一種室內定位方法及裝置與流程

本發明涉及定位技術領域，特別是涉及一種室內定位方法及裝置。

背景技術：

隨著定位技術領域發展的不斷成熟，全球四大衛星導航系統已經得到廣泛應用。但是針對于衛星導航系統信號弱、信號易受干擾等缺點，尤其是在峽谷，特別是城市樓宇內部等遮擋、干擾較為嚴重的區域，定位準確度會受到影響甚至無法定位的問題。為解決上述問題，一些新的室內定位技術不斷被研發應用，例如：基站定位技術、無線保真(Wireless Fidelity，Wi-Fi)定位技術、偽衛星定位技術、紫蜂(ZigBee)定位技術、無線射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)定位技術、超寬帶(Ultra Wide Band，UWB)定位技術等，并且也可以利用不同定位技術進行組合，用于實現室內外環境的定位信號無縫覆蓋，實現更廣信號的覆蓋范圍，提高定位精度以及定位技術應用的魯棒性。

雖然，上述各種室內定位技術能夠在一定程度上提高定位精度以及定位技術應用的魯棒性，但當大中型城市重特大火災時常發生，救援環境十分復雜，而在復雜的滅火救援環境中，煙霧濃度大，環境惡劣，能見度低，一旦消防救援遇到危險，如何確定消防員位置和了解周圍的環境狀況，保護生命安全和降低財產損失，這樣非常重要。但是上面的各種室內定位技術，由于其自身的局限性，要么造價太高且易被破壞，要么不能保證定位的準確性。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明提供一種室內定位方法及裝置，主要目的在于能夠監測室內移動終端運動軌跡，迅速地定位，保證定位準確性，而且大大降低定位成本。

依據本發明一方面，提供了一種室內定位方法，包括：

移動終端獲取室內預設置的增補節點信息；

根據所述增補節點信息確定所述移動終端的初始定位點坐標；

獲取基于慣導技術輸出的所述移動終端的實時移動信息；

根據所述初始定位點坐標和所述實時移動信息確定所述移動終端的移動坐標；

將移動終端移動坐標設置為新的初始定位點坐標，并以所述新的初始定位點坐標為起點繼續進行所述移動終端室內定位，定位新的移動終端移動坐標。

依據本發明另一方面，提供一種室內定位裝置，包括：

獲取單元，用于移動終端獲取室內預設置的增補節點信息；

確定單元，用于根據所述增補節點信息確定所述移動終端的初始定位點坐標；

所述獲取單元，還用于獲取基于慣導技術輸出的所述移動終端的實時移動信息；

所述確定單元，還用于根據所述初始定位點坐標和所述實時移動信息確定所述移動終端的移動坐標；

設置單元，用于將移動終端移動坐標設置為新的初始定位點坐標，并以所述新的初始定位點坐標為起點繼續進行所述移動終端室內定位，定位新的移動終端移動坐標。

借由上述技術方案，本發明實施例提供的技術方案至少具有下列優點：

本發明實施例的一種室內定位方法及裝置，采用室內定位技術在室內環境預先布置少量增補節點，根據移動終端獲取室內增補節點的信息，通過到達時間差方法確定移動終端的初始定位點坐標；采用慣導技術對移動終端在以所述初始定位點為起點的移動軌跡進行跟蹤定位，通過慣導技術解算的方法確定移動終端的移動坐標。采用本發明的實施例，將室內定位技術方法與慣導技術方法融合，可以實現迅速地室內定位移動終端，并實時地對移動終端的移動軌跡進行跟蹤，能夠在保證室內定位系統造價降低的同時保證室內定位的準確性。

對于復雜的滅火救援環境，尤其是在火勢范圍不可控等極端作業環境下，定位信號接收精準度會受到嚴重影響，需要考慮如何在短時間內迅速地、準確地定位消防員位置及監控現場環境，達到最佳救援時間及幫助消防員緊急撤離。本發明實施例可以滿足這樣的需求，在保證準確地室內定位的同時，提高室內定位的工作效率。

附圖說明

圖1示出了本發明實施例的一種室內定位方法的流程圖；

圖2示出了本發明實施例的另一種室內定位方法的流程圖；

圖3示出了本發明實施例的一種室內定位裝置的組成框圖；

圖4示出了本發明實施例的室內定位平面二維坐標方法的流程圖；

圖5示出了本發明實施例的室內高度解算的流程圖；

圖6示出了本發明實施例的移動終端系統的工作原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作具體的詳細說明。

本發明實施例提供一種室內定位方法，如圖1所示，所述方法包括：

101、移動終端獲取室內預設置的增補節點信息。

其中，所述室內預設置增補節點是預先在室內環境布局少量增補節點，數目至少為3個，用于接收定位系統發出的定位信號，同時移動終端獲取所述室內預設置增補節點信息，用于接收所述增補節點轉換的定位信號,所述增補節點信息還包括所述增補節點的室內定位坐標信息。

102、根據所述增補節點信息確定所述移動終端的初始定位點坐標。

其中，所述根據所述增補節點信息確定所述移動終端的初始定位點坐標，用于確定移動終端在室內環境移動軌跡的起始點，可以采用以下的方法，該方法包括：

第一種方式，移動終端在室內二維空間平面移動，選取任意室內定位點P和相近的室內定位點Q，定位點P和Q的距離為d0，假定d0為1米，移動終端在室內定位點P和Q之間移動，接收到室內任意三個增補節點A、B、C的定位信號，電磁波傳播速度為光速c；移動終端在室內定位點P接收到增補節點A、B、C的定位信號的到達時間值分別為TOA_A0、TOA_B0、TOA_C0，移動終端在室內定位點Q接收到增補節點A、B、C的定位信號的到達時間值分別為TOA_A1、TOA_B1、TOA_C1，根據移動終端在P和Q點接收所述到達時間值，采用到達時間差定位方法(Time Difference of Arrival，TDOA)，解算出移動終端的初始定位點坐標。

第二種方式，當移動終端在室內定位點P和Q之間移動時，若只能接收到室內1個增補節點或者2個增補節點的定位信號，無法實現TDOA定位方法解算出移動終端的初始定位點坐標，則移動終端移動到任一個室內增補節點的正下方，同時保證能夠接收到所述增補節點的定位信號，將所述增補節點信息包含的所述增補節點的定位坐標，確定為移動終端的初始定位點坐標。

103、獲取基于慣導技術輸出的所述移動終端的實時移動信息。

其中，所述獲取基于慣導技術輸出的所述移動終端的實時移動信息，是在無信標環境下使用慣性測量單元(Inertial Measurement Unit，IMU)感知移動終端在移動過程中的加速度、角速度、磁力和壓力等數據，利用所述IMU感知的數據進行步長與方向的推算，獲得所述移動終端的實時移動信息，包括：移動終端的移動距離、移動角度。

104、根據所述初始定位點坐標和所述實時移動信息確定所述移動終端的移動坐標。

其中，所述初始定位點坐標，可以按照步驟102的方法獲得；所述實時移動信息，可以按照步驟103的方法獲得；所述根據所述初始定位點坐標和所述實時移動信息確定所述移動終端的移動坐標，具體可以采用慣導技術中步行者航位推算(Pedestrian Dead Reckoning，PDR)方法，該方法包括：

移動終端按照步驟102的方法獲得初始定位點S₀(E_O，N₀)；移動終端按照步驟103的方法獲得移動終端的實時移動信息，包括：移動距離d_n、移動角度θ_n，例如：移動終端從S₀點移動到S₁點的移動距離為d₁及移動角度為θ₁；根據所述步行者航位推算(Pedestrian Dead Reckoning，PDR)方法，確定所述移動終端的移動坐標S_k(E_k，N_k)，可以采用如下慣導航跡推算公式1，該公式1為：

其中，∑為求和公式符號；n為整數；k為移動終端移動到第k個點；d≥0；θ為-90°≤θ≤90°，θ為移動終端的移動方向與垂直方向的夾角。

需要說明的是，以上僅為慣導航跡推算的極簡化公式。由于移動終端在室內的移動軌跡是不斷變化的，基于慣導技術的PDR方法需要涉及步態檢測、步長和方向計算等多種復雜運算方法的集合，最終需要說明獲得所述基于慣導技術輸出的所述移動終端的實時移動信息的方法是復雜的，所以本實施例僅用慣導航跡推算的極簡化公式描述慣導技術在室內跟蹤移動終端的移動軌跡的方法。

105、將移動終端移動坐標設置為新的初始定位點坐標，并以所述新的初始定位點坐標為起點繼續進行所述移動終端室內定位，定位新的移動終端移動坐標。

對于本發明實施例，為了防止累積的慣導漂移現象，導致定位的移動終端坐標不準確，采用將慣導數據初始化清零的方法，該方法包括：將移動終端移動坐標設置為新的初始定位點坐標，并以所述新的初始定位點坐標為起點繼續進行移動終端室內定位，參考圖1步驟101-104，定位新的移動終端移動坐標，用于提高室內定位精確度。

本發明實施例的一種室內定位方法，采用在室內預先布局少量增補節點的方式實現的室內定位技術方法與慣導技術方法融合，可以對移動終端的移動軌跡進行跟蹤，準確定位移動終端的移動坐標，同時將所述移動坐標點設置為新的初始定位坐標點，再次進行基于慣導技術定位新的移動坐標點，用于降低累積的慣導漂移現象對定位所述移動終端的移動坐標的準確度的不良影響，不僅大大提高了室內定位的準確性，同時也降低了定位成本。

本發明的實施例提供另一種室內定位方法，如圖2所示，所述方法包括：

201、移動終端獲取室內預設置的增補節點信息。

其中，所述移動終端獲取室內預設置的增補節點信息的具體描述，可以參考圖1的步驟101中的相應描述，本發明實施例將不再贅述。

202、根據所述增補節點信息確定所述移動終端的初始定位點坐標。

對于本發明實施例，步驟202可以包括：所述移動終端選取室內任意較接近的兩點；確定所述兩點接收的增補節點信息的到達時間差，是否滿足預定到達時間差的有效性；若滿足，則根據到達時間差定位方法對所述增補節點信息達到所述兩點的時間差值進行解算確定所述移動終端的初始定位點坐標；若不滿足，則將所述移動終端在所述增補節點的正下方的坐標確定為所述移動終端的初始定位點坐標。

其中，所述移動終端選取所述室內任意較接近的兩點，是移動終端在室內二維空間平面移動，任意選取室內較接近的兩點，距離約為1米。當移動終端在室內這兩點間移動時，獲取室內預設置增補節點信息。如果移動終端在選定的室內較接近的兩點未能獲取到增補節點的信息，那么需要及時更換選定的室內較接近的兩點。

其中，確定所述兩點接收的增補節點信息的到達時間差，是否滿足預定到達時間差的有效性，是因為在復雜的室內環境中，測量室內較接近的兩點接收增補節點的到達時間差存在明顯的多徑效應，那么，判斷室內較接近的兩點接收增補節點的到達時間差值的有效性就十分重要；若確定所述兩點接收的增補節點信息的到達時間差，滿足預定到達時間差的有效性，則移動終端接收的所述增補節點信息的到達時間差是有效的數據，用于確定移動終端的初始定位點坐標信息，可以提高室內定位初始定位點的準確性，實現該方法的具體描述包括：

移動終端在室內二維空間平面移動，選取任意室內定位點P和相近的室內定位點Q，定位點P和Q的距離為d0，假定d0為1米，移動終端在室內定位點P和Q之間移動，接收到室內任意兩個增補節點A、B的定位信號，電磁波傳播速度為光速c，假定增補節點A、B的最小距離為d，假定d為15m；移動終端在室內定位點P接收到增補節點A、B的定位信號的到達時間值分別為TOA_A0、TOA_B0，移動終端在室內定位點Q接收到增補節點A、B的定位信號的到達時間值分別為TOA_A1、TOA_B1；定位點P接收增補節點A和B的到達時間差為TDOA_0，定位點Q接收增補節點A和B的到達時間差為TDOA_1；就增補節點A而言，P、Q兩定位點處的到達時間的差值為ΔTOA_A，就增補節點B而言，P、Q兩定位點處的到達時間的差值為ΔTOA_B；那么，具體描述采用如下公式2：

由于P、Q兩個定位點又十分接近，因此測量移動終端在定位點P和Q接收同一個增補節點A的到達時間差值是可以忽略不計；但是，在復雜的室內環境中，測量室內較接近的兩點接收增補節點的到達時間差存在明顯的多徑效應，那么，判斷室內較接近的兩點接收增補節點的到達時間差值的有效性就十分重要；具體的描述采用如下公式3：

當滿足公式3，則不認為移動終端在室內較接近的兩點P和Q接收增補節點的到達時間差顯示出移動終端從P移動到Q發生明顯跳變，因此認為P、Q兩定位點分別接收到的增補節點A、B的到達時間差值是有效的。

對于本發明實施例，所述若滿足，可以確定所述兩點接收的增補節點信息的到達時間差，滿足預定到達時間差的有效性，則根據到達時間差定位方法對所述增補節點信息達到所述兩點的時間差值進行解算確定所述移動終端的初始定位點坐標；所述確定所述移動終端的初始定位點坐標的方法，具體描述包括：移動終端需要獲取室內預設置的增補節點數目至少為3個；接收室內任意兩個增補節點的信息都滿足預定到達時間差的有效性，那么，可以參考圖1步驟102的第一種方式，選用移動終端接收增補節點的到達時間差值，根據TDOA定位方法解算出移動終端的初始定位點坐標。

對于本發明實施例，所述若不滿足，可以確定所述兩點接收的增補節點信息的到達時間差，不滿足預定到達時間差的有效性，則將所述移動終端在所述增補節點的正下方的坐標確定為所述移動終端的初始定位點坐標；所述確定所述移動終端的初始定位點坐標的方法可以參考圖1步驟102的第二種方式，確定移動終端的初始定位點坐標。

203、獲取基于慣導技術輸出的所述移動終端的實時移動信息。

其中，所述移動終端的實時信息包括運動角度、運動步長、運動步數，所述獲取基于慣導技術輸出的所述移動終端的實時移動信息，是在無信標環境下使用慣性測量單元(Inertial Measurement Unit，IMU)感知移動終端在移動過程中的加速度、角速度、磁力和壓力等數據，利用所述IMU感知的數據進行步長與方向的推算，獲得所述移動終端的實時移動信息，包括：移動終端的移動距離、移動角度。

204、根據所述初始定位點坐標和所述實時移動信息確定所述移動終端的移動坐標。

對于本實施例，步驟204包括：根據所述運動角度確定所述移動終端的移動方向；根據所述運動步長和運動步數確定所述移動終端的移動距離；基于所述移動方向、移動距離以及所述初始定位點坐標確定所述移動終端的移動坐標。

其中，所述根據所述運動角度確定所述移動終端的移動方向，是采用慣導技術對室內移動終端的運動軌跡進行跟蹤定位，可以參考步驟103描述，獲得移動終端的運動角度，進而確定所述移動終端的移動方向。

其中，所述根據所述運動步長和運動步數確定所述移動終端的移動距離，是采用慣導技術對室內移動終端的運動軌跡進行跟蹤定位，可以參考步驟103描述，獲得移動終端的移動距離。

其中，所述基于所述移動方向、移動距離以及所述初始定位點坐標確定所述移動終端的移動坐標，是采用慣導技術對室內移動終端的運動軌跡進行跟蹤定位，可以參考步驟103、104描述，確定移動終端的移動坐標。

需要說明的是，為了判斷根據所述初始定位點坐標和所述實時移動信息確定所述移動終端的移動坐標是否受慣導漂移現象的影響，需要確定所述移動終端的實時移動信息是否存在慣導漂移，若存在，則需要對所述移動終端的移動坐標進行矯正，該方法包括：獲取移動終端運動方向與任意兩個所述增補節點連線的夾角；篩選出所述夾角中最小的角度；根據所述最小的角度，確定選定的兩個增補節點，從而確定所述移動終端與所述增補節點的到達時間差值增量是否滿足預定慣導漂移判斷公式；若滿足，則確定所述基于慣導技術輸出的所述移動終端的實時移動信息存在慣導漂移；若不滿足，則確定所述基于慣導技術輸出的所述移動終端的實時移動信息不存在慣導漂移。所述確定所述基于慣導技術輸出的所述移動終端的實時移動信息是否存在慣導漂移的方法，具體描述包括：

移動終端在室內二維空間移動，任意選取定位點P0、P1，移動終端由定位點P0運動到定位點P1；移動終端在定位點P0、P1獲取室內預設置增補節點A和B，則移動終端在P0點接收增補節點A和B的到達時間差值為TDOA_P0，移動終端在P1點接收增補節點A和B的到達時間差值為TDOA_P1；移動終端運動方向與兩個節點連線方向上的夾角為α(0°≤α≤90°)，且滿足公式4如下：

ΔTDOA＝|TDOA_P 1-TDOA_P 0| (公式4)

需要說明的是，若移動終端接收到的增補節點數目至少為3個，則移動終端與任意兩個增補節點連線的夾角有α_0,α_1,α_2,…α_n，所述α_n夾角可以通過增補節點的坐標信息和采用慣導技術輸出的移動終端運動角度信息運算得出。由于移動終端運動的方向角度不同，需要矯正的水平也不同，當α角度越接近90度，得到的TDOA定位結果可靠性越差。那么，選取移動終端移動方向與任意兩個增補節點連線的所有夾角中最小的夾角α＝min{α_0,α_1,α_2,…}，并且采用公式4，計算形成此α的兩個增補節點到定位點P0和P1的ΔTDOA，然后采用慣導漂移判斷公式5，該公式5為：

ΔTDOA·cos(α)≥0.01 (公式5)

若滿足慣導漂移判斷準則公式5，則移動終端依據慣導技術輸出的移動終端的實時移動信息定位移動終端移動坐標，存在慣導漂移，需要對所述移動終端移動坐標進行矯正一次，用于抑制慣導漂移現象；若不滿足慣導漂移判斷準則公式5，則移動終端依據慣導技術輸出的移動終端的實時移動信息定位移動終端移動坐標，不存在慣導漂移，不需要對移動終端的移動坐標進行矯正。

需要說明的是，若存在慣導漂移，需要對所述移動終端移動坐標進行矯正一次的方法包括：若存在慣導漂移，則所述根據到達時間差定位方法對所述增補節點達到所述兩點的時間差值進行解算，并確定所述移動終端的移動定位坐標，可以參考步驟201-202確定移動定位坐標，根據所述移動終端的移動定位坐標矯正所述移動終端的移動坐標；所述移動終端的移動坐標，是根據所述初始定位點坐標和所述實時移動信息確定所述移動終端的移動坐標，可以參考步驟104。根據所述移動終端的移動定位坐標矯正所述移動終端的移動坐標可以采用如下方法，該方法具體描述包括：

移動終端在室內二維空間移動，以點Point_0為初始點運動到點Point_1，移動終端在點Point_1獲取室內預設置的增補節點信息，并根據所述增補節點信息確定所述移動終端的移動定位坐標，可以參考步驟201-202中確定移動終端初始定位坐標的方法，確定點Point_1的移動定位坐標P1_1(x1_1,y1_1)；根據初始定位點Point_0的坐標和移動終端的實時移動信息，采用慣導技術解算，可以參考步驟203-204，確定所述移動終端運動到點Point_1的移動坐標P1_2(x1_2,x1_2)，則對移動定位坐標P1_1(x1_1,y1_1)和移動坐標P1_2(x1_2,x1_2)分配相應的權值，用于對移動終端的移動坐標P1_2(x1_2,x1_2)進行矯正，用于抑制慣導漂移現象，可以采用公式6計算得出新的坐標P1(x1,y1)，將坐標P1(x1,y1)確定為移動終端以點Point_0為初始點運動到點Point_1的移動坐標，該公式6為：

其中α為移動終端運動方向與兩個增補節點連線方向上的夾角α(0°≤α≤90°)，且α是符合慣導漂移判斷公式的使用的數據。

205、將移動終端移動坐標設置為新的初始定位點坐標，并以所述新的初始定位點坐標為起點繼續進行所述移動終端室內定位，定位新的移動終端移動坐標。

對于本發明實施例，為了防止累積的慣導漂移現象，導致確定的移動坐標不準確，采用將慣導數據初始化清零的方法，該方法包括：將移動終端移動坐標設置為新的初始定位點坐標，并以所述新的初始定位點坐標為起點繼續進行移動終端室內定位，參考步驟201-204，定位新的移動終端移動坐標，用于提高室內定位精確度。

206、所述移動終端接收地面室外氣壓值、室內氣壓值、室內氣體參數值以及室內溫度參數值。

207、通過所述地面室外氣壓值、所述室內氣壓值、所述室內氣體參數值、所述室內溫度參數值以及高度解算公式計算定位移動終端所在樓層。

對于本發明實施例，步驟206-207，用于迅速地準確定位移動終端所在樓層，可以采用以下方法,該方法包括:

移動終端上安裝有氣壓傳感器、溫度傳感器和氣體傳感器。移動終端在地面通過氣壓傳感器測量室外氣壓值為Pa；當移動終端運動到室內通過氣壓傳感器測量室內氣壓值為Pa0，通過溫度傳感器檢測室內溫度為t_m攝氏度；移動終端接收室內預設置增補節點信息包含的定位信號，是由定位系統自身設置的室外基站發出的，室外參考基站的初始高度為h₀米。那么，采用如下高度解算公式7計算出移動終端與室外地面的高度差h米，根據每一層樓的高度，迅速判斷移動終端所在樓層。那么，采用的高度解算公式7為：

其中，ln是求對數數學符號；數值29.29是干燥氣體常數Rg(Rg＝287.05J/(kg*K))除以重力加速度g(g＝9.8m/s²)得出的；t_m℃需要轉化為絕對溫度值；其中，參數273.15℃及數值29.29屬于物理常量。

208、輸出所述移動終端的移動坐標、所述移動終端所在樓層、所述地面室外氣壓值、所述室內氣壓值、所述室內氣體參數值以及所述室內溫度參數值。

為了實時監測移動終端所處室內作業情況，需要輸出所述移動終端的移動坐標、所述地面室外氣壓值、所述室內氣壓值、所述室內氣體參數值以及所述室內溫度參數值。

本發明實施例基于室內定位技術和慣導技術融合，采用多傳感器輔助工作，不僅可以監測移動終端在室內環境的運動軌跡，并且可以達到準確定位移動終端的移動坐標。具體地，對于本發明實施例提供的室內定位方法的工作流程進行描述，其中二維空間室內定位工作流程如圖4所示，包括：首先，移動終端在室內任意選取較接近的兩點P和Q，接收室內預設置增補節點信息；移動終端在所述P和Q兩點間移動，獲取所述增補節點數目≥3個，否則，移動終端需要重新選取較接近的兩點P和Q；若滿足移動終端在所述P和Q兩點間移動，獲取所述增補節點數目≥3個，需要判斷移動終端在所述P和Q兩點接收所述增補節點的到達時間差是否滿足預定到達時間差的有效性；若滿足，則所述移動終端在所述P和Q兩點接收所述增補節點的到達時間是有效的，可以采用TDOA定位方法解算出移動終端的初始定位點坐標，并保存坐標信息；若不滿足，則所述移動終端在所述P和Q兩點接收所述增補節點的到達時間差是無效的，將移動終端移動至最近的室內預設置的增補節點的正下方，接收所述增補節點信息，以所述增補節點的定位坐標確定為移動終端的初始定位點坐標；根據移動終端的初始定位點確定移動終端在室內移動軌跡的移動坐標，可以采用慣導技術的方法實現，通過慣導解算出移動終端的移動坐標；對于所述移動終端的移動坐標，需要判斷所述移動終端與所述增補節點的到達時間差值增量是否滿足預定慣導漂移判斷公式，用于確定是否存在慣導漂移現象；若滿足，則存在慣導漂移現象，需要對所述慣導解算出移動終端的移動坐標進行矯正；若不滿足，則不存在慣導漂移現象，所述基于慣導技術解算出移動終端的移動坐標確定為移動終端的移動坐標；為防止累積的慣導漂移現象，將慣導數據清零，將移動終端移動坐標設置為新的初始定位點坐標，并以所述新的初始定位點坐標為起點繼續進行所述移動終端室內定位，定位新移動終端移動坐標，以此種方式進行迭代循環運算，定位移動終端的移動坐標，能夠有效提高定位精度。對移動終端所在樓層高度的室內定位工作流程如圖5所示，可以采用高度解算的方法實現，該工作流程包括：首先，移動終端通過氣壓傳感器裝置測量地面位置氣壓值，并保存數據；當移動終端進入室內作業時，通過氣壓傳感器裝置測量室內氣壓值，通過氣體傳感器裝置測量室內氣壓值，通過溫度傳感器測量室內氣體參數值，并保存數據；根據本發明實施例提供的室內定位方法中的高度解算公式，計算得出當前室內高度與地面高度差值，根據每一層樓層高度值，確定移動終端所在樓層。

本發明實施例的另一種室內定位方法，采用在室內預先布局少量增補節點的方式實現的室內定位技術方法與慣導技術方法融合，可以對移動終端的移動軌跡進行跟蹤，準確定位移動終端的移動坐標，同時將所述移動坐標點設置為新的初始定位坐標點，再次進行基于慣導技術定位新的移動坐標點，用于降低累積的慣導漂移現象對定位所述移動終端的移動坐標的準確精度的不良影響。此外，為了防止慣導漂移現象對移動終端的移動坐標定位準確性產生不良影響，需要判斷移動終端在移動軌跡中是否受到慣導漂移現象的影響，并對慣導漂移現象進行矯正。為了迅速地準確定位移動終端所在樓層，具體是采用高度解算公式實現的，并且輸出移動終端的移動坐標、移動終端所在樓層、地面室外氣壓值、室內氣壓值、室內氣體參數值、室內溫度參數值，用于實時監測移動終端所處室內作業情況。綜上所述，本發明實施例不僅保證準確定位移動終端的準確性，提高室內定位的工作效率，同時也降低了定位成本。

本發明實施例的一種室內定位的裝置，如圖3所示，該裝置包括：獲取單元31、確定單元32、設置單元33、矯正單元34、接收單元35、計算單元36和顯示單元37。

獲取單元31，用于移動終端獲取室內預設置的增補節點信息；其中，所述室內預設置增補節點是預先在室內環境布局少量增補節點，數目為至少3個，用于接收定位系統發出的定位信號；其中，所述獲取單元31用于移動終端獲取所述室內預設置增補節點信息，接收所述增補節點轉換的定位信號。

確定單元32，用于根據所述增補節點信息確定所述移動終端的初始定位點坐標。

為了實時監測移動終端的移動軌跡，獲得移動終端的實時移動信息，那么，所述獲取單元31，還用于獲取基于慣導技術輸出的所述移動終端的實時移動信息；其中，所述獲取單元31還用于獲取基于慣導技術輸出的所述移動終端的實時移動信息，是在無信標環境下使用IMU感知移動終端在移動過程中的加速度、角速度、磁力和壓力等數據；利用所述慣性測量單元感知的數據進行步長與方向的推算，獲得所述移動終端的實時移動信息，包括：移動終端移動距離、移動角度。

在基于室內定位技術獲得初始定位點及基于慣導技術獲得移動終端的實時移動信息之后，那么，所述確定單元32，還用于根據所述初始定位點坐標和所述實時移動信息確定所述移動終端的移動坐標。

設置單元33，用于將移動終端移動坐標設置為新的初始定位點坐標，并以所述新的初始定位點坐標為起點繼續進行所述移動終端室內定位，定位新的移動終端移動坐標。

矯正單元34，用于判斷移動終端在移動軌跡中是否受到慣導漂移現象的影響；若受到影響，那么，則需要對移動終端的移動坐標點進行矯正。

接收單元35，用于所述移動終端接收地面室外氣壓值、室內氣壓值、室內氣體參數值以及室內溫度參數值。

計算單元36，用于通過所述地面室外氣壓值、所述室內氣壓值、所述室內氣體參數值、所述室內溫度參數值以及高度解算公式計算出所述移動終端與室外地面高度差值，從而確定移動終端所在樓層。

顯示單元37，用于輸出所述移動終端的移動坐標、所述移動終端所在樓層、所述地面室外氣壓值、所述室內氣壓值、所述室內氣體參數值以及所述室內溫度參數值。

對于本發明的實施例，為了使用到達時間差定位方法解算移動終端的初始定位點的坐標，需要判斷使用的到達時間差數據是有效的，那么，所述確定單元32，包括：選取模塊3201、判斷模塊3202和確定模塊3203。

選取模塊3201，用于所述移動終端選取所述室內任意較接近的兩點。

判斷模塊3202，用于判斷所述兩點接收的增補節點信息的到達時間差值，是否滿足預定到達時間差的有效性。

確定模塊3203，用于若滿足預定到達時間差的有效性，則根據到達時間差定位方法對所述增補節點信息達到所述兩點的時間差值進行解算確定所述移動終端的初始定位點坐標。

所述確定模塊3203，用于若不滿足預定到達時間差的有效性，則將所述移動終端在所述增補節點的正下方的坐標確定為所述移動終端的初始定位點坐標。

對于本發明的實施例，為了根據所述初始定位點坐標和所述實時移動信息確定所述移動終端的移動坐標，那么所述確定單元32，還包括：角度確定模塊3204、距離確定模塊3205和坐標確定模塊3206。

角度確定模塊3204，用于根據所述運動角度確定所述移動終端的移動方向。

距離確定模塊3205，用于根據所述運動步長和運動步數確定所述移動終端的移動距離。

坐標確定模塊3206，用于基于所述移動方向、移動距離以及所述初始定位點坐標確定所述移動終端的移動坐標。

對于本發明的實施例，根據移動終端的初始定位點作為起始點，采用慣導技術定位移動終端的移動坐標點的過程中，可能會產生慣導漂移現象，那么會導致移動終端的移動定位點不準確的情況。所以，為了防止這種定位不準確的情況發生，需要判斷移動終端在移動軌跡中是否受到慣導漂移現象的影響，若受到影響，那么，則需要對移動終端的移動坐標點進行矯正。所述矯正單元34，包括：獲取模塊3401、篩選模塊3402、確定模塊3403和矯正模塊3404。

獲取模塊3401，用于獲取移動終端運動方向與任意兩個所述增補節點連線的夾角。

篩選模塊3402，用于篩選出所述夾角中最小的角度。

確定模塊3403，用于根據所述最小的角度，確定所述移動終端與所述增補節點的到達時間差值增量是否滿足預定慣導漂移判斷公式。

所述確定模塊3403，還用于若確定滿足預定慣導漂移判斷公式，則確定所述基于慣導技術輸出的所述移動終端的實時移動信息存在慣導漂移。

所述確定模塊3403，還用于若確定不滿足預定慣導漂移判斷公式，則確定所述基于慣導技術輸出的所述移動終端的實時移動信息不存在慣導漂移。

矯正模塊3404，用于通過所述根據到達時間差定位方法對所述增補節點信息到達所述兩點的時間差值進行解算確定所述移動終端的移動定位坐標，根據所述確定模塊確定的所述移動終端的移動定位坐標矯正所述移動終端的移動坐標。

需要說明的是，本發明實施例提供的一種室內定位裝置所涉及各功能單元和模塊的其他相應描述，可以參考圖2所示方法的對應描述，在此不再贅述，但應當明確，本實施例中的裝置能夠對應實現前述方法實施例中的全部內容。

本發明實施例基于室內定位技術和慣導技術融合，采用多傳感器輔助工作，不僅可以監測移動終端在室內環境的運動軌跡，并且可以達到準確定位移動終端的移動坐標。具體地，對于移動終端系統的工作原理進行描述如圖6所示，其中，移動終端系統包括：氣體傳感器裝置、氣壓傳感器裝置、溫度傳感器裝置、慣性導航裝置、定位信號接收裝置、現場可編程邏輯門陣列(Field Programmable Gate Array，FPGA)、ARM處理器(Advanced RISC Machines，ARM)解算裝置，藍牙裝置和顯示裝置。具體地描述，氣體傳感器裝置、氣壓傳感器裝置、溫度傳感器裝置、慣性導航裝置和定位信號接收裝置通過I2C總線(Inter－Integrated Circuit，I2C)配置方式與FPGA通信；FPGA通過自身的NiosⅡ軟核開發完成對氣體傳感器裝置、氣壓傳感器裝置、溫度傳感器裝置和慣性導航裝置的驅動配置及定位信號接收裝置射頻接收設置，利用FPGA的邏輯電路來完成對定位信號的捕獲、跟蹤和對其他多種傳感器裝置及慣性導航裝置采集數據的傳輸，最后輸出偽距、載波環和碼環等信息；ARM處理器解算裝置與FPGA通過并行總線連接，ARM處理器解算裝置主要完成定位信號的碼環同步、捕獲判斷和濾波，然后對采集到的其他傳感器裝置和慣性導航裝置的數據信息進行解算；最后對所有的有效數據進行重新組幀，通過藍牙裝置的透明傳輸協議傳送給顯示裝置；顯示裝置顯示出移動終端的定位信息，包括：移動終端的坐標、移動終端所在室內位置和移動終端所在樓層等信息。

本發明實施例的一種室內定位裝置，包括：獲取單元、確定單元、矯正單元、設置單元、接收單元、計算單元和顯示單元。采用在室內預先布局少量增補節點的方式實現的室內定位技術方法與慣導技術方法融合，可以對移動終端的移動軌跡進行跟蹤，準確定位移動終端的移動坐標，同時將所述移動坐標點設置為新的初始定位坐標點，再次進行基于慣導技術定位新的移動坐標點，用于降低累積的慣導漂移現象對定位所述移動終端的移動坐標的準確精度的不良影響。此外，為了防止慣導漂移現象對移動終端的移動坐標定位準確性產生影響，需要判斷移動終端在移動軌跡中是否受到慣導漂移現象的影響，并對慣導漂移現象進行矯正。為了迅速地準確定位移動終端所在樓層，具體是采用高度解算公式實現的；同時，輸出移動終端的移動坐標、移動終端所在樓層、地面室外氣壓值、室內氣壓值、室內氣體參數值以及室內溫度參數值，用于實時監測移動終端所處室內作業情況。綜上所述，本發明實施例不僅保證準確定位移動終端的準確性，提高室內定位的工作效率，同時也降低了定位成本。

通過以上的實施方式的描述，所屬領域的技術人員可以清楚地了解到本發明可借助軟件加必需的通用硬件的方式來實現，當然也可以通過硬件，但很多情況下前者是更佳的實施方式。基于這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品存儲在可讀取的存儲介質中，如計算機的軟盤，硬盤或光盤等，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例所述的方法。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。