本實(shí)用新型涉及定位導(dǎo)航領(lǐng)域，特別是涉及了一種定位用腳環(huán)及室內(nèi)外定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

如何實(shí)現(xiàn)全空域的室內(nèi)外無(wú)縫定位導(dǎo)航一直是各大機(jī)構(gòu)爭(zhēng)相研究的熱點(diǎn)。室外定位主要依靠GPS/北斗等衛(wèi)星導(dǎo)航，技術(shù)成熟、可靠性高。主流的室內(nèi)定位依靠無(wú)線定位，如WIFI定位、藍(lán)牙定位、Zigbee定位、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)定位、依靠GPS/北斗信號(hào)室內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)裝置定位等。但這些室內(nèi)無(wú)線定位所有的基站位置需要事先設(shè)定好，一旦環(huán)境改變或網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍發(fā)生變化，最終得到的定位結(jié)果就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重誤差。并且室內(nèi)無(wú)線定位需要基站與接收機(jī)之間的環(huán)境為視距環(huán)境，人體遮擋、多徑傳播、同頻干擾對(duì)定位精度影響很大。

還有一些室內(nèi)定位方法不依賴于基站，如依靠室內(nèi)地磁強(qiáng)弱定位以及慣性輔助定位。地磁室內(nèi)定位是一種地磁強(qiáng)度指紋識(shí)別匹配的方法。這種方法需要龐大的指紋數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)難度大、維護(hù)成本高。依靠MEMS慣性器件的行人航跡推算室內(nèi)定位方法，如計(jì)步器、計(jì)程器。該方法不依賴外界環(huán)境，可實(shí)時(shí)自主定位，但定位精度低，穩(wěn)定性差，且存在慣性漂移，無(wú)法適用跑動(dòng)，跳躍等運(yùn)動(dòng)形式。

市場(chǎng)上報(bào)道的室內(nèi)外無(wú)縫定位系統(tǒng)主要有高德地圖、“羲和”系統(tǒng)。高德地圖室外依靠GPS/LBS，室內(nèi)依靠WIFI或藍(lán)牙定位?！棒撕汀毕到y(tǒng)是中國(guó)的北斗室外導(dǎo)航技術(shù)和移動(dòng)通信基站定位技術(shù)相結(jié)合的室內(nèi)外無(wú)縫定位技術(shù)。這兩種定位方法在室內(nèi)定位中都依靠固定基站。

如何實(shí)現(xiàn)不依賴外部環(huán)境，且無(wú)慣性漂移的室內(nèi)外無(wú)縫定位是一個(gè)亟待解決的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種定位用腳環(huán)，其通過將硬件集成在腳環(huán)上，方便拆裝且攜帶方便、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、穩(wěn)定性強(qiáng)，且通用性高，無(wú)需復(fù)雜的安裝連接，直接拆裝適用于任何人，特別是針對(duì)兒童及老人；解決了現(xiàn)有定位方法硬件安裝復(fù)雜、不便于攜帶、拆裝不便，且干擾性較強(qiáng)、穩(wěn)定性較弱及無(wú)法實(shí)現(xiàn)通用性的問題。本系統(tǒng)不依賴固定基站，無(wú)非視距干擾，可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外自主定位，解決了現(xiàn)有室內(nèi)外無(wú)縫定位時(shí)依賴固定基站、慣性漂移及干擾性強(qiáng)的難題。本實(shí)用新型還提供了一種室內(nèi)外定位系統(tǒng)。

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種定位用腳環(huán)，包括左腳環(huán)和右腳環(huán)；所述左腳環(huán)作為信號(hào)發(fā)送端，包括第一主控制器，與所述第一主控制器連接的無(wú)線電發(fā)射模塊、超聲波發(fā)射模塊、第一磁羅盤，所述第一主控制器主要用于控制各模塊及負(fù)責(zé)同時(shí)發(fā)送無(wú)線電信號(hào)和超聲波信號(hào)，所述第一磁羅盤與所述無(wú)線電發(fā)射模塊相互垂直設(shè)置；所述右腳環(huán)作為信號(hào)接收處理端，包括第二主控制器，與所述第二主控制器連接的無(wú)線電接收模塊、超聲波接收模塊、第二磁羅盤及無(wú)線通信模塊，所述第二主控制器主要用于控制各模塊及負(fù)責(zé)接收無(wú)線電信號(hào)和超聲波信號(hào)、處理信號(hào)并計(jì)算獲得行人航跡的行人位置坐標(biāo)，所述第二磁羅盤與所述無(wú)線電接收模塊相互垂直設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述無(wú)線電發(fā)射模塊設(shè)置在所述左腳環(huán)的第一環(huán)狀承載體的弧形頂部處，所述超聲波發(fā)射模塊靠近所述無(wú)線電發(fā)射模塊；所述無(wú)線電接收模塊設(shè)置在所述右腳環(huán)的第二環(huán)狀承載體的弧形頂部處，所述超聲波接收模塊靠近所述無(wú)線電接收模塊。

進(jìn)一步地，所述超聲波發(fā)射模塊和超聲波接收模塊組成超聲波收發(fā)模塊，該超聲波收發(fā)模塊的水平面收發(fā)角度為100~180°，豎直面收發(fā)角度為100~180°。所述超聲波收發(fā)模塊為一組超聲波收發(fā)模塊或多組超聲波收發(fā)模塊。進(jìn)一步地，所述無(wú)線電發(fā)射模塊和無(wú)線電接收模塊組成無(wú)線電收發(fā)模塊，所述無(wú)線電收發(fā)模塊優(yōu)選但不局限于Zigbee收發(fā)模塊。

一種室內(nèi)外定位系統(tǒng)，其包括智能終端、與智能終端通信連接的定位用腳環(huán)，所述定位用腳環(huán)包括左腳環(huán)和右腳環(huán)；所述左腳環(huán)作為信號(hào)發(fā)送端，包括第一主控制器，與所述第一主控制器連接的無(wú)線電發(fā)射模塊、超聲波發(fā)射模塊、第一磁羅盤，所述第一主控制器主要用于控制各模塊及負(fù)責(zé)同時(shí)發(fā)送無(wú)線電信號(hào)和超聲波信號(hào)，所述第一磁羅盤與所述無(wú)線電發(fā)射模塊相互垂直設(shè)置；所述右腳環(huán)作為信號(hào)接收處理端，包括第二主控制器，與所述第二主控制器連接的無(wú)線電接收模塊、超聲波接收模塊、第二磁羅盤及無(wú)線通信模塊，所述第二主控制器主要用于控制各模塊及負(fù)責(zé)接收無(wú)線電信號(hào)和超聲波信號(hào)、處理信號(hào)并計(jì)算獲得行人航跡的行人位置坐標(biāo)，所述第二磁羅盤與所述無(wú)線電接收模塊相互垂直設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述無(wú)線電發(fā)射模塊設(shè)置在所述左腳環(huán)的第一環(huán)狀承載體的弧形頂部處，所述超聲波發(fā)射模塊靠近所述無(wú)線電發(fā)射模塊；所述無(wú)線電接收模塊設(shè)置在所述右腳環(huán)的第二環(huán)狀承載體的弧形頂部處，所述超聲波接收模塊靠近所述無(wú)線電接收模塊。

進(jìn)一步地，所述超聲波發(fā)射模塊和超聲波接收模塊組成超聲波收發(fā)模塊，該超聲波收發(fā)模塊的水平面收發(fā)角度為100~180°，豎直面收發(fā)角度為100~180°。所述超聲波收發(fā)模塊為一組超聲波收發(fā)模塊或多組超聲波收發(fā)模塊。進(jìn)一步地，所述無(wú)線電發(fā)射模塊和無(wú)線電接收模塊組成無(wú)線電收發(fā)模塊，所述無(wú)線電收發(fā)模塊優(yōu)選但不局限于Zigbee收發(fā)模塊。

本實(shí)用新型具有如下有益效果：本定位用腳環(huán)其采用了依靠超聲波信號(hào)與無(wú)線信號(hào)的TDOA方法進(jìn)行步幅檢測(cè)，無(wú)慣性漂移問題，通過將硬件集成在腳環(huán)上，方便拆裝且攜帶方便、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、穩(wěn)定性強(qiáng)，且通用性高，無(wú)需復(fù)雜的安裝連接，直接拆裝適用于任何人，特別是針對(duì)兒童及老人；解決了現(xiàn)有定位方法硬件安裝復(fù)雜、不便于攜帶、拆裝不便，且干擾性較強(qiáng)、穩(wěn)定性較弱及無(wú)法實(shí)現(xiàn)通用性的問題。本系統(tǒng)不依賴固定基站，無(wú)非視距干擾，可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外自主定位，解決了現(xiàn)有室內(nèi)外無(wú)縫定位時(shí)依賴固定基站、慣性漂移及干擾性強(qiáng)的難題。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明室內(nèi)外定位方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明左腳環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2的側(cè)視圖；

圖4為本發(fā)明右腳環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明超聲波收發(fā)模塊的水平收發(fā)角度示意圖；

圖6為本發(fā)明超聲波收發(fā)模塊的豎直收發(fā)角度示意圖；

圖7為本發(fā)明室內(nèi)外定位方法中步幅變化曲線的示意圖；

圖8為本發(fā)明室內(nèi)外定位方法中航向角計(jì)算的示意圖；

圖9為本發(fā)明室內(nèi)外定位系統(tǒng)的原理框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

實(shí)施例1

請(qǐng)參考圖1至8，一種基于TDOA和雙磁羅盤的室內(nèi)外定位方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)：

（1）穿戴定位用腳環(huán)在腳踝上；所述定位用腳環(huán)上設(shè)置有無(wú)線電收發(fā)模塊、超聲波收發(fā)模塊及雙磁羅盤；

具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，所述定位用腳環(huán)包括將分別穿戴在使用者的左右腳踝上的左右腳環(huán)。

如圖2、3所示，所述左腳環(huán)作為信號(hào)發(fā)送端，其包括：第一環(huán)狀承載體1，和設(shè)置在所述第一環(huán)狀承載體1上的Zigbee發(fā)射模塊11、超聲波發(fā)射模塊12、第一磁羅盤13、第一主控制器14、第一電池模塊15；所述第一環(huán)狀承載體1具有一開口，俯視狀態(tài)下呈C形狀，但不局限于此；通過該開口穿戴在左腳踝上，所述開口相對(duì)處為環(huán)狀承載體的弧形頂部，所述Zigbee發(fā)射模塊11設(shè)置在所述第一環(huán)狀承載體1的弧形頂部處，所述超聲波發(fā)射模塊12靠近所述Zigbee發(fā)射模塊11，所述第一磁羅盤13相對(duì)所述Zigbee發(fā)射模塊11垂直安裝在所述第一環(huán)狀承載體1一側(cè)；所述第一主控制器14分別與所述Zigbee發(fā)射模塊11、超聲波發(fā)射模塊12、第一磁羅盤13及第一電池模塊15連接，主要用于控制各模塊及負(fù)責(zé)同時(shí)發(fā)送無(wú)線電信號(hào)和超聲波信號(hào)；

如圖4所示，所述右腳環(huán)作為信號(hào)接收處理端，其包括：第二環(huán)狀承載體2，和設(shè)置在所述第二環(huán)狀承載體2上的Zigbee接收模塊21、超聲波接收模塊22、第二磁羅盤23、第二主控制器24、第二電池模塊25及無(wú)線通信模塊26。所述第二環(huán)狀承載體2具有一開口，俯視狀態(tài)下呈C形狀，但不局限于此；通過該開口穿戴在右腳踝上，所述開口相對(duì)處為環(huán)狀承載體的弧形頂部，所述Zigbee接收模塊21設(shè)置在所述第二環(huán)狀承載體2的弧形頂部處，所述超聲波接收模塊22靠近所述Zigbee接收模塊21，所述第二磁羅盤23相對(duì)所述Zigbee接收模塊21垂直安裝在所述第二環(huán)狀承載體2一側(cè)；所述第二主控制器24分別與所述Zigbee接收模塊21、超聲波接收模塊22、第二磁羅盤23、第二電池模塊25及無(wú)線通信模塊26連接，主要用于控制各模塊及負(fù)責(zé)接收無(wú)線電信號(hào)和超聲波信號(hào)、處理信號(hào)并計(jì)算獲得行人航跡的行人位置坐標(biāo)并將該行人位置坐標(biāo)無(wú)線發(fā)送至智能終端上。

值得注意的是，為了提高檢測(cè)精度，降低干擾，將所述左右腳環(huán)穿戴在腳踝上時(shí)，要求所述超聲波發(fā)射模塊和超聲波接收模塊朝向兩腳內(nèi)側(cè)，第一磁羅盤和第二磁羅盤朝向人行走的正前方即朝向人腳趾頭方向，更優(yōu)選地，分別套在兩腳踝的兩腳環(huán)上的Zigbee發(fā)射模塊和Zigbee接收模塊在穿戴時(shí)要相互對(duì)準(zhǔn)。

需要說(shuō)明的是，所述左右腳環(huán)內(nèi)各模塊均采用現(xiàn)有模塊，且各模塊之間的連接關(guān)系，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)各模塊所起到的作用及實(shí)際所采用的模塊型號(hào)容易清楚獲得各模塊的相互連接關(guān)系，在此不再贅述。

（2）基于超聲波收發(fā)模塊和Zigbee收發(fā)模塊進(jìn)行TDOA測(cè)距，獲得行走周期內(nèi)兩腳之間的實(shí)時(shí)距離，該步驟具體如下：初始化設(shè)置、發(fā)送接收超聲波信號(hào)和無(wú)線電、第二主控制器的計(jì)時(shí)器定時(shí)計(jì)數(shù)到達(dá)時(shí)間差測(cè)距。其中，發(fā)送超聲波和無(wú)線電時(shí)，需保證同時(shí)發(fā)出兩種信號(hào)，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可按照一定定時(shí)周期發(fā)送，如每隔50ms發(fā)送一次，但不局限于此；無(wú)線信號(hào)傳輸速度為 ，先到達(dá)Zigbee接收模塊，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，開始計(jì)數(shù)；超聲波信號(hào)傳播速度約為，后到達(dá)超聲波接收模塊，到達(dá)后觸發(fā)計(jì)時(shí)結(jié)束，停止計(jì)算；將計(jì)時(shí)時(shí)間乘以即為兩腳間的距離，實(shí)現(xiàn)了人行走時(shí)的兩腳之間的實(shí)時(shí)距離。

（3）基于雙磁羅盤進(jìn)行航向角檢測(cè)，該步驟具體如下：初始化設(shè)置、kalman濾波誤差補(bǔ)償、雙磁羅盤誤差矯正。其中雙磁羅盤誤差矯正涉及人走路時(shí)的“八字腳”誤差δ，最終航向角取兩腳航向角的均值，以消除行走時(shí)的“八字腳”誤差δ，如圖8所示。

值得注意的是，一般情況下，沿一個(gè)方向行走，航向角不變，只有轉(zhuǎn)彎的時(shí)候航向角才會(huì)變化，但由于雙磁羅盤綁在腳踝處會(huì)有晃動(dòng)，在一個(gè)行走周期內(nèi)測(cè)得的航向角也對(duì)應(yīng)變化了一個(gè)周期。在同一行走周期內(nèi)，航向角與TDOA測(cè)的兩腳間距是一一對(duì)應(yīng)的，即每一兩腳間距對(duì)應(yīng)一個(gè)航向角。

（4）基于步驟（2）、（3）獲得行人航跡的步幅和運(yùn)算航向角；具體包括：根據(jù)測(cè)得行走周期內(nèi)的實(shí)時(shí)兩腳間距獲得步幅變化曲線，該步幅變化曲線由正弦波和方波交替組成；取正弦波的峰值作為當(dāng)前行走周期行人航跡的步幅，且取步幅最大時(shí)刻的航向角（即正弦波峰值時(shí)刻對(duì)應(yīng)的航向角）作為運(yùn)算航向角。由于超聲波傳播的定向性，且安裝于行人腳踝內(nèi)側(cè)；超聲波信號(hào)正常接收時(shí)，測(cè)得的兩腳間距呈正弦波變化，而無(wú)法接收時(shí)，測(cè)得的兩腳間距呈矩形波變化。在實(shí)際行走中，正弦波和方波呈周期性交替出現(xiàn)，如圖7所示。

（5）將步驟（4）的步幅和運(yùn)算航向角代入行人航跡推算的計(jì)算公式即北向坐標(biāo)：，東向坐標(biāo)：，即可實(shí)現(xiàn)行人軌跡的跟蹤定位，即實(shí)時(shí)更新行人位置坐標(biāo)；其中，表示行人的初始位置，可以是(0,0)，還可以是通過GPS定位獲取，其獲取方法不局限于此；i表示第i個(gè)行走周期；n表示行走n個(gè)行走周期。

值得注意的是，步驟（2）至（5）顯示了一個(gè)行走周期內(nèi)進(jìn)行行人軌跡的跟蹤定位方法，具體行走時(shí)是連續(xù)的行走周期，即重復(fù)步驟（2）至（5），連接每一行走周期的位置坐標(biāo)即為行人軌跡。

（6）所述右腳環(huán)經(jīng)無(wú)線通信模塊與智能終端通信連接，在智能終端上實(shí)時(shí)顯示腳環(huán)的行人位置坐標(biāo)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)行人的室內(nèi)外定位。

需要說(shuō)明的是，請(qǐng)參考圖5、6，超聲波收發(fā)模塊（發(fā)射模塊和接收模塊）具有方向性強(qiáng)，發(fā)射角度有限的特點(diǎn)，本發(fā)明超聲波收發(fā)模塊的收發(fā)角度優(yōu)選為水平面收發(fā)角度為100~180°，豎直面收發(fā)角度為100~180°，更優(yōu)選地，水平面收發(fā)角度為180°，豎直面收發(fā)角度為180°；可根據(jù)實(shí)際情況，選擇設(shè)定合適的水平面收發(fā)角度和豎直面收發(fā)角度，如當(dāng)用于正常行走狀態(tài)時(shí)，水平面收發(fā)角度優(yōu)選為100°，豎直面收發(fā)角度優(yōu)選為100°；當(dāng)用于劇烈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是，水平面收發(fā)角度優(yōu)選為180°，豎直面收發(fā)角度優(yōu)選為180°。本發(fā)明優(yōu)選采用多個(gè)收發(fā)傳感器進(jìn)行TDOA測(cè)距，使得超聲波信號(hào)收發(fā)角度盡可能大，更優(yōu)選地，采用四組超聲波收發(fā)模塊；還可以是，采用一個(gè)超聲波收發(fā)模塊，其靠近所述Zigbee收發(fā)模塊；但不局限于此，超聲波收發(fā)模塊的數(shù)量跟安裝角度，是根據(jù)超聲波收發(fā)模塊的型號(hào)跟參數(shù)變化的。

需要說(shuō)明的是，基于磁羅盤進(jìn)行航向角檢測(cè)中的kalman濾波誤差補(bǔ)償獲得航向角為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。所述無(wú)線通信模塊可以是藍(lán)牙模塊、WiFi模塊等，所述無(wú)線通信模塊可安裝在所述右腳環(huán)或左腳環(huán)上，優(yōu)選安裝在所述右腳環(huán)?？筛鶕?jù)使用者的行走習(xí)慣，所述左腳環(huán)和右腳環(huán)可以互換穿戴在右腳踝和左腳踝上，可根據(jù)實(shí)際情況做選擇。

本實(shí)施例的一種室內(nèi)外定位方法，其基于TDOA和雙磁羅盤實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外無(wú)縫定位，包括穿戴腳環(huán)、兩腳間距檢測(cè)、航向角檢測(cè)、行人位置坐標(biāo)的計(jì)算，本方法采用了依靠超聲波信號(hào)與無(wú)線信號(hào)的TDOA方法進(jìn)行兩腳間距檢測(cè)，無(wú)慣性漂移的問題，通過將硬件集成在腳環(huán)上，方便拆裝且攜帶方便、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、穩(wěn)定性強(qiáng)，且通用性高，無(wú)需復(fù)雜的安裝連接，直接拆裝適用于任何人，特別是針對(duì)兒童及老人；解決了現(xiàn)有定位方法硬件安裝復(fù)雜、不便于攜帶、拆裝不便，且干擾性較強(qiáng)、穩(wěn)定性較弱及無(wú)法實(shí)現(xiàn)通用性的問題。本方法不依賴固定基站，無(wú)非視距干擾，可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外自主定位，解決了現(xiàn)有室內(nèi)外無(wú)縫定位時(shí)依賴固定基站、慣性漂移及干擾性強(qiáng)的難題。

實(shí)施例2

如圖9所示，一種基于TDOA和雙磁羅盤的室內(nèi)外定位系統(tǒng)，其包括智能終端、與智能終端通信連接的定位用腳環(huán)，實(shí)時(shí)顯示行人位置坐標(biāo)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)行人的室內(nèi)外定位。所述定位用腳環(huán)包括將分別穿戴在使用者的左右腳踝上的左右腳環(huán)。

如圖2、3所示，所述左腳環(huán)作為信號(hào)發(fā)送端，其包括：第一環(huán)狀承載體1，和設(shè)置在所述第一環(huán)狀承載體1上的Zigbee發(fā)射模塊11、超聲波發(fā)射模塊12、第一磁羅盤13、第一主控制器14、第一電池模塊15；所述第一環(huán)狀承載體1具有一開口，俯視狀態(tài)下呈C形狀，但不局限于此；通過該開口穿戴在左腳踝上，所述開口相對(duì)處為環(huán)狀承載體的弧形頂部，所述Zigbee發(fā)射模塊11設(shè)置在所述第一環(huán)狀承載體1的弧形頂部處，所述超聲波發(fā)射模塊12靠近所述Zigbee發(fā)射模塊11，所述第一磁羅盤13相對(duì)所述Zigbee發(fā)射模塊11垂直安裝在所述第一環(huán)狀承載體1一側(cè)；所述第一主控制器14分別與所述Zigbee發(fā)射模塊11、超聲波發(fā)射模塊12、第一磁羅盤13及第一電池模塊15連接，主要用于控制各模塊及負(fù)責(zé)同時(shí)發(fā)送無(wú)線電信號(hào)和超聲波信號(hào)；

如圖4所示，所述右腳環(huán)作為信號(hào)接收處理端，其包括：第二環(huán)狀承載體2，和設(shè)置在所述第二環(huán)狀承載體2上的Zigbee接收模塊21、超聲波接收模塊22、第二磁羅盤23、第二主控制器24、第二電池模塊25及無(wú)線通信模塊26。所述第二環(huán)狀承載體2具有一開口，俯視狀態(tài)下呈C形狀，但不局限于此；通過該開口穿戴在右腳踝上，所述開口相對(duì)處為環(huán)狀承載體的弧形頂部，所述Zigbee接收模塊21設(shè)置在所述第二環(huán)狀承載體2的弧形頂部處，所述超聲波接收模塊22靠近所述Zigbee接收模塊21，所述第二磁羅盤23相對(duì)所述Zigbee接收模塊21垂直安裝在所述第二環(huán)狀承載體2一側(cè)；所述第二主控制器24分別與所述Zigbee接收模塊21、超聲波接收模塊22、第二磁羅盤23、第二電池模塊25及無(wú)線通信模塊26連接，主要用于控制各模塊及負(fù)責(zé)接收無(wú)線電信號(hào)和超聲波信號(hào)、處理信號(hào)并計(jì)算獲得行人航跡的行人位置坐標(biāo)并將該行人位置坐標(biāo)無(wú)線發(fā)送至智能終端上。

值得注意的是，為了提高檢測(cè)精度，降低干擾，將所述左右腳環(huán)穿戴在腳踝上時(shí)，要求所述超聲波發(fā)射模塊和超聲波接收模塊朝向兩腳內(nèi)側(cè)，第一磁羅盤和第二磁羅盤朝向人行走的正前方即朝向人腳趾頭方向，更優(yōu)選地，分別套在兩腳踝的兩腳環(huán)上的Zigbee發(fā)射模塊和Zigbee接收模塊在穿戴時(shí)要相互對(duì)準(zhǔn)。

需要說(shuō)明的是，所述左右腳環(huán)內(nèi)各模塊均采用現(xiàn)有模塊，且各模塊之間的連接關(guān)系，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)各模塊所起到的作用及實(shí)際所采用的模塊型號(hào)容易清楚獲得各模塊的相互連接關(guān)系，在此不再贅述。

需要說(shuō)明的是，請(qǐng)參考圖5、6，超聲波收發(fā)模塊（發(fā)射模塊和接收模塊）具有方向性強(qiáng)，發(fā)射角度有限的特點(diǎn)，本發(fā)明超聲波收發(fā)模塊的收發(fā)角度優(yōu)選為水平面收發(fā)角度為100~180°，豎直面收發(fā)角度為100~180°，更優(yōu)選地，水平面收發(fā)角度為180°，豎直面收發(fā)角度為180°；可根據(jù)實(shí)際情況，選擇設(shè)定合適的水平面收發(fā)角度和豎直面收發(fā)角度，如當(dāng)用于正常行走狀態(tài)時(shí)，水平面收發(fā)角度優(yōu)選為100°，豎直面收發(fā)角度優(yōu)選為100°；當(dāng)用于劇烈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是，水平面收發(fā)角度優(yōu)選為180°，豎直面收發(fā)角度優(yōu)選為180°。本發(fā)明優(yōu)選采用多個(gè)收發(fā)傳感器進(jìn)行TDOA測(cè)距，使得超聲波信號(hào)收發(fā)角度盡可能大，更優(yōu)選低，采用四組超聲波收發(fā)模塊；還可以是，采用一個(gè)超聲波收發(fā)模塊，其靠近所述Zigbee收發(fā)模塊；但不局限于此，超聲波收發(fā)模塊的數(shù)量跟安裝角度，是根據(jù)超聲波收發(fā)模塊的型號(hào)跟參數(shù)變化的。

所述無(wú)線通信模塊可以是藍(lán)牙模塊、WiFi模塊等，所述無(wú)線通信模塊可安裝在所述右腳環(huán)或左腳環(huán)上，優(yōu)選安裝在所述右腳環(huán)?？筛鶕?jù)使用者的行走習(xí)慣，所述左腳環(huán)和右腳環(huán)可以互換穿戴在右腳踝和左腳踝上，可根據(jù)實(shí)際情況做選擇。

本實(shí)施例的一種室內(nèi)外定位系統(tǒng)，其基于TDOA和雙磁羅盤實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外無(wú)縫定位，本系統(tǒng)采用了依靠超聲波信號(hào)與無(wú)線信號(hào)的TDOA方法進(jìn)行步幅檢測(cè)，無(wú)慣性漂移的問題，通過將硬件集成在腳環(huán)上，方便拆裝且攜帶方便、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、穩(wěn)定性強(qiáng)，且通用性高，無(wú)需復(fù)雜的安裝連接，直接拆裝適用于任何人，特別是針對(duì)兒童及老人；解決了現(xiàn)有定位系統(tǒng)硬件安裝復(fù)雜、不便于攜帶、拆裝不便，且干擾性較強(qiáng)、穩(wěn)定性較弱及無(wú)法實(shí)現(xiàn)通用性的問題。本系統(tǒng)不依賴固定基站，無(wú)非視距干擾，可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外自主定位，解決了現(xiàn)有室內(nèi)外無(wú)縫定位時(shí)依賴固定基站、慣性漂移及干擾性強(qiáng)的難題。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制，但凡采用等同替換或等效變換的形式所獲得的技術(shù)方案，均應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。