專利名稱：Uwb與gps室內(nèi)外定位切換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種室內(nèi)外切換定位方法，涉及地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)、GPS定位技術(shù)、超寬帶(UWB)室內(nèi)定位技術(shù)和語音多媒體技術(shù)等室內(nèi)外定位導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，國際上一般采用的局部區(qū)域(室內(nèi))定位方法包括UWB定位、紅外線定位、射頻識(shí)別定位、藍(lán)牙定位、Wi-Fi定位、ZigBee定位等。其中，UWB (Ultra Wide Band)即超寬帯，它使用大于0. 5GHz或大于中心頻率20%的帶寬、通過微弱的脈沖信號(hào)進(jìn)行通信，最大數(shù)據(jù)傳輸速度可以達(dá)到幾十Mbit/s 幾百M(fèi)bit/s，在保證了高數(shù)據(jù)速率傳輸?shù)耐瑫r(shí)解決了移動(dòng)終端的功耗問題。UWB室內(nèi)定位需在室內(nèi)布設(shè)主從傳感器定位基站，通過主傳感器與從傳感器的高精度時(shí)間同步，配合在自定義坐標(biāo)系統(tǒng)中已知的傳感器基站坐標(biāo)，采用AOA和/或TDOA方法解算出標(biāo)簽位置，其定位精度最高可達(dá)15cm。UWB定位在定位精度、耗電量、通信傳輸速率、聯(lián)網(wǎng)時(shí)間、發(fā)射功率以及集成度和可靠性方面有著巨大的優(yōu)勢，目前已應(yīng)用于航空航天、物流配送、加工制造等項(xiàng)目中。室外定位主要采用GPS衛(wèi)星(含A-GPS、DGPS等)定位，該定位方式的移動(dòng)用戶終端具有體積小、定位范圍廣、定位免費(fèi)、無需額外硬件設(shè)備支持以及相對(duì)定位精度高等優(yōu)點(diǎn)，是目前室外大范圍導(dǎo)游系統(tǒng)中經(jīng)常使用的定位方式，代表著室外導(dǎo)游系統(tǒng)發(fā)展的ー個(gè)方向。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和室內(nèi)外定位導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展，集導(dǎo)覽、導(dǎo)購、導(dǎo)航、導(dǎo)娛等功能于一體的新一代室內(nèi)外移動(dòng)導(dǎo)游系統(tǒng)正受到廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)導(dǎo)游系統(tǒng)只有室外位置觸發(fā)信息播報(bào)、或只有室內(nèi)按鍵選擇觸發(fā)播報(bào)方式不同，新一代移動(dòng)導(dǎo)游系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)從室外到室內(nèi)、再從室內(nèi)到室外的無縫導(dǎo)游服務(wù)。在實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外定位過程中，如何構(gòu)建自然、及吋、可靠的室內(nèi)外定位自適應(yīng)切換方法是需要解決的主要關(guān)鍵問題。目前，相關(guān)專利很少涉及到上述內(nèi)容，也不見顧及游客行為模式的UWB與GPS室內(nèi)外定位自適應(yīng)切換方法的相關(guān)專利。2010年公開的發(fā)明專利“一種無縫定位方法及裝置”(申請(qǐng)?zhí)枮?0101020152. 6)綜合利用RTD定位技術(shù)、UffB定位技術(shù)和基于MEMS的慣性導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)行集成，根據(jù)定位信號(hào)的強(qiáng)弱選擇合適的定位方式，從而實(shí)現(xiàn)室內(nèi)和室外的定位。但僅通過判斷定位信號(hào)源選擇定位的方法在多信號(hào)源共存的情況下將存在局限，也沒有充分考慮到各種不同定位方式下的坐標(biāo)體系統(tǒng)ー問題，這使得該方法的可用性降低。2011年公開的發(fā)明專利“根據(jù)移動(dòng)終端的位置改變其桌面應(yīng)用主題的系統(tǒng)及方法”(申請(qǐng)?zhí)枮?01110177746. 6)通過在移動(dòng)終端上內(nèi)置UWB無線定位標(biāo)簽并定位用戶所處的地理位置，自動(dòng)切換到符合該位置的應(yīng)用主題，為用戶提供便捷化、人性化的用戶體驗(yàn)效果。該方法在UWB室內(nèi)定位條件下實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端和UWB標(biāo)簽的間接通信，但未結(jié)合室外定位考慮一體化定位及坐標(biāo)體系轉(zhuǎn)化、更未考慮室內(nèi)外定位的自適應(yīng)切換問題。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，以實(shí)現(xiàn)從室外到室內(nèi)、再從室內(nèi)到室外的無縫移動(dòng)導(dǎo)覽，本發(fā)明提供了ー種UWB與GPS室內(nèi)外定位切換方法，在移動(dòng)導(dǎo)游系統(tǒng)的室外GPS定位和室內(nèi)UWB定位之間切換定位，統(tǒng)ー游客位置坐標(biāo)與出入口坐標(biāo)，根據(jù)游客行為模式執(zhí)行室外GPS定位和室內(nèi)UWB定位之間的自適應(yīng)切換，包括從室外切換到室內(nèi)、從室內(nèi)切換到室外兩個(gè)步驟；
其中，從室外切換到室內(nèi)的流程如下
(1)將當(dāng)前GPS位置坐標(biāo)記為Pgi，距離當(dāng)前位置最近的入口門底部中點(diǎn)的坐標(biāo)位置記為入口點(diǎn)匕，距離當(dāng)前位置最近的門底部所在線段的緩沖區(qū)域記為定位切換區(qū)At，Pgi到匕的直線距離為Di，將Dtl標(biāo)識(shí)為從室外到室內(nèi)切換時(shí)的距離判斷閥值，是判定游客是否正打 算進(jìn)入到室內(nèi)的標(biāo)志；獲取當(dāng)前GPS的坐標(biāo)Pgi，將離當(dāng)前位置最近的門底部中點(diǎn)的坐標(biāo)位置記為入ロ點(diǎn)位置P6 ；
(2)計(jì)算Pgi與Pe的直線距離Di;
(3)比較Pgi與Pe的直線距離Di與預(yù)定閥值Dtl的大小，若DiWtl則返回步驟(2)，否則轉(zhuǎn)到下ー步；
(4)連續(xù)判斷DpDwAp2的值，如果DADiPDp2不成立，則返回步驟(3)，否則判定游客當(dāng)前正在距離Dtl內(nèi)逐步靠近室內(nèi)定位區(qū)域，系統(tǒng)進(jìn)行下一歩；
(5)繼續(xù)判斷當(dāng)前位置是否在定位切換區(qū)At之中，如果不在則返回(4)，否則進(jìn)行下一
I K
少;
(6)此時(shí)判定游客已進(jìn)入室內(nèi)，系統(tǒng)開啟UWB定位模塊并切換到UWB室內(nèi)定位模式，同時(shí)關(guān)閉GPS以節(jié)省電源；
(7)室外到室內(nèi)定位的自動(dòng)切換完成；
其中，從室內(nèi)切換到室外的流程如下
(1)將UWB當(dāng)前位置坐標(biāo)記為Pui，離當(dāng)前位置最近門的底部中點(diǎn)的坐標(biāo)位置記為P0,離當(dāng)前位置最近的出ロ門的底部所在線段的緩沖區(qū)域記為定位切換區(qū)At’，Pui到P。的直線距離為Di,將Dtl’標(biāo)識(shí)為從室內(nèi)到室外切換時(shí)的距離判斷閥值，是判定游客是否正打算離開室內(nèi)的標(biāo)志；獲取當(dāng)前UWB定位的坐標(biāo)Pui，將離當(dāng)前位置最近的門的底部中點(diǎn)的坐標(biāo)位置記為出口點(diǎn)P。；
(2)計(jì)算Pui點(diǎn)到P0的直線距離Di；
(3)比較Pui與P。的直線距離Di與預(yù)定閥值Dtl’的大小，若DiW0,則返回步驟(2)，否則轉(zhuǎn)到下ー步；
(4)如果此時(shí)未開啟GPS定位設(shè)備，則系統(tǒng)預(yù)備開啟GPS定位設(shè)備，準(zhǔn)備提前接收GPS
衛(wèi)星信號(hào)；
(5)連續(xù)判斷DpDwAp2的值，如果DiWiPDp2不成立，則返回步驟(3)，否則判斷游客當(dāng)前正在距離Dci'內(nèi)逐步走出室內(nèi)定位區(qū)域,系統(tǒng)進(jìn)行下ー步；
(6)繼續(xù)判斷當(dāng)前位置是否在定位切換區(qū)At’之中，如果不在則返回(5)，否則進(jìn)行下一
I K
少;
(7)游客走出室外，系統(tǒng)自動(dòng)切換到GPS定位模式，關(guān)閉UWB定位；
(8)室內(nèi)到室外定位的自動(dòng)切換完成。
上述技術(shù)方案中，所述統(tǒng)ー游客位置坐標(biāo)與出入口坐標(biāo)，是指基于WGS84的地理坐標(biāo)，采用自定義局部坐標(biāo)系作為移動(dòng)導(dǎo)游系統(tǒng)的空間參考，由室外已知點(diǎn)坐標(biāo)求出室內(nèi)控制點(diǎn)坐標(biāo)，具體工作流程如下 (1)初始化手簿設(shè)備，連接到CORS系統(tǒng)；
(2)在國家控制點(diǎn)上測量該點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)；
(3)因國家控制點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)已知，用測量值與國控點(diǎn)的已知坐標(biāo)值進(jìn)行對(duì)比，如果測量精度不滿足規(guī)定要求，則轉(zhuǎn)到(2)，否則轉(zhuǎn)到下一歩；
(4)將測得的國控點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)采用基于GCS_WGS_1984橢球體，設(shè)置自定義投影參數(shù)并轉(zhuǎn)換為投影坐標(biāo)；
(5)用國測點(diǎn)已知的投影坐標(biāo)與上述(4)得到的投影坐標(biāo)相比較，如果測量精度不滿足規(guī)定要求，則轉(zhuǎn)到(2)，否則轉(zhuǎn)到下一歩；
(6)對(duì)滿足精度要求的國控點(diǎn)實(shí)測坐標(biāo)進(jìn)行聯(lián)測，得到室內(nèi)控制點(diǎn)坐標(biāo)；
(7)統(tǒng)ー坐標(biāo)系工作結(jié)束。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有移動(dòng)導(dǎo)游系統(tǒng)或只有室外GPS導(dǎo)覽、或只有室內(nèi)數(shù)字按鍵選擇播報(bào)的導(dǎo)游方式，將室外GPS定位與室內(nèi)UWB定位有機(jī)協(xié)調(diào)起來，通過建立室內(nèi)外定位的自適應(yīng)切換方法，實(shí)現(xiàn)了從室外到室內(nèi)、再從室內(nèi)到室外的無縫移動(dòng)導(dǎo)覽。本發(fā)明在統(tǒng)ー的坐標(biāo)系統(tǒng)下，根據(jù)游客所處位置坐標(biāo)及出入口坐標(biāo)，通過獲取游客速度、運(yùn)動(dòng)方向等行為模式，并判斷游客是否進(jìn)入到播報(bào)切換區(qū)以便實(shí)時(shí)切換GPS定位與UWB定位方式，構(gòu)建起ー種自然、及時(shí)、可靠的室內(nèi)外定位自適應(yīng)切換方法。


圖I是本發(fā)明的方法原理示意圖。圖2是室內(nèi)外定位自適應(yīng)切換方法實(shí)現(xiàn)流程不意圖。圖3是基于WGS84地理坐標(biāo)的室內(nèi)控制點(diǎn)坐標(biāo)獲取流程示意圖。圖4是自定義坐標(biāo)轉(zhuǎn)換時(shí)的投影參數(shù)設(shè)定示意圖。圖5是UWB室內(nèi)定位系統(tǒng)布設(shè)圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明需要用到如下現(xiàn)有方法公開方法一點(diǎn)是否在多邊形內(nèi)判斷算法(張宏，溫永寧，劉愛利.地理信息系統(tǒng)算法基礎(chǔ)[M].科學(xué)出版社，2006 26頁)；公開方法ニ 坐標(biāo)復(fù)合變換算法(張宏，溫永寧，劉愛利.地理信息系統(tǒng)算法基礎(chǔ)[M].科學(xué)出版社，2006 48頁)；公開方法三高斯-克里格投影解算算法(張宏，溫永寧，劉愛利.地理信息系統(tǒng)算法基礎(chǔ)[M].科學(xué)出版社，2006 65頁)；公開方法四點(diǎn)是否在多邊形內(nèi)判斷算法(張宏，溫永寧，劉愛利.地理信息系統(tǒng)算法基礎(chǔ)[M].科學(xué)出版社，2006:26頁)。本專利所述室內(nèi)外定位自適應(yīng)切換，是指移動(dòng)導(dǎo)游系統(tǒng)的室外GPS定位和室內(nèi)UWB定位之間適時(shí)切換定位方式的過程，其包括從室外到室內(nèi)、從室內(nèi)到室外兩個(gè)方面切換的內(nèi)容，本發(fā)明的方法原理如圖I所示。其中，從室外切換到室內(nèi)的流程如下
將當(dāng)前GPS位置坐標(biāo)記為Pgi，距離當(dāng)前位置最近的入口門底部中點(diǎn)的坐標(biāo)位置記為入ロ點(diǎn)匕，距離當(dāng)前位置最近的門底部所在線段的緩沖區(qū)域記為定位切換區(qū)At，Pgi到匕的直線距離為Di，將Dtl標(biāo)識(shí)為從室外到室內(nèi)切換時(shí)的距離判斷閥值，用作判定游客是否正打算進(jìn)入到室內(nèi)的標(biāo)志，如圖2(a)所示，具體的方法流程如下
(1)獲取當(dāng)前GPS的坐標(biāo)Pgi,將離當(dāng)前位置最近的門底部中點(diǎn)的坐標(biāo)位置記為入口點(diǎn)位置Pej ;
(2)計(jì)算Pgi與Pe的直線距離Di;
(3)比較Pgi與Pe的直線距離Di與預(yù)定閥值Dtl的大小，若DiWtl則返回步驟(2)，否則轉(zhuǎn)到下ー步； (4)連續(xù)判斷DpDwAp2的值，如果DADiPDp2不成立，則返回步驟(3)，否則判定游客當(dāng)前正在距離Dtl內(nèi)逐步靠近室內(nèi)定位區(qū)域，系統(tǒng)進(jìn)行下一歩；
(5)繼續(xù)判斷當(dāng)前位置是否在定位切換區(qū)At之中，如果不在則返回(4)，否則進(jìn)行下一
I K
少;
(6)此時(shí)判定游客已進(jìn)入室內(nèi)，系統(tǒng)開啟UWB定位模塊并切換到UWB室內(nèi)定位模式，同時(shí)關(guān)閉GPS以節(jié)省電源；
(7)室外到室內(nèi)定位的自動(dòng)切換完成；
其中，從室內(nèi)切換到室外的流程如下
將UWB當(dāng)前位置坐標(biāo)記為Pui，離當(dāng)前位置最近門的底部中點(diǎn)的坐標(biāo)位置記為P。，離當(dāng)前位置最近的出ロ門的底部所在線段的緩沖區(qū)域記為定位切換區(qū)At’，Pui到P。的直線距離為Di，將Dtl’標(biāo)識(shí)為從室內(nèi)到室外切換時(shí)的距離判斷閥值，用作判定游客是否正打算離開室內(nèi)的標(biāo)志，如圖2(b)所示，具體的方法流程如下
(1)獲取當(dāng)前UWB定位的坐標(biāo)Pui，將離當(dāng)前位置最近的門的底部中點(diǎn)的坐標(biāo)位置記為出口點(diǎn)P0 ;
(2)計(jì)算Pui點(diǎn)到P0的直線距離Di；
(3)比較Pui與P。的直線距離Di與預(yù)定閥值Dtl’的大小，若DiW0,則返回步驟(2)，否則轉(zhuǎn)到下ー步；
(4)系統(tǒng)預(yù)備開啟GPS定位設(shè)備(如果此時(shí)未開啟)，準(zhǔn)備提前接收GPS衛(wèi)星信號(hào)；
(5)連續(xù)判斷DpDwAp2的值，如果DiWiPDp2不成立，則返回步驟(3)，否則判斷游客當(dāng)前正在距離Dci'內(nèi)逐步走出室內(nèi)定位區(qū)域,系統(tǒng)進(jìn)行下ー步；
(6)繼續(xù)判斷當(dāng)前位置是否在定位切換區(qū)At’之中，如果不在則返回(5)，否則進(jìn)行下一
I K
少;
(7)游客走出室外，系統(tǒng)自動(dòng)切換到GPS定位模式，關(guān)閉UWB定位；
(8)室內(nèi)到室外定位的自動(dòng)切換完成。所述通過室內(nèi)外定位坐標(biāo)和出入口坐標(biāo)計(jì)算直線距離，需要由室外坐標(biāo)求解室內(nèi)控制點(diǎn)坐標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)室外坐標(biāo)及室內(nèi)局部坐標(biāo)是統(tǒng)一的空間坐標(biāo)體系。本發(fā)明基于WGS84的地理坐標(biāo)，采用自定義局部坐標(biāo)系作為移動(dòng)導(dǎo)游系統(tǒng)的空間參考，由室外已知點(diǎn)坐標(biāo)求解出室內(nèi)控制點(diǎn)坐標(biāo)，該方法的工作流程如下(如圖3所示)
(1)初始化手簿設(shè)備，連接到CORS系統(tǒng)；
(2)在國家控制點(diǎn)上測量該點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)；
(3)因國家控制點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)已知，用測量值與國控點(diǎn)的已知坐標(biāo)值進(jìn)行對(duì)比，如果測量精度不滿足規(guī)定要求，則轉(zhuǎn)到(2)，否則轉(zhuǎn)到下一歩；
(4)將測得的國控點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)采用基于GCS_WGS_1984橢球體，設(shè)置自定義投影參數(shù)并轉(zhuǎn)換為投影坐標(biāo)；
(5)用國測點(diǎn)已知的投影坐標(biāo)與上述(4)得到的投影坐標(biāo)相比較，如果測量精度不滿足規(guī)定要求，則轉(zhuǎn)到(2)，否則轉(zhuǎn)到下一歩；
(6)對(duì)滿足精度要求的國控點(diǎn)實(shí)測坐標(biāo)進(jìn)行聯(lián)測，得到室內(nèi)控制點(diǎn)坐標(biāo)；
(7)統(tǒng)ー坐標(biāo)系工作結(jié)束；
本發(fā)明解決室內(nèi)外一體化導(dǎo)游系統(tǒng)的坐標(biāo)體系統(tǒng)ー問題，需要用到自定義的投影坐標(biāo)系統(tǒng)，如圖4所示,該坐標(biāo)系的相關(guān)參數(shù)如下
地理坐標(biāo)參數(shù)
[1]Name: GCS_WGS_1984
[2]Angular Unit: Degree (0. 017453292519943299)
[3]Prime Meridian: Greenwich (0.000000000000000000)
[4]Datum: D_WGS_1984
[5]Spheroid: WGS_1984
[6]Semimajor Axis: 6378137. 000000000000000000
[7]Semiminor Axis: 6356752.314245179300000000
[8]Inverse Flattening: 298.257223563000030000
投影坐標(biāo)參數(shù)
[1]Projection: GaussKruger
[2]FalseEasting: 500000. 000000
[3]FalseNorthing: 0.000000
[4]CentralMeridian: 120.000000
[5]ScaleFactor: I.000000
[6]LatitudeofOrigin: 0.000000
[7]Linear Unit: Meter
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)描述。本實(shí)例中移動(dòng)導(dǎo)游設(shè)備的基本要求WindowsMobile5. 0/6. 0/6. 1/6. 5操作系統(tǒng)；推薦480X800像素(或240X320像素)分辨率；至少是單核CPU頻率高于528MHz ;內(nèi)存不小于512MB R0M+256MB RAM ;支持MicroSD卡擴(kuò)展存儲(chǔ)、USB v2. 0和GPS導(dǎo)航功能。本發(fā)明的移動(dòng)導(dǎo)游設(shè)備自帶的GPS芯片提供GPS位置獲取模塊，地理信息系統(tǒng)(GIS)模塊基于ESRI公司的ArcGISMobilelO軟件的二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)，通過相關(guān)接ロ直接驅(qū)動(dòng)GPS芯片設(shè)備，獲取游客當(dāng)前經(jīng)緯度位置等信息。本發(fā)明涉及的UWB室內(nèi)定位系統(tǒng)基于現(xiàn)有技術(shù)，采用Ubisense公司的定位產(chǎn)品，通過定位引擎軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控標(biāo)簽室內(nèi)位置，并將位置發(fā)送到特定移動(dòng)導(dǎo)游設(shè)備。結(jié)合附圖2、附圖3和附圖4，本專利的實(shí)施案例主要包括室內(nèi)外數(shù)據(jù)組織與準(zhǔn)備、室內(nèi)外坐標(biāo)體系統(tǒng)一、室內(nèi)外定位自適應(yīng)切換等幾個(gè)方面。
數(shù)據(jù)的組織與準(zhǔn)備通過現(xiàn)有ArcGIS的Desktop桌面應(yīng)用平臺(tái)作為工具，將室內(nèi)區(qū)域平面圖以及與該室內(nèi)區(qū)域有關(guān)的室外區(qū)域分別數(shù)字化，待配準(zhǔn)后通過ArcToolbox的移動(dòng)工具，創(chuàng)建適用于移動(dòng)導(dǎo)游設(shè)備的移動(dòng)地圖以備使用。室內(nèi)外坐標(biāo)體系統(tǒng)ー的過程其實(shí)是確定符合精度要求的起算點(diǎn)坐標(biāo)的過程，系統(tǒng)通過如下步驟實(shí)現(xiàn)
(1)用Topcon設(shè)備測量國控點(diǎn)A-3954、A-4115的實(shí)際坐標(biāo)，經(jīng)實(shí)測兩控制點(diǎn)在X方向上的精度達(dá)到厘米級(jí)，在Y方向上的精度是分米級(jí)，本發(fā)明容許的定位誤差應(yīng)控制在分米級(jí)范圍之內(nèi)；
(2)根據(jù)所述控制點(diǎn)坐標(biāo)將室外點(diǎn)引入到室內(nèi)點(diǎn)，聯(lián)測得到室內(nèi)傳感器坐標(biāo)及其它控制點(diǎn)坐標(biāo)；
(3)通過所述室外及室內(nèi)控制點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)所述室內(nèi)外數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)，并通過工具發(fā)布成移動(dòng)導(dǎo)游系統(tǒng)使用的移動(dòng)地圖數(shù)據(jù)；
(4)坐標(biāo)體系統(tǒng)ー過程結(jié)束；
本發(fā)明所述室內(nèi)外定位自適應(yīng)切換，是指由系統(tǒng)根據(jù)用戶當(dāng)時(shí)所處的位置區(qū)域，在GPS定位與UWB定位之間自動(dòng)、適時(shí)、高效地選擇所需要的定位方式，其實(shí)現(xiàn)過程如下(假定用戶從室外開始導(dǎo)游)
(1)根據(jù)用戶位置P和已知入口點(diǎn)的坐標(biāo)P’，計(jì)算兩者的距離D(単位米)；
(2)將D與預(yù)定閥值D0(D0=IO米)比較，如果D>D0成立，則返回到步驟(1)，否則進(jìn)行下一歩；
(3)連續(xù)判斷D的值并比較它們的大小，如果在Dtl內(nèi)D值越來越小，則認(rèn)為用戶即將進(jìn)入室內(nèi)，系統(tǒng)進(jìn)入下一歩，否則返回到步驟(2)；
(4)判斷用戶是否在定位切換區(qū)At(緩沖區(qū)半徑R=2米)之中，如果不在則返回步驟
(3)，否則判斷用戶已進(jìn)入室內(nèi)，系統(tǒng)切換至UWB定位，同時(shí)關(guān)閉GPS模塊；
(5 )當(dāng)用戶處于室內(nèi)時(shí)，同樣比較距離D與出口門預(yù)定閥值D; (Dc; =2米)的值，若DSDtl ’成立，繼續(xù)室內(nèi)導(dǎo)覽，否則預(yù)備開啟GPS定位設(shè)備；
(6)在Dtl’內(nèi)依次在室內(nèi)判斷距離D，如果連續(xù)3次用戶與出口門的距離DO;，且滿足D^1 (n=l,2, 3)成立，則進(jìn)行下一歩，否則返回(5)；
(7)判斷室內(nèi)用戶是否在定位切換區(qū)At’(緩沖區(qū)半徑R=I米)之中，如果不在則返回步驟(6)，否則判斷用戶已離開室內(nèi)，系統(tǒng)切換到室外GPS定位模式，關(guān)閉UWB定位模塊； (8)完成一次室內(nèi)外定位切換過程。
權(quán)利要求
1.ー種UWB與GPS室內(nèi)外定位切換方法，在移動(dòng)導(dǎo)游系統(tǒng)的室外GPS定位和室內(nèi)UWB定位之間切換定位，其特征在于統(tǒng)ー游客位置坐標(biāo)與出入口坐標(biāo)，根據(jù)游客行為模式執(zhí)行室外GPS定位和室內(nèi)UWB定位之間的自適應(yīng)切換，包括從室外切換到室內(nèi)、從室內(nèi)切換到室外兩個(gè)步驟； 其中，從室外切換到室內(nèi)的流程如下 (1)將當(dāng)前GPS位置坐標(biāo)記為Pgi，距離當(dāng)前位置最近的入口門底部中點(diǎn)的坐標(biāo)位置記為入口點(diǎn)匕，距離當(dāng)前位置最近的門底部所在線段的緩沖區(qū)域記為定位切換區(qū)At，Pgi到匕的直線距離為Di，將Dtl標(biāo)識(shí)為從室外到室內(nèi)切換時(shí)的距離判斷閥值，是判定游客是否正打算進(jìn)入到室內(nèi)的標(biāo)志；獲取當(dāng)前GPS的坐標(biāo)Pgi，將離當(dāng)前位置最近的門底部中點(diǎn)的坐標(biāo)位置記為入ロ點(diǎn)位置P6 ； (2)計(jì)算Pgi與Pe的直線距離Di; (3)比較Pgi與Pe的直線距離Di與預(yù)定閥值Dtl的大小，若DiWtl則返回步驟(2)，否則 轉(zhuǎn)到下ー步； (4)連續(xù)判斷DpDwAp2的值，如果DADiPDp2不成立，則返回步驟(3)，否則判定游客當(dāng)前正在距離Dtl內(nèi)逐步靠近室內(nèi)定位區(qū)域，系統(tǒng)進(jìn)行下一歩； (5)繼續(xù)判斷當(dāng)前位置是否在定位切換區(qū)At之中，如果不在則返回(4)，否則進(jìn)行下一I K少; (6)此時(shí)判定游客已進(jìn)入室內(nèi)，系統(tǒng)開啟UWB定位模塊并切換到UWB室內(nèi)定位模式，同時(shí)關(guān)閉GPS以節(jié)省電源； (7)室外到室內(nèi)定位的自動(dòng)切換完成； 其中，從室內(nèi)切換到室外的流程如下 (1)將UWB當(dāng)前位置坐標(biāo)記為Pui，離當(dāng)前位置最近門的底部中點(diǎn)的坐標(biāo)位置記為P0,離當(dāng)前位置最近的出ロ門的底部所在線段的緩沖區(qū)域記為定位切換區(qū)At’，Pui到P。的直線距離為Di,將Dtl’標(biāo)識(shí)為從室內(nèi)到室外切換時(shí)的距離判斷閥值，是判定游客是否正打算離開室內(nèi)的標(biāo)志；獲取當(dāng)前UWB定位的坐標(biāo)Pui，將離當(dāng)前位置最近的門的底部中點(diǎn)的坐標(biāo)位置記為出口點(diǎn)P。； (2)計(jì)算Pui點(diǎn)到P0的直線距離Di； (3)比較Pui與P。的直線距離Di與預(yù)定閥值Dtl’的大小，若DiW0,則返回步驟(2)，否則轉(zhuǎn)到下ー步； (4)如果此時(shí)未開啟GPS定位設(shè)備，則系統(tǒng)預(yù)備開啟GPS定位設(shè)備，準(zhǔn)備提前接收GPS衛(wèi)星信號(hào)； (5)連續(xù)判斷DpDwAp2的值，如果DiWiPDp2不成立，則返回步驟(3)，否則判斷游客當(dāng)前正在距離Dci'內(nèi)逐步走出室內(nèi)定位區(qū)域,系統(tǒng)進(jìn)行下ー步； (6)繼續(xù)判斷當(dāng)前位置是否在定位切換區(qū)At’之中，如果不在則返回(5)，否則進(jìn)行下一I K少; (7)游客走出室外，系統(tǒng)自動(dòng)切換到GPS定位模式，關(guān)閉UWB定位； (8)室內(nèi)到室外定位的自動(dòng)切換完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述統(tǒng)ー游客位置坐標(biāo)與出入口坐標(biāo)，是指基于WGS84的地理坐標(biāo),米用自定義局部坐標(biāo)系作為移動(dòng)導(dǎo)游系統(tǒng)的空間參考，由室外已知點(diǎn)坐標(biāo)求出室內(nèi)控制點(diǎn)坐標(biāo)，具體工作流程如下 (1)初始化手簿設(shè)備，連接到CORS系統(tǒng)； (2)在國家控制點(diǎn)上測量該點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)； (3)因國家控制點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)已知，用測量值與國控點(diǎn)的已知坐標(biāo)值進(jìn)行對(duì)比，如果測量精度不滿足規(guī)定要求，則轉(zhuǎn)到(2)，否則轉(zhuǎn)到下一歩； (4)將測得的國控點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)采用基于GCS_WGS_1984橢球體，設(shè)置自定義投影參數(shù)并轉(zhuǎn)換為投影坐標(biāo)； (5)用國測點(diǎn)已知的投影坐標(biāo)與上述(4)得到的投影坐標(biāo)相比較，如果測量精度不滿足 規(guī)定要求，則轉(zhuǎn)到(2)，否則轉(zhuǎn)到下一歩； (6)對(duì)滿足精度要求的國控點(diǎn)實(shí)測坐標(biāo)進(jìn)行聯(lián)測，得到室內(nèi)控制點(diǎn)坐標(biāo)； (7)統(tǒng)ー坐標(biāo)系工作結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種UWB與GPS室內(nèi)外定位切換方法,以實(shí)現(xiàn)從室外到室內(nèi)、再從室內(nèi)到室外的無縫移動(dòng)導(dǎo)游。本發(fā)明將室外GPS定位與室內(nèi)UWB定位有機(jī)協(xié)調(diào)起來，通過建立室內(nèi)外定位的自適應(yīng)切換方法，可實(shí)現(xiàn)從室外到室內(nèi)、再從室內(nèi)到室外的無縫移動(dòng)導(dǎo)游。本發(fā)明基于WGS84的地理坐標(biāo)，采用自定義局部坐標(biāo)系作為移動(dòng)導(dǎo)游系統(tǒng)的空間參考，由室外已知點(diǎn)坐標(biāo)求解出室內(nèi)控制點(diǎn)坐標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)在統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)下，根據(jù)游客所處位置坐標(biāo)及出入口坐標(biāo)，通過獲取游客速度、運(yùn)動(dòng)方向等行為模式，并判斷游客是否進(jìn)入到播報(bào)切換區(qū)以便實(shí)時(shí)切換GPS定位與UWB定位方式，構(gòu)建起一種自然、及時(shí)、可靠的室內(nèi)外定位自適應(yīng)切換方法。
文檔編號(hào)G01S19/48GK102645666SQ20121014511
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月11日
發(fā)明者嚴(yán)瑞, 余明朗, 李德鵬, 龍毅 申請(qǐng)人:常熟南師大發(fā)展研究院有限公司