[发明专利]一种基于移动智能终端的室内运动轨迹重构的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及室内定位与导航领域，尤其涉及一种基于移动智能终端的室内运动轨迹重构的方法和系统。

背景技术

随着无线通信网络技术的快速发展，包括智能手机在内的移动智能终端正逐渐深入社会生活的各个层面，导航与移动智能终端也在进行紧密的结合，GPS卫星定位与导航已经成为现在移动智能终端的基本配置和功能，而且借助2G和3G通信网络，可以方便用户进行户外的定位，便捷了用户出行。

但目前移动智能终端的导航功能大部分是户外导航，即通过终端中的GPS模块或通信网络辅助定位来获取位置信息，其主要弊端是由于其卫星信号及精度等问题不能进行室内的定位与导航，而大型公共场所的室内定位与导航技术对于公共安全、商业应用以及军事应用等都具有重要应用意义与广阔的研究前景，因此，室内定位与导航技术已成为科研工作者日益重视的热点研究领域。

国外在室内定位与导航技术方面的研究开展的比较早，但实际的使用还在进一步探索和实验当中。国内还没有大规模的进行室内导航的研究。目前室内定位与导航技术领域的主要研究方向如下：

(1)蓝牙技术：现在大部分的移动智能终端都集成了蓝牙模块。通过蓝牙进行定位及导航需要移动智能终端开启蓝牙并和其他蓝牙设备组成一个蓝牙局域网，局域网内的蓝牙设备进行通信并交换数据来进行定位与导航，易用性非常方便。该技术的优点是不受建筑物外壁的阻碍，但是在复杂的环境中蓝牙信号容易受噪声的干扰；

(2)射频技术：射频识别技术是利用射频通信实现非接触自动识别技术以达到识别和定位的目的。它的优点是定位精确度很高，传输范围有保障，设备体积比较小，造价比较低，成本不高。它的缺点是作用范围较为固定，范围较小，没有通信能力，最主要的是它和其他技术不能很好地整合在一起；

(3)WiFi技术：无线局域网络(WLAN)是当今最流行的一种无线通信技术。WiFi定位采用了一种名为三角定位的原理，也就是通过三个无线网络节点与移动智能终端进行无线网络信号的交换来判别移动智能终端在室内所处的位置。它与无线网络节点的数量有密切关系，当其分布越密集，定位就越精确；

(4)ZigBee技术：ZigBee是一种低成本、短距离和低速率的无线网络技术。它通过在小的局域网内组建ZigBee网络，形成一个自组织网络系统，各个节点互相通信并交换信息来进行定位与导航。它采用的是一些无线传感器，只需要很少的能量，而且通信效率非常高，所以它是一种低功率和低成本的技术。

除了以上提供的定位与导航技术，还有基于磁场的技术等。目前，已经开始初步应用的是Google、NOKIA和富士通对于室内定位和成果导航系统的研究，Google获得室内楼层的详细资料后，通过WIFI等设备获取用户在室内的位置进行导航；诺基亚的位置拓展协议(LocationExtensionProtocol)利用分布在室内空间上方(例如天花板)的定位发射器和蓝牙相连，运用和GPS类似的三角定位办法，移动智能终端就能在室内被精确定位；富士通则通过一个名为UWB(UltraWideband，译为：超宽带)的技术来实现，UWB技术是由一台ControlPC(控制机)来控制，这台PC机由UWB定位系统和地图软件组成，可以定位室内的每一个角落，用户通过移动智能终端访问该系统然后选择去向，系统收到信息并反馈给用户行走路线。

但上述三种定位与导航都有明显的缺点：Google地图需要依赖WIFI网络；NOKIA室内地图基于蓝牙开发，容易受到室内噪声的干扰；而富士通的软件则依赖于基站网络，并且需要一台ControlPC的配合。

综上所述，目前的室内定位与导航技术方法由于硬件依赖、精度不足等不同原因都存在其各自的局限性，无法大范围推广应用。

本发明的主要工作是将智能手机所配备的惯性传感单元数据在运动过程中所产生的数据进行预处理与融合分析，最终重构出运动轨迹并通过与实际轨迹进行比对给出误差分析与可行性分析。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种易实现、高实时性以及低成本的基于移动智能终端的室内运动轨迹重构的方法和系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于移动智能终端的室内运动轨迹重构的方法，包括以下步骤：

步骤S1，采集室内运动过程中产生的加速度数据和方向角数据；

步骤S2，对所述加速度数据进行预处理，得到线性加速度数据；

步骤S3，将所述线性加速度数据和所述方向角数据进行融合分析，得到方向坐标室内运动轨迹；