用于跟踪和确定物体的室内位置的方法和系统技术方案

跟踪和确定物体的室内位置的方法，包括：基于外部信号来确定物体的至少两个不同位置的主要位置指示，并使用它来校准次要位置指示的跟踪；记录物体的周期性运动部分的加速度数据，并在一个周期内对其进行积分以确定周期性运动部分相对于水平面的倾斜；在随后的周期中确定周期性运动的第二部分的特征位置；测量特征位置中的物体的第二部分的地磁第一方位；于物体的第二部分的地磁第一和第二方位之间的倾斜和偏差来确定物体的第一部分的运动的第二方向；计算物体在任何方向上的速度；基于方向和速度数据来确定物体的次要位置指示；使用次要位置指示来确定物体的室内位置。

【技术实现步骤摘要】
用于跟踪和确定物体的室内位置的方法和系统本申请是于2018年10月30日提交的专利技术名称为“用于跟踪和确定物体位置的方法和系统”的中国专利申请CN201811273112.9的分案申请。
本专利技术涉及一种用于跟踪和确定物体的室内位置的方法。另外，本专利技术还涉及一种用于跟踪和确定物体的室内位置的系统。此外，本专利技术还涉及一种非暂时性计算机可读介质。特别是，本专利技术的实施例涉及移动装置的传感器技术，更具体地涉及由多个传感器提供的信息的处理。本专利技术尤其涉及提高由移动装置或系统所测量的位置指示的精度。移动装置例如可以是腕上型电脑、移动电话或任何其他便携式装置。
技术介绍
来自GPS(全球定位系统)传感器或位于手腕或身体其他地方上的由人所携带的装置中的其他基于卫星的导航系统的信号具有非常小的偏移误差，即系统误差，但是包含大量的噪声。在人行走或跑步的情况下，在1Hz的测量频率下，与纯GPS信号相比，纯粹基于GPS的速度测量中的噪声可以是20-30％的量级。由直接携带在人体上的传感器所测量和估计的方向或速度数据通常包含较少的噪声。然而，在这些测量信号中可能存在较大的偏移误差。传感器融合意味着第一和第二传感器可以基于不同的操作原理，但是它们测量相同的物理变量。例如，可以使用卫星定位传感器或加速度传感器来测量水平速度。可以用于传感器融合的传感器例如可以是GPS传感器、磁力计(罗盘)和加速度传感器。利用这种传感器，可以测量并在移动装置上，例如在腕上型计算机、移动电话或任何其他便携式装置的显示器上显示运动物体的加速度、速度和方向。从GB2497153中已知了分别用第一和第二传感器来测量第一和第二物理变量，并通过测量第一物理变量来确定目标变量的估计。通过测量第二物理变量来确定误差估计，并且利用取决于误差估计的强度来过滤目标变量的估计。然而，在卫星信号丢失的期间，就像在仅有微弱或不可检测到的定位信号强度的阴影区域(例如隧道、后院和山区)中的情况那样，可能根本无法进行基于卫星的测量。因此，需要一种定位系统，其在所有情况下都能够传递准确且不间断的位置数据以及从其中导出的其他数据。鉴于前述内容，提供一种用于跟踪和确定物体的位置的方法和系统将是有益的，该方法和系统能够提供不间断的位置数据以及从其中导出的其他数据。
技术实现思路
本专利技术由独立权利要求的特征来限定。在从属权利要求中限定了一些特定的实施例。本专利技术的某些实施例提供了一种用于确定移动装置中的定位和导航服务的新型方法和系统，以及相应的系统。本专利技术的目的特别是在变化的运动和环境条件下对GPS定位服务或任何其他定位服务(例如无线定位服务、视觉定位服务或者用户给出的位置)进行补充，其中位置信息源自其他传感器。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于跟踪和确定物体的位置的方法，该方法包括：基于从外部定位系统中接收到的信号来确定主要位置指示，并且使用所述主要位置指示来确定所述物体的第一位置，使用惯性传感器信号或加速计传感器信号来记录物体的周期性运动部分的加速度数据，并在选定的时间段上对所述加速度数据进行积分，以确定物体的所述周期性运动部分相对于水平面的倾斜，基于使用磁力计传感器测量物体的周期性运动部分的外部磁场来记录所述运动物体的方向数据，以确定物体的所述周期性运动部分相对于外部磁场的取向，计算所述运动物体在任何方向上的速度，基于所述第一位置、所述方向数据和所述速度数据来确定所述物体的次要位置指示，并使用所述次要位置指示来确定所述物体的第二位置。所述第一方面的各个实施例可包括如下所述的至少一项特征：·如果用于所述主要位置指示的定位信号的质量或可用性低于预定阈值，则将所述次要位置指示用于确定所述物体的第二位置；·通过连续地计算所述次要位置指示来跟踪运动物体的方向和速度；·所选择的时间段对应于由加速计传感器或惯性传感器所检测到的所述物体的部分的周期性运动的检测序列；·所述主要位置指示基于GPS信号来确定；·通过组合使用用于确定物体的部分的地磁方位的磁力计传感器、用于记录物体在任何方向上已经运动的时间的计时工具，以及用于确定加速度数据的加速计传感器或惯性传感器来确定次要位置指示；·预定阈值基于外部定位系统的信号强度；·通过空气压力传感器来测量空气压力，并且基于所述空气压力来确定所述物体的海拔高度；·所述海拔高度映射到地形图与时间的曲线上；·第二位置是所述物体的室内位置或室外位置；·所跟踪的次要位置指示显示在系统的显示屏上，从该系统传输到另一个设备，或显示在可通过互联网获得的地图上；·所述物体的至少一个次要位置指示实时地确定，或在更后的阶段中确定；·基于从外部定位系统中接收到的信号来确定所述物体的至少两个不同位置的主要位置指示，并用于校准次要位置指示的跟踪；·在随后的周期中确定所述周期性运动部分的特征位置；·在所述特征位置中测量所述周期性运动部分的外部磁场。根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于跟踪和确定物体的位置的系统，该系统包括用于接收来自外部定位系统的信号的接收器、至少一个惯性传感器或加速度计、磁力计、至少一个存储器单元，以及处理单元，所述处理单元包括至少一个处理核心，包括计算机程序代码的至少一个存储器，所述至少一个存储器和计算机程序代码配置为可通过所述至少一个处理核心来使所述系统至少：基于从所述外部定位系统中接收到的信号来确定主要位置指示，并且使用所述主要位置指示来确定所述物体的第一位置，使用来自所述惯性传感器或加速计传感器的传感器信号来记录物体的周期性运动部分的加速度数据，并在选定的时间段上对所述加速度数据进行积分，以确定物体的所述周期性运动部分相对于水平面的倾斜，基于使用磁力计传感器测量物体的周期性运动部分的外部磁场来记录所述运动物体的方向数据，以确定物体的所述周期性运动部分相对于外部磁场的取向，计算所述运动物体在任何方向上的速度，基于所述第一位置、所述方向数据和所述速度数据来确定所述物体的次要位置指示，其中，所述系统构造成在用于所述主要位置指示的定位信号的质量或可用性低于预定阈值时基于所述次要位置指示来提供所述物体的第二位置。所述第二方面的各个实施例可包括如下所述的至少一项特征：·所述系统构造成在用于所述主要位置指示的定位信号的质量或可用性低于预定阈值基于所述次要位置指示来确定所述物体的第二位置；·所述处理单元构造成连续地计算和存储运动物体的方向和速度；·所选择的时间段设定成对应于由加速计传感器或惯性传感器所检测到的所述物体的部分的周期性运动的检测序列；·所述系统构造成基于GPS信号来确定所述主要位置指示；·所述系统构造成通过组合使用用于确定物体的部分的地磁方位的磁力计传感器、用于记录物体在任何方向上已经运动的时间的计时工具，以及用于确定加速度数据的加速计传感器或惯性传感器来确定次要位置指示；·所述系统构造成通过计时工具来记录物体在任何方向上已经运动的时间；·本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于跟踪和确定物体(2)的室内位置的方法，所述方法包括：/n基于从外部定位系统(10)中接收到的信号(14)来确定所述物体(2)的至少两个不同位置的主要位置指示，并且使用所述主要位置指示来校准次要位置指示的跟踪，所述次要位置指示是室内位置，其中在校准后，所述次要位置指示的跟踪包括：/n记录所述物体(2)的周期性运动部分的加速度数据，并在一个周期内对所述加速度数据进行积分，以确定所述物体(2)的所述周期性运动部分相对于水平面的倾斜，/n在随后的周期中确定所述物体(2)的周期性运动的第二部分的特征位置，/n测量所述特征位置中的所述物体(2)的第二部分的地磁第一方位，/n通过测量所述特征位置中的所述物体(2)的第二部分的地磁第二方位来确定所述物体(2)的第一部分的运动的第二方向(4)，其中，所述确定基于所述物体(2)的第二部分的地磁第一方位和地磁第二方位之间的倾斜和偏差，/n计算所述运动物体(2)在任何方向(3,4,5)上的速度，/n基于所述方向数据和速度数据来确定所述物体(2)的次要位置指示，以及/n使用所述次要位置指示来确定所述物体(2)的室内位置。/n

【技术特征摘要】
20171031 FI 20175965;20171031 GB 1717961.51.一种用于跟踪和确定物体(2)的室内位置的方法，所述方法包括：
基于从外部定位系统(10)中接收到的信号(14)来确定所述物体(2)的至少两个不同位置的主要位置指示，并且使用所述主要位置指示来校准次要位置指示的跟踪，所述次要位置指示是室内位置，其中在校准后，所述次要位置指示的跟踪包括：
记录所述物体(2)的周期性运动部分的加速度数据，并在一个周期内对所述加速度数据进行积分，以确定所述物体(2)的所述周期性运动部分相对于水平面的倾斜，
在随后的周期中确定所述物体(2)的周期性运动的第二部分的特征位置，
测量所述特征位置中的所述物体(2)的第二部分的地磁第一方位，
通过测量所述特征位置中的所述物体(2)的第二部分的地磁第二方位来确定所述物体(2)的第一部分的运动的第二方向(4)，其中，所述确定基于所述物体(2)的第二部分的地磁第一方位和地磁第二方位之间的倾斜和偏差，
计算所述运动物体(2)在任何方向(3,4,5)上的速度，
基于所述方向数据和速度数据来确定所述物体(2)的次要位置指示，以及
使用所述次要位置指示来确定所述物体(2)的室内位置。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个周期的特征位置处于最大或最小的加速度值处。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，包括连续地跟踪运动物体(2)的方向和速度，以及连续地计算所述次要位置指示。


4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，所述周期对应于由加速计传感器(13)或惯性传感器所检测到的所述物体(2)的部分的周期性运动的检测序列。


5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于，所述主要位置指示基于GPS信号来确定。


6.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其特征在于，通过组合使用用于确定所述物体的部分的地磁方位的磁力计传感器(12)、用于记录所述物体在任何方向上已经运动的时间的计时工具，以及用于确定加速度数据的加速计传感器(13)或惯性传感器来确定所述次要位置指示。


7.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其特征在于，包括确定以下中的至少一项：
所述物体的第二部分的地磁第一方位和所述物体的第一部分的第一方向之间的第一角度，和
所述物体(2)的第二部分的地磁第一方位和地磁第二方位之间的第二角度。


8.根据权利要求1到7中任一项所述的方法，其特征在于，通过空气压力传感器来测量空气压力，并且基于所述空气压力来确定所述物体(2)的海拔高度。


9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述海拔高度映射到地形-时间图上。


10.根据权利要求1到9中任一项所述的方法，其特征在于，在第一坐标系中形成的道路与第二坐标系对齐。


11.根据权利要求1到10中任一项所述的方法，其特征在于，所跟踪的次要位置指示显示在系统(1)的显示屏上，从所述系统(1)传输到另一个设备，或显示在能通过互联网获得的地图上。


12.根据权利要求1到11中任一项所述的方法，其特征在于，所述物体(2)的至少一个次要位置指示实时地确定，或在更后的阶段中确定。


13.根据权利要求1到12中任一项所述的方法，其特征在于，所述校准是个性化的，使得即便在所述物体(2)以相同的速度行走或跑步时也能通过加速度传感器来测量不同的加速度。


14.根据权利要求1到13中任一项所述的方法，其特征在于，在所述特征位置中测量所述周期性运动部分的外部磁场。


15.一种用于跟踪和确定物体(2)的室内位置的系统(1)，所述系统(1)包括：
用于接收来自外部定位系统(10)的信号的接收器，
至少一个惯性传感器或加速度计(13)，
磁力计(12)，
至少一个存储器单元，以及
处理单元，所述处理单元包括至少一个处理核心、包括计算机程序代码的至少一个存储器，所述至少一个存储器和计算机程序代码配置为能通过所述至少一个处理核心来使所述系统(1)至少：
基于从所述外部定位系统(10)中接收到的信号来计算所述物体(2)的至少两个...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·哈坡拉，海基·涅米宁，米科·马蒂卡，埃里克·林德曼，
申请(专利权)人：亚玛芬体育数字服务公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI