空间辅助的电子设备定位方法、装置、计算机设备及介质

技术领域

本发明涉及定位技术领域，尤其涉及一种空间辅助的电子设备定位方法、装置、计算机设备及介质。

背景技术

目前的电子设备都具有导航定位功能，其常用的导航定位方式主要是全球定位系统(Global Positioning System，GPS)、北斗定位等，对于在GPS基站信号较强的环境下，这些定位方式精度较高，但是，在GPS基站信号较弱或者没有信号的环境，不能进行有效定位，如大楼、地下停车场的环境，GPS信号会丢失，处于GPS信号盲区，定位不准确。

因此，提供一种辅助电子设备实现在GPS盲区的准确定位是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提出一种能够在GPS盲区实现精准定位的空间辅助的电子设备定位方法、装置、计算机设备及介质。

一种空间辅助的电子设备定位方法，所述方法包括：

获取所述电子设备在非GPS盲区的初始位置；

在所述电子设备进入GPS盲区的情况下，获取所述加速度计在每个预设时段采集的加速度，并获取所述陀螺仪在每个所述预设时段采集的角速度；

针对各个所述预设时段，基于所述加速度、所述角速度计算所述电子设备的运动位移；

基于各个所述预设时段对应的运动位移确定所述电子设备的位置偏移；

根据所述初始可信位置和所述位置偏移确定所述电子设备的绝对位置。

一种空间辅助的电子设备定位装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取所述电子设备在非GPS盲区的初始位置；

采集模块，用于在所述电子设备进入GPS盲区的情况下，获取所述加速度计在每个预设时段采集的加速度，并获取所述陀螺仪在每个所述预设时段采集的角速度；

计算模块，用于针对各个所述预设时段，基于所述加速度、所述角速度计算所述电子设备的运动位移；

确定模块，用于基于各个所述预设时段对应的运动位移确定所述电子设备的位置偏移；

定位模块，用于根据所述初始可信位置和所述位置偏移确定所述电子设备的绝对位置。

一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：

获取所述电子设备在非GPS盲区的初始位置；

在所述电子设备进入GPS盲区的情况下，获取所述加速度计在每个预设时段采集的加速度，并获取所述陀螺仪在每个所述预设时段采集的角速度；

针对各个所述预设时段，基于所述加速度、所述角速度计算所述电子设备的运动位移；

基于各个所述预设时段对应的运动位移确定所述电子设备的位置偏移；

根据所述初始可信位置和所述位置偏移确定所述电子设备的绝对位置。

一种计算机可读介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：

获取所述电子设备在非GPS盲区的初始位置；

在所述电子设备进入GPS盲区的情况下，获取所述加速度计在每个预设时段采集的加速度，并获取所述陀螺仪在每个所述预设时段采集的角速度；

针对各个所述预设时段，基于所述加速度、所述角速度计算所述电子设备的运动位移；

基于各个所述预设时段对应的运动位移确定所述电子设备的位置偏移；

根据所述初始可信位置和所述位置偏移确定所述电子设备的绝对位置。

上述空间辅助的电子设备定位方法、系统、计算机设备及存储介质，通过获取所述电子设备在非GPS盲区的初始位置；在所述电子设备进入GPS盲区的情况下，获取所述加速度计在每个预设时段采集的加速度，并获取所述陀螺仪在每个所述预设时段采集的角速度；针对各个所述预设时段，基于所述加速度、所述角速度计算所述电子设备的运动位移；基于各个所述预设时段对应的运动位移确定所述电子设备的位置偏移；根据所述初始可信位置和所述位置偏移确定所述电子设备的绝对位置，通过利用电子设备上的加速度计和陀螺仪采集的数据计算，实现了在GPS盲区空间辅助的电子电设备实现精准定位，且定位方法简单快捷，提高了定位效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为一个实施例中空间辅助的电子设备定位方法的流程图；

图2为一个实施例中运动位移计算方法的流程图；

图3为一个实施例中运动方向角确定方法的流程图；

图4为另一个实施例中空间辅助的电子设备定位方法的流程图；

图5为又一个实施例中运动方向角确定方法的流程图；

图6为一个实施例中空间辅助的电子设备定位装置的结构框图；

图7为一个实施例中计算机设备的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，在一个实施例中，提供了一种空间辅助的电子设备定位方法，该空间辅助的电子设备定位方法应用于电子设备，电子设备安装有加速度计和陀螺仪，该电子设备可以是手机或者车载设备等。该空间辅助的电子设备定位方法具体包括以下步骤：

步骤102，获取电子设备在非GPS盲区的初始位置。

具体地，电子设备包括加速度计和陀螺仪，其中，加速度计是惯性导航和惯性制导系统的基本测量元件之一，安装于运动载体的内部，可以用来测量载体的运动加速度，陀螺仪是用于测量角度或维持方向的设备，并判别物体的运动状。本实施例中的陀螺仪可以是三轴陀螺仪，也可以是六轴陀螺仪，作为本实施例中的优选，选取六轴陀螺仪，以提高角速度的精度。

其中，初始位置是指点在设备在非GPS盲区，即有GPS信号的最后一个GPS可信位置，用于作为进行空间辅助定位的参考位置。具体地，利用GPS获取该初始位置，并发送至电子设备。

步骤104，在电子设备进入GPS盲区的情况下，获取加速度计在每个预设时段采集的加速度，并获取陀螺仪在每个预设时段采集的角速度。

其中，GPS盲区是指无法通过GPS进行定位的区域，当电子设备未接收到定位信息时，确定电子设备进入GPS盲区。然后，实时获取加速度计在每个预设时段采集的加速度，并获取陀螺仪在每个预设时段采集的角速度，其中的预设时段是指一个固定的时间间隔，如0.5S(秒)、1S等。可以理解地，通过持续获取每个预设时段的加速度和角速度，以便后续对各个预设时段的加速度和角速度进行统计分析，减少了加速度计或者陀螺仪因抖动产生的误差，提高加速度和角速度的准确性。

步骤106，针对各个预设时段，基于加速度、角速度计算电子设备的运动位移。

其中，运动位移是指利用电子设备的运动载体在各个预设时段的运动位移。具体地，利用该角速度可以确定电子设备的运动方向，利用加速度和预设时段对应的运动时间，可以确定在预设时段的运动距离，根据运动方向和运动距离，即可确定运动位移。

步骤108，基于各个预设时段对应的运动位移确定电子设备的位置偏移。

其中，运动偏移是指电子设备与初始位置之间偏离的运动位移，具体地，可以将各个时段的运动位移进行累加计算，得到位置偏移。

步骤110，根据初始可信位置和位置偏移确定电子设备的绝对位置。

具体地，将初始可信位置按照位置偏移进行校正，从而得到绝对位置，由于该位置偏移是通过持续获取各个预设时段的加速度和角速度进行计算，充分考虑了电子设备的实时角速度和加速度的变化对偏移位移计算的影响，并且减少了加速度计或者陀螺仪因抖动产生的误差，大大提高了绝对位置计算的精度。可以理解地，本实施例中，通过利用电子设备的空间变化信息，无需借助GPS，实现了对电子设备的精准定位，节省了定位成本，具有广泛的适应性。

上述空间辅助的电子设备定位方法，通过获取电子设备在非GPS盲区的初始位置，在电子设备进入GPS盲区的情况下，获取加速度计在每个预设时段采集的加速度，并获取陀螺仪在每个预设时段采集的角速度；针对各个预设时段，基于加速度、角速度计算电子设备的运动位移；基于各个预设时段对应的运动位移确定电子设备的位置偏移；根据初始可信位置和位置偏移确定电子设备的绝对位置，通过利用电子设备的空间变化信息，无需借助GPS，实现了对电子设备的精准定位，节省了定位成本，具有广泛的适应性。

如图2所示，在一个实施例中，针对各个预设时段，基于加速度、角速度计算电子设备的运动位移，包括：

步骤106A，根据角速度确定电子设备的运动方向角；

步骤106B，基于运动方向角、预设时段对应的时长和预设时段对应的加速度，利用预设的位移公式计算运动位移。

在这个实施例中，可以根据陀螺仪在多个时刻采集的角速度以及采样时间，计算得到电子设备的运动方向角，然后利用预设的位移计算公式如s＝0.5a*t

在一个实施例中，基于各个预设时段的运动位移确定电子设备的位置偏移，包括：将各个预设时段的运动位移进行重积分，得到位置偏移。

在这个实施例中，将各个预设时段的运动位移进行二次积分，实现累加，得到位置偏移。

如图3所示，在一个实施例中，根据角速度确定电子设备的运动方向角，包括：

步骤106A1，基于预设的采样间隔将预设时段划分为多个采样时刻；

步骤106A2，获取各个采样时刻的角速度；

步骤106A3，基于采样间隔、采样时刻的数量以及各个采样时刻的角速度计算运动方向角。

在这个实施例中，将每个采样时刻累计的旋转角度对圆周取余后，即为运动方向角。更具体地，采用如下公式计算

如图4所示，在一个实施例中，在针对各个预设时段，基于加速度、角速度计算电子设备的运动位移之后，还包括：

步骤112，构建标准坐标系，基于运动位移确定各个预设时段在标准坐标系的坐标点；

步骤114，连接坐标点，生成电子设备的运动轨迹。

在这个实施例中，标准坐标系可以是三维坐标系，也可以是平面坐标系，当标准坐标系为三维坐标系时，其对应的轨迹即为三维立体空间中的轨迹，当标准坐标系为平面坐标系时，其对应的轨迹即为二维空间中的轨迹。具体地，将运动位移分解为二维(X轴和Y轴)或者三维(X轴、Y轴和Z轴)方向上的坐标点，然后连接各个预设时段的坐标点，生成电子设备的运动轨迹。

在一个实施例中，在针对各个预设时段，基于加速度、角速度计算电子设备的运动位移之前，还包括：对加速度和角速度进行滤波处理。

具体地，滤波处理包括平滑滑动滤波方法、卡尔曼滤波算法等，通过对加速度和角速度进行滤波处理，以滤除加速度和角速度的随机误差，进一步提高加速度和角速度的准确性。

如图5所示，在一个实施例中，根据角速度确定电子设备的运动方向角，包括：

步骤106A4，基于角速度，采用四元数法计算旋转矩阵；

步骤106A5，根据旋转矩阵确定运动方向角。

其中，四元数是一个空间的矢量，具体地，根据角速度建立四元数的微分方程，然后解算微分方程的四个元，即可得到旋转矩阵，根据旋转矩阵确定运动方向角。

如图6所示，在一个实施例中，提出了一种空间辅助的电子设备定位装置，所述装置包括：

获取模块602，用于获取所述电子设备在非GPS盲区的初始位置；

采集模块604，用于在所述电子设备进入GPS盲区的情况下，获取所述加速度计在每个预设时段采集的加速度，并获取所述陀螺仪在每个所述预设时段采集的角速度；

计算模块606，用于针对各个所述预设时段，基于所述加速度、所述角速度计算所述电子设备的运动位移；

确定模块608，用于基于各个所述预设时段对应的运动位移确定所述电子设备的位置偏移；

定位模块610，用于根据所述初始可信位置和所述位置偏移确定所述电子设备的绝对位置。

在一个实施例中，所述计算模块包括：

第一确定单元，用于根据所述角速度确定所述电子设备的运动方向角；

第一计算单元，用于基于所述运动方向角、所述预设时段对应的时长和所述预设时段对应的加速度，利用预设的位移公式计算所述运动位移。

在一个实施例中，所述确定模块包括：第二计算单元，用于将各个所述预设时段的所述运动位移进行重积分，得到所述位置偏移。

在一个实施例中，所述第一确定单元包括：

划分子单元，用于基于预设的采样间隔将所述预设时段划分为多个采样时刻；

获取子单元，用于获取各个采样时刻的角速度；

第一计算子单元，用于基于所述采样间隔、采样时刻的数量以及各个采样时刻的角速度计算所述运动方向角。

在一个实施例中，该空间辅助的电子设备定位装置还包括：

构建模块，用于构建标准坐标系，基于所述运动位移确定各个所述子时段在所述标准坐标系的坐标点；

生成模块，用于连接所述坐标点，生成所述电子设备的运动轨迹。

在一个实施例中，该空间辅助的电子设备定位装置还包括：滤波模块，用于对所述加速度和所述角速度进行滤波处理。

在一个实施例中，所述第一确定单元还包括：

第二计算子单元，用于基于所述角速度，采用四元数法计算旋转矩阵；

确定子单元，用于根据所述旋转矩阵确定所述运动方向角。

图7示出了一个实施例中计算机设备的内部结构图。该计算机设备具体可以是服务器，所述服务器包括但不限于高性能计算机和高性能计算机集群。如图7所示，该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现空间辅助的电子设备定位方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行空间辅助的电子设备定位方法。本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，本申请提供的空间辅助的电子设备定位方法可以实现为一种计算机程序的形式，计算机程序可在如图7所示的计算机设备上运行。计算机设备的存储器中可存储组成空间辅助的电子设备定位装置的各个程序模板。比如，获取模块602，采集模块604，计算模块606，确定模块608，定位模块610。

一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如下步骤：获取所述电子设备在非GPS盲区的初始位置；在所述电子设备进入GPS盲区的情况下，获取所述加速度计在每个预设时段采集的加速度，并获取所述陀螺仪在每个所述预设时段采集的角速度；针对各个所述预设时段，基于所述加速度、所述角速度计算所述电子设备的运动位移；基于各个所述预设时段对应的运动位移确定所述电子设备的位置偏移；根据所述初始可信位置和所述位置偏移确定所述电子设备的绝对位置。

在一个实施例中，针对各个所述预设时段，基于所述加速度、所述角速度计算所述电子设备的运动位移，包括：根据所述角速度确定所述电子设备的运动方向角；基于所述运动方向角、所述预设时段对应的时长和所述预设时段对应的加速度，利用预设的位移公式计算所述运动位移。

在一个实施例中，基于各个预设时段的运动位移确定所述电子设备的位置偏移，包括：将各个所述预设时段的所述运动位移进行重积分，得到所述位置偏移。

在一个实施例中，根据所述角速度确定所述电子设备的运动方向角，包括：基于预设的采样间隔将所述预设时段划分为多个采样时刻；获取各个采样时刻的角速度；基于所述采样间隔、采样时刻的数量以及各个采样时刻的角速度计算所述运动方向角。

在一个实施例中，在所述针对各个所述预设时段，基于所述加速度、所述角速度计算所述电子设备的运动位移之后，还包括：构建标准坐标系，基于所述运动位移确定各个所述子时段在所述标准坐标系的坐标点；连接所述坐标点，生成所述电子设备的运动轨迹。

在一个实施例中，在所述针对各个所述预设时段，基于所述加速度、所述角速度计算所述电子设备的运动位移之前，还包括：对所述加速度和所述角速度进行滤波处理。

在一个实施例中，根据所述角速度确定所述电子设备的运动方向角，包括：基于所述角速度，采用四元数法计算旋转矩阵；根据所述旋转矩阵确定所述运动方向角。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如下步骤：获取所述电子设备在非GPS盲区的初始位置；在所述电子设备进入GPS盲区的情况下，获取所述加速度计在每个预设时段采集的加速度，并获取所述陀螺仪在每个所述预设时段采集的角速度；针对各个所述预设时段，基于所述加速度、所述角速度计算所述电子设备的运动位移；基于各个所述预设时段对应的运动位移确定所述电子设备的位置偏移；根据所述初始可信位置和所述位置偏移确定所述电子设备的绝对位置。

在一个实施例中，针对各个所述预设时段，基于所述加速度、所述角速度计算所述电子设备的运动位移，包括：根据所述角速度确定所述电子设备的运动方向角；基于所述运动方向角、所述预设时段对应的时长和所述预设时段对应的加速度，利用预设的位移公式计算所述运动位移。

在一个实施例中，基于各个预设时段的运动位移确定所述电子设备的位置偏移，包括：将各个所述预设时段的所述运动位移进行重积分，得到所述位置偏移。

在一个实施例中，根据所述角速度确定所述电子设备的运动方向角，包括：基于预设的采样间隔将所述预设时段划分为多个采样时刻；获取各个采样时刻的角速度；基于所述采样间隔、采样时刻的数量以及各个采样时刻的角速度计算所述运动方向角。

在一个实施例中，在所述针对各个所述预设时段，基于所述加速度、所述角速度计算所述电子设备的运动位移之后，还包括：构建标准坐标系，基于所述运动位移确定各个所述子时段在所述标准坐标系的坐标点；连接所述坐标点，生成所述电子设备的运动轨迹。

在一个实施例中，在所述针对各个所述预设时段，基于所述加速度、所述角速度计算所述电子设备的运动位移之前，还包括：对所述加速度和所述角速度进行滤波处理。

在一个实施例中，根据所述角速度确定所述电子设备的运动方向角，包括：基于所述角速度，采用四元数法计算旋转矩阵；根据所述旋转矩阵确定所述运动方向角。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。