与外部设备进行通信；控制器，用于控制所述室外定位端进行室外定位；用于控制所述室内定位端进行室内定位；用于控制所述室内外融合端进行数据融合；用于控制所述信息采集端进行信号采集；用于控制所述信息存储端进行数据存储；用于控制所述通信端与外部设备进行通信；供电器，所述供电器用于对所述室外定位端、所述室内定位端、所述控制器、所述信息采集端以及所述信息存储端进行供电。

【技术特征摘要】
1.一种可穿戴式定位装置，其特征在于，所述可穿戴式定位装置包括：室外定位端，用于室外定位，得到室外定位信号；室内定位端，用于室内定位，得到室内定位信号；室内外融合端，用于将所述室外定位信号与所述室内定位信号进行数据融合，得到融合信号；信息采集端，用于获取所述可穿戴式定位装置的外部参数信号，所述外部参数信号包括生物参数信号；信息存储端，用于存储所述室外定位信号、所述室内定位信号、所述融合信号以及所述外部参数信号的数据；导航端，用于室内外环境下导航；通信端，用于与外部设备进行通信；控制器，用于控制所述室外定位端进行室外定位；用于控制所述室内定位端进行室内定位；用于控制所述室内外融合端进行数据融合；用于控制所述信息采集端进行信号采集；用于控制所述信息存储端进行数据存储；用于控制所述通信端与外部设备进行通信；供电器，所述供电器用于对所述室外定位端、所述室内定位端、所述控制器、所述信息采集端以及所述信息存储端进行供电。2.如权利要求1所述的可穿戴式定位装置，其特征在于，所述室外定位端包括GPS定位模块、北斗定位模块中的至少一种；其中，所述GPS定位模块用于获得第一室外定位结果，北斗定位模块用于获取第二室外定位结果，将所述第一室外定位结果与第二室外定位结果进行双模位置融合，将融合后的结果传输到所述室内外融合端。3.如权利要求1所述的可穿戴式定位装置，其特征在于，所述室内定位端包括：惯性定位模块，用于对室内定位中的运动量、航向、运动轨迹的测量，同时可进行惯性导航，所述惯性定位模块与所述控制器、所述供电器连接；无线通信定位模块，用于对所述可穿戴式定位装置进行室内定位，所述无线通信定位模块与所述控制器模块、所述供电器连接；可见光定位模块，用于对所述可穿戴式定位装置在LED光源下进行室内定位，所述可见光定位模块与所述控制器模块、所述供电器连接。4.如权利要求3所述的可穿戴式定位装置，其特征在于，所述惯性定位模块包括加速度传感器、陀螺仪、磁罗盘、气压计、倾斜仪、视觉传感器中至少一个；其中，所述气压计可以获得高度值，与所述加速度传感器、所述陀螺仪和所述磁罗盘进行定位分析，可得到一个三维定位模型；所述加速度传感器用于步频探测，得到步频信息；所述陀螺仪和所述磁罗盘用于方向估计，得到方向信息；将所述加速度传感器、所述陀螺仪、所述磁罗盘和所述气压计得到的步频信息、方向信息以及高度值在所述三维定位模型中进行扩展卡尔曼滤波，得到融合定位结果传输给所述室内外融合端。5.如权利要求3所述的可穿戴式定位装置，其特征在于，所述无线通信定位模块包括蓝牙模块、无线WIFI模块、射频模块、红外模块、超声波模块、超宽带模块中至少一个。6.如权利要求4所述的可穿戴式定位装置，其特征在于，所述可见光定位模块包括图像传感器、光接收端、处理器；其中所诉光接收端用于采集LED光源信号，选取光源中任意三个LED光源传输给所述图像传感器，进行图像采集；对所述图像传感器采集到的三个LED光源...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹敏，
申请(专利权)人：斯沃德教育科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36