[发明专利]一种传感器辅助定位终端进行定位的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感器辅助定位终端进行定位的系统及方法。

背景技术

GPS全球定位系统是一种成熟而广泛的应用，其基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据计算出接收机的精确位置信息。但是，GPS定位系统的使用有其具体局限性，如在卫星信号微弱，或者因环境限制无法获取足够卫星信息等情况下，则无法完成定位。

具备GPS功能的手持终端利用卫星信号进行实时定位并上报主控台，在卫星信号极弱或无法获取卫星信号的隧道、高架桥下，城市高建筑群、峡谷、树林等环境中，会出现“失锁”的情况，GPS无法工作，使得主控台对手持终端位置信息的实时监控无法正常进行，移动终端属于“失踪”状态，不便于实时监控和管理，而且可能存在一定安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可在GPS定位单元无法正常工作的情况下，利用陀螺仪、加速计、磁力仪和高度计等传感器实时采集终端运动状态及位置信息以辅助终端进行定位的，计算方法简单实用，定位误差小、定位准确度较高，可有效保证服务器始终能获取被控手持移动终端位置信息的传感器辅助定位终端进行定位的系统及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种传感器辅助定位终端进行定位的系统，定位终端固定安装于被控移动物上，定位终端包括GPS定位单元、主控器和无线通信单元，GPS定位单元由GPS天线和GPS定位模块组成，无线通信单元由通信天线和移动通信模块组成，GPS定位模块的一端连接GPS天线，另一端与主控器相连；移动通信模块的一端连接通信天线，另一端与主控器相连，它还包括传感器单元，传感器单元由至少一个传感器组成，各传感器分别通过总线与主控器连接，总线优选为I2C总线。 

传感器单元由陀螺仪、加速计、磁力仪和高度计组成。

一种传感器辅助定位终端进行定位的方法，它包括以下步骤：

A：GPS定位单元根据接收的卫星定位数据计算处理得到定位终端的经纬度信息；

B：经纬度信息经主控器转发给移动通信单元；

C：移动通信单元将经纬度信息由移动通信网络发送至服务器；

它还包括一个在GPS定位单元无法正常工作的情况下，传感器单元辅助定位终端进行定位的步骤。

本发明所述的传感器单元辅助定位终端进行定位的步骤包括以下步骤：

a：传感器单元根据各传感器采集的终端状态信息计算处理得到定位终端实时的立体空间位置信息；

b：立体空间位置信息经主控器转发给移动通信单元；

c：移动通信单元将立体空间位置信息由移动通信网络发送至服务器。

步骤a包括以下子步骤：

S1：将定位终端固定安装在被控移动物上并进行校准； 

S2：参考磁力仪标识的南北极方向建立坐标系，以失锁点作为坐标原点；

S3：获取定位终端失锁前的运动速度；

S4：校准磁力仪，使磁力仪的原始位置与定位终端的运动方向一致；

S5：失锁后，取从坐标原点到位置f1的一小段距离，将定位终端在这一小段距离内做的运动近似为直线运动，由磁力仪读出其经度偏移角度；

S6：由加速度计读出定位终端在位置f1的加速度值，结合失锁前的运动速度及这一小段距离的运动时间，得出定位终端实际运动距离，再结合坐标原点的经纬度信息，计算出位置f1的经纬度信息；

S7：依据陀螺仪和磁力仪的测量结果判断终端是否做近似直线运动，在做近似直线运动过程中，陀螺仪不断检测终端与原运动方向的偏向，作为一个随时间递增的累积角度偏移量，磁力仪不断检测终端与地理南北极的偏向，根据原运动方向计算得到终端与原运动方向的偏向，作为一个随时间变化的瞬态角度偏移量，当累积角度偏移量和瞬态角度偏移量同时达到一定阀值时，判定终端不再做近似直线运动；

S8：将被判断为不再做近似直线运动的位置f2作为下一小段距离近似直线运动的起点，定位终端在位置f1到位置f2之间运动仍为近似直线运动，根据步骤S2～S6所记载的方法计算出位置f2的经纬度信息； 

S9：以位置f2作为坐标原点建立同样的坐标系，根据步骤S2～S8所记载的方法，直到计算获得失锁过程中定位终端所有位置的经纬度信息为止；

S10：由高度计采集定位终端所处环境的大气压强，以海平面作为参考点，计算得到定位终端所处的海拔高度信息；

S11：计算获得定位终端的经纬度和高度的立体空间信息。