地磁室内定位基准图数据采集的方法与装置

摘要

本发明提供一种用于地磁室内定位基准图数据采集的方法与装置，其包括，获取待采集室内空间的空间坐标数据并将其上传至数据库中；在所述空间坐标数据中选取一点作为起始点，驱动数据采集装置在所述待采集室内空间内移动并采集移动路径上的地磁数据值和相对应的空间坐标值，并将所述地磁数据值和所述空间坐标值绑定并上传至数据库中；预先设定一地磁数据阈值，当所述地磁数据值大于所述地磁数据阈值时，将所述地磁数据值标记为异常地磁数据值。本发明提供的地磁室内定位基准图数据采集方法与装置，可以自动获取室内空间三维地磁数据信息，从而为地磁室内定位提供匹配基准图，使室内空间地磁数据采集更加高效化，智能化。

说明书

技术领域

本发明属于室内三维地磁数据获取领域，特别涉及一种地磁室内定位基 准图数据采集的方法与装置。

背景技术

智慧城市的发展势必要考虑室内空间信息，但是现在掌握的室内信息很 少，阻碍了智慧城市的发展进程。将室内和室外的信息完美融合，是智慧城 市的发展趋势。因大多数用户87～90％的时间在室内，GNSS信号无法被直 接获取，用户在室内无法精确定位。所以对室内位置信息的获取是至关重要 的。在诸多可以提供室内定位信息的技术中，利用地磁定位的优势在于无需 布设定位信息源，成本较低，广泛适用于大型建筑。

地磁定位技术主要是利用地磁传感器装置，采集室内的三维地磁数据， 经计算机处理后生成地磁基准图，用来地磁室内定位。地磁场源于地球内部， 比较稳定，受外界影响较小，理论上说，地球上任意的一个点地磁数据都不 同，甚至在同一地点上，海拔高度不同，地磁数据也不相同，这便为地磁定 位提供了理论依据。该技术的优点：无需额外的铺设定位辅助设施，并且有 定位准确，功耗低，无污染等特点。

目前，使用的地磁传感装置需要在人为遥控下完成室内三维地磁数据的 采集，因此在大量数据采集的过程中，需要消耗大量的时间和人力，不利于 大量地磁数据的采集。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种地磁室内定位基准图数据采集方 法与装置，其目的是提供一种既能通过人为遥控数据采集装置的移动过程， 来采集待采集室内空间地磁数据的方法和装置，又能够根据待采集室内空间 的图形数据的尺寸信息和障碍物空间坐标值生成一预定规划路径，数据采集 装置按照所述预定规划路径移动并采集所述待采集室内空间内的地磁数据的 方法和装置。

本发明的另一个目的在于，在所述数据库中预存有一地磁数据阈值，根 据所述地磁数据阈值对采集到的地磁数据值进行校验。

本发明的其中一个目的是提供一种地磁室内定位基准图数据采集的方 法，其包括：

获取待采集室内空间的空间坐标数据并将其上传至数据库中；

在所述空间坐标数据中选取一点作为起始点，驱动数据采集装置在所述 待采集室内空间内移动并采集移动路径上的地磁数据值和相对应的空间坐标 值，并将所述地磁数据值和所述空间坐标值绑定并上传至数据库中；

预先设定一地磁数据阈值，当所述地磁数据值大于所述地磁数据阈值时， 将所述地磁数据值标记为异常地磁数据值。

优选的是，所述的地磁室内定位基准图数据采集的方法中，还包括：

获取所述待采集室内空间图形数据中的尺寸信息并将其上传至所述数据 库中；

控制器根据所述尺寸信息和所述起始点生成一预定规划路径，驱动所述 数据采集装置沿所述预定规划路径移动并采集所述预定规划路径上的地磁数 据值和相对应的空间坐标值。

优选的是，所述的地磁室内定位基准图数据采集的方法中，生成所述预 定规划路径的过程为：

当所述预定规划路径中存在有障碍物时，所述控制器从所述数据库中调 取障碍物空间坐标值，所述控制器根据所述障碍物空间坐标值生成避让所述 障碍物的避让路线；所述控制器将所述避让路径替换至所述预定规划路径中 的相应位置处，生成可避让所述障碍物的预定规划路径。

优选的是，所述的地磁室内定位基准图数据采集的方法中，当所述空间 坐标值不在所述预定规划路径上时，所述控制器根据一校准路径驱动所述数 据采集装置回归到所述预定规划路径上；所述校准路径生成过程为：

从所述数据库中调取所述空间坐标值和所述预定规划路径，将所述空间 坐标值和所述预定规划路径上的相应位置进行比对，生成所述校准路径。

优选的是，所述的地磁室内定位基准图数据采集的方法中，所述数据采 集装置包括一测距传感器，所述测距传感器用于测量其与障碍物之间的距离 值并将其上传至所述数据库中；

所述数据库中还预先存有一安全值；

当所述距离值≤所述安全值时，所述控制器控制驱动所述数据采集装置 转向；直至所述距离值＞所述安全值时，所述控制器根据所述校准路径驱动 所述数据采集装置回归到所述预定规划路径上。

优选的是，所述的地磁室内定位基准图数据采集的方法中，当多个所述 地磁数据值大于所述地磁数据阈值时，更新所述地磁数据阈值并将更新后的 地磁数据阈值上传至所述数据库中。

本发明的另一目的是提供一种地磁室内定位基准图数据采集装置，其特 征在于，其包括：

数据库，其存储有待采集室内空间的空间坐标数据和一地磁数据阈值；

控制器，其用于向驱动模块发送移动命令；所述控制器从所述数据库中 调取所述空间坐标数据，并从所述空间坐标数据中选取一点作为移动命令的 起始点；

驱动模块，其接收所述控制器的移动命令，并驱动数据采集装置按照所 述移动命令移动；

所述数据采集模块，其包括一地磁传感器；所述地磁传感器在所述数据 采集模块移动的过程中采集移动路径上的地磁数据值和相对应的空间坐标 值，并将所述地磁数据值和所述空间坐标值绑定上传至数据库；

数据校准模块，从所述数据库中调取所述地磁数据值和所述地磁数据阈 值，并对所述地磁数据值和所述地磁数据阈值进行比较，将大于所述地磁数 据阈值的所述地磁数据值标记为异常地磁数据值。

优选的是，所述的地磁室内定位基准图数据采集装置中，所述控制器可 预先生成一预定规划路径，所述控制器根据所述预定规划路径向所述驱动模 块发送移动命令；所述预定规划路径的生成过程为：

所述数据库中还预存有所述待采集室内空间图形数据中的尺寸信息；

所述控制器从所述数据库中调取所述尺寸信息和所述起始点的空间坐标 生成一预定规划路径并将所述预定规划路径上传至所述数据库中；

当所述预定规划路径中存在有障碍物时，所述控制器从所述数据库中调 取障碍物空间坐标值，所述控制器根据所述障碍物空间坐标值生成避让所述 障碍物的避让路线；所述控制器将所述避让路径替换至所述预定规划路径中 的相应位置处，生成可避让所述障碍物的预定规划路径。

优选的是，所述的地磁室内定位基准图数据采集装置中，还包括一路径 校准模块；

所述路径校准模块从所述数据库中调取所述空间坐标值和所述预定规划 路径，并将所述空间坐标值与所述预定规划路径进行比对；当所述空间坐标 值不在所述预定规划路径上时，所述路径校准模块根据所述空间坐标值和所 述预定规划路径上的相应位置的空间坐标值生成一校准路径并将所述校准路 径上传至所述控制器中；

所述控制器接收所述校准路径并根据所述校准路径向所述驱动模块发送 校准命令；

所述驱动模块接收所述校准命令并驱动所述数据采集模块回归至所述预 定规划路径上。

优选的是，所述的地磁室内定位基准图数据采集装置中，所述数据采集 装置还包括一避让障碍物模块；所述避让障碍物模块包括一测距传感器，所 述测距传感器用于测量其与障碍物之间的距离值并将其上传至数据库中；

所述数据库中还预先存有一安全值；

所述避让障碍物模块从所述数据库中调取所述距离值和所述安全值，执 行对所述距离值和所述安全值进行比较的操作，当所述距离值≤所述安全值 时，所述避让障碍物模块向所述控制器发送避让信号；

所述控制器接收所述避让信号，并将所述避让信号转化为转向命令发送 至所述驱动模块；

所述驱动模块驱动所述数据采集模块避让所述障碍物。

本发明的有益效果如下：

1、所述的地磁室内定位基准图数据采集的方法，根据待采集室内空间的 图形数据的具体尺寸信息和障碍的空间坐标值生成一预定规划路径，数据采 集装置按照所述预定规划路径自动移动并完成所述待采集室内空间内的地磁 数据的采集，不需要人为遥控，节省人力和时间，快速完成大量室内空间地 磁数据的采集。

2、所述的地磁室内定位基准图数据采集的方法，通过预存一地磁数据阈 值，来对所述数据采集装置采集到的地磁数据进行校准，确保所述数据采集 装置采集的地磁数据的准确性。

3、所述的地磁室内定位基准图数据采集的方法，本方法通过判断所述数 据采集装置的实际移动路径是否与所述预定规划路径相同，当所述实际路径 与所述预定规划路径不相同时，指导所述数据采集装置回归至预定规划路径 上，保证所述数据采集转置自动移动的实际路径与所述预定规划路径相同。

4、所述的地磁室内定位基准图数据采集的方法，所述数据采集装置在一 自动移动的过程中感测存在阻碍所述数据采集装置移动的障碍物，所述控制 器指导所述数据采集装置转向绕开所述障碍物，以确保所述数据采集装置的 自动移动的过程中能够避让障碍物，顺利完成地磁数据采集工作。

5、所述的地磁室内定位基准图数据采集装置，结构简单，运转快速，具 有较强的可操作性。

附图说明

图1为本发明所述的地磁室内定位基准图数据采集的方法的流程图；

图2为本发明其中一个实施例所述的地磁室内定位基准图数据采集的方 法的流程图；

图3为本发明所述地磁室内定位基准图数据采集装置的结构示意图；

图4为本发明其中一个实施例所述地磁室内定位基准图数据采集装置的 结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照 说明书文字能够据以实施。

本发明公开了一种地磁室内定位基准图数据采集的方法，如图1所示， 该方法至少包括如下步骤：

获取待采集室内空间的图形数据的空间坐标数据并将其上传至数据库 中；

在所述空间坐标数据中选取一点作为起始点，驱动数据采集装置在所述 待采集室内空间内移动并采集移动路径上的地磁数据值和相对应的空间坐标 值，并将所述地磁数据值和所述空间坐标值绑定并上传至数据库中；可以根 据室内环境复杂程度布设一定数量的已知点(至少一个)，利用现有资料或实 测数据，如建筑物平面图、控制点坐标等，得到已知点信息，主要包括已知 点坐标，已知点磁场数据等；所述数据采集装置以其中一个已知点作为起始 点开始移动，实时地获取和监控地磁数据值和其对应的空间坐标值，利用无 线信号(蓝牙)建立所述数据采集装置与所述数据库之间的通信，实时地将所述 三维地磁数据值和其对应的空间坐标值上传至所述数据库中。本方法中操作 人员通过所无线信号(蓝牙)技术遥控所述数据采集装置在待采集室内空间的 移动，控制所述数据采集装置的移动路径，所述数据采集装置采集其移动路 径上的地磁数据值。所述数据采集装置包括地磁传感器、加速度计和陀螺仪， 其具体功能如表1所示：

表1

预先设定一地磁数据阈值，当所述地磁数据值大于所述地磁数据阈值时， 将所述地磁数据值标记为异常地磁数据值。根据室内实际情况(建筑物类型， 内部结构，铁磁性物质分布等)设定地磁数据阈值，并存储在所述数据库中； 所述数据采集装置将采集到的地磁数据值上传至所述数据库中；在地磁数据 采集过程中，一旦所述地磁数据值高于所述地磁数据阈值，则对该点地磁数 据值标记为异常地磁数据值，记录该点地磁数据值所对应的空间坐标值和地 磁数据值，在后续的数据检核中，对异常地磁数据值进行复测及改正；如果 不存在异常值，将地磁数据值保存在数据库中。

如图2所示，本发明其中一个实施例所述的地磁室内定位基准图数据采 集的方法中，还包括：

获取所述待采集室内空间图形数据中的尺寸信息并将其上传至所述数据 库中；

控制器根据所述尺寸信息生成一以所述起始点作为起点的预定规划路 径，驱动所述数据采集装置沿所述预定规划路径移动并采集所述预定规划路 径上的地磁数据值和相对应的空间坐标值，所述数据采集装置将其采集到的 所述地磁数据值和所述空间坐标值上传至所述数据库中；同时，预先设定一 地磁数据阈值，当所述地磁数据值大于所述地磁数据阈值时，将所述地磁数 据值标记为异常地磁数据值。

所述控制器生成所述预定规划路径后，所述控制器将所述预定规划路径 与所述待采集室内空间的空间坐标数据进行比对，判断所述预定规划路径中 是否存在阻碍所述数据采集装置移动的障碍物。当所述预定规划路径中存在 有所述障碍物时，控制器从所述数据库中调取障碍物空间坐标值并根据所述 障碍物空间坐标值生成避让所述障碍物的避让路线；所述控制器将所述避让 路径替换至所述预定规划路径中的相应位置处，生成可避让所述障碍物的预 定规划路径。

同时，所述待采集室内空间中还可能摆设有其他摆设物件，而这些摆设 物件因为使用需要而人为摆设的，所述摆设物件的空间坐标数据在所述待采 集室内空间的空间坐标数据没有记录，因此所述数据采集装置按照避让所述 障碍物的预定规划路径移动时，无法避让这些摆设物件。为了能够让所述数 据采集装置在所述预定规划路径中移动的过程中能够避让这些摆设物件，在 所述数据库中还预先存有一安全值，所述数据采集装置包括一测距传感器其 用于测量其与障碍物之间的距离值并将所述距离值上传至所述数据库中；当 所述距离值≤所述安全值时，所述控制器控制驱动所述数据采集装置转向来 避让所述障碍物；直至所述距离值＞所述安全值时，所述控制器根据所述校 准路径驱动所述数据采集装置回归到所述预定规划路径上。

此外，为确保所述数据采集装置的实际移动路径与所述预定规划路径相 一致，从所述数据库中调取所述空间坐标值和所述预定规划路径，并判断所 述空间坐标值对应的空间位置是否在所述预定规划路径上。当所述空间坐标 值对应的空间位置不在所述预定规划路径上时，根据所述空间坐标值与所述 预定规划路径的相应位置生成一校准路径，根据所述校准路径指导所述数据 采集装置回归至所述预定规划路径上。

本发明中所述数据采集装置能够按照预定规划路径移动，并且在移动的 过程中能够通过转向偏离所述预定规划路径的方式来避让障碍物，自动完成 采集待采集室内空间地磁数据的工作。

本发明公开了一种地磁室内定位基准图数据采集装置，如图3所示，其 包括：

数据库，其存储有待采集室内空间的空间坐标数据和一地磁数据阈值；

控制器，其用于向驱动模块发送移动命令；所述控制器从所述数据库中 调取所述空间坐标数据，并从所述空间坐标数据中选取一点作为移动命令的 起始点；

驱动模块，其接收所述控制器的移动命令，并驱动数据采集装置按照所 述移动命令移动；

所述数据采集模块，其包括一地磁传感器；所述地磁传感器在所述数据 采集模块移动的过程中采集移动路径上的地磁数据值和相对应的空间坐标 值，并将所述地磁数据值和所述空间坐标值绑定上传至数据库；

数据校准模块，从所述数据库中调取所述地磁数据值和所述地磁数据阈 值，并对所述地磁数据值和所述地磁数据阈值进行比较，将大于所述地磁数 据阈值的所述地磁数据值标记为异常地磁数据值。

本发明中所述数据采集装置可以在操作人员遥控下移动来采集其移动路 径上的地磁数据，并通过所述数据校准模块中的所述地磁数据阈值对采集到 的所述地磁数据进行校验。

同时，本发明所述控制器可预先生成一预定规划路径，所述数据采集装 置又可以在所述驱动装置的驱动下按照所述预定规划路径移动，采集所述预 定规划路径上的地磁数据值；

所述预定规划路径的生成过程为：所述数据库中还预存有所述待采集室 内空间图形数据中的尺寸信息；所述控制器从所述数据库中调取所述尺寸信 息和所述起始点的空间坐标生成一预定规划路径并将所述预定规划路径上传 至所述数据库中；

在所述待采集室内空间中，存在一些如柱子、拐角等可能阻碍所述数据 采集装置按照所述预定规划路径移动的障碍物，并且这些障碍物是依据待采 集室内空间的建筑图纸或建筑数据所设置的，因此可以通过所述待采集室内 空间的空间数据中得到这些障碍物的空间坐标。当所述预定规划路径中存在 有障碍物时，所述控制器从所述数据库中调取障碍物空间坐标值，所述控制 器根据所述障碍物空间坐标值生成避让所述障碍物的避让路线；所述控制器 将所述避让路径替换至所述预定规划路径中的相应位置处，生成可避让障碍 物的预定规划路径。所述数据采集装置按照所述可避让障碍物的预定规划路 径移动，即可以在其智能采集地磁数据的过程中避开如柱子、拐角等阻碍其 前进的障碍物。

所述的地磁室内定位基准图数据采集装置中，为了确保所述数据采集装 置的实际移动路径与所述预定规划路径相一致，还设置一路径校准模块；当 所述数据采集装置的实际移动路径与所述预定规划路径不相符时，所述路径 校准模块指导所述数据采集转置回归至所述预定规划路径上来。

所述路径校准模块从所述数据库中调取所述空间坐标值和所述预定规划 路径，并将所述空间坐标值与所述预定规划路径进行比对；当所述空间坐标 值不在所述预定规划路径上时，所述路径校准模块根据所述空间坐标值和所 述预定规划路径上的相应位置的空间坐标值生成一校准路径并将所述校准路 径上传至所述控制器中；

所述控制器接收所述校准路径并根据所述校准路径向所述驱动模块发送 校准命令；

所述驱动模块接收所述校准命令并驱动所述数据采集模块回归至所述预 定规划路径上。

此外，所述的地磁室内定位基准图数据采集装置中，所述待采集室内空 间中还可能因为使用需要摆设一些如柜子、灭火器箱等不易挪动的设施，当 所述数据采集装置按照所述预定规划路径移动或所述可避让障碍物的预定规 划路径移动时也无法避让这些设施，因此所述数据采集装置还包括一避让障 碍物模块；所述避让障碍物模块包括一测距传感器，所述测距传感器用于测 量其与障碍物之间的距离值并将其上传至数据库中；

所述数据库中还预先存有一安全值；

所述避让障碍物模块从所述数据库中调取所述距离值和所述安全值，执 行对所述距离值和所述安全值进行比较的操作，当所述距离值≤所述安全值 时，所述避让障碍物模块向所述控制器发送避让信号；

所述控制器接收所述避让信号，并将所述避让信号转化为转向命令发送 至所述驱动模块；

所述驱动模块驱动所述数据采集模块避让所述障碍物。

本发明还公开了一种地磁室内定位基准图数据采集装置，如图4所示， 其包括：

电脑1，所述电脑1某一存储空间作为数据库，存储有待采集室内空间 的空间坐标数据、一地磁数据阈值、所述待采集室内空间图形数据中的尺寸 信息和一安全值；

所述电脑中安装有用于向驱动模块发送移动命令的控制器，所述控制器 通过蓝牙无线通信将所述移动命令发送至所述驱动模块；所述控制器从所述 数据库中调取所述空间坐标数据，并从所述空间坐标数据中选取一点作为移 动命令的起始点；所述控制器从所述数据库中调取所述尺寸信息和所述起始 点的空间坐标生成一以所述起始点为起点的预定规划路径，所述控制器通过 无线蓝牙装置向所述驱动装置发送按照所述预定规划路径移动的移动命令。

同时，在所述待采集室内空间中，存在一些如柱子、拐角等可能阻碍所 述数据采集装置按照所述预定规划路径移动的障碍物，并且这些障碍物是依 据待采集室内空间的建筑图纸或建筑数据所设置的，因此可以通过所述待采 集室内空间的空间数据中得到这些障碍物的空间坐标。所述控制器从所述数 据库中调取障碍物空间坐标值，判断所述障碍物是否在阻碍所述数据采集装 置按照所述预定规划路径移动，如果所述障碍物阻碍所述数据采集装置按照 所述预定规划路径移动，所述控制器根据所述障碍物空间坐标值生成避让所 述障碍物的避让路线并将所述避让路径替换至所述预定规划路径中的相应位 置处，生成可避让所述障碍物的预定规划路径。

所述数据采集模块设置在一四轮驱动装置上，所述四轮驱动装置上还设 置有一驱动模块3，所述驱动模块3为四个独立直流电机，任一所述直流电 机分别对四轮进行控制，驱动所述四轮驱动装置移动。所述四轮驱动装置上 设置一地磁传感器4；所述地磁传感器4在所述数据采集模块移动的过程中 采集移动路径上的地磁数据值和相对应的空间坐标值；所述四轮驱动装置上 安装有一无线通信装置5，所述数据采集模块将所述地磁数据值和所述空间 坐标值绑定并利用蓝牙无线通信上传至数据库；

电脑1还安装有用于校验地磁数据值的数据校准模块；所述数据校准模 块从所述数据库中调取所述地磁数据值和所述地磁数据阈值，并对所述地磁 数据值和所述地磁数据阈值进行比较，将大于所述地磁数据阈值的所述地磁 数据值标记为异常地磁数据值。

所述地磁室内定位基准图数据采集装置中，所述待采集室内空间中因使 用需要摆设一些不易挪动的柜子、消防栓等设施，而且这些设施的空间坐标 无法从所述待采集室内空间地磁数据中得到，所述预定规划路径无法避开所 述设施，这些设施可能阻碍所述数据采集模块的移动。因此，所述数据采集 模块还包括一避让障碍物模块，所述避让障碍物模块包括测距传感器6，所 述测距传感器6用于测量其与障碍物之间的最短距离，并将所述最短距离的 距离值上传至数据库中；所述避让障碍物模块从所述数据库中调取所述距离 值和所述安全值，执行对所述距离值和所述安全值进行比较的操作，当所述 距离值≤所述安全值时，所述避让障碍物模块向所述控制器发送避让信号； 所述控制器接收所述避让信号，并将所述避让信号转化为转向命令控制所述 数据采集模块避让所述障碍物。

所述地磁室内定位基准图数据采集装置中，为了确保所述数据采集模块 的实际移动路径与所述预定规划路径向一致，所述地磁室内定位基准图数据 采集装置还包括一路径校准模块，所述路径校准模块包括一惯性导航装置7 和一测速装置8，所述惯性导航装置7和所述测速装置8均设置在所述四轮 驱动装置上。所述路径校准模块从所述数据库中调取所述空间坐标值并将所 述空间坐标值与所述预定规划路径进行比对，当所述空间坐标值不在所述预 定规划路径上时，所述惯性导航装置7将所述空间坐标值和所述预定规划路 径上的相应位置进行比对生成一校准路径，同时，所述测速装置8获取移动 平台的车轮匝数，进一步测量所述四轮驱动装置行进的路程，所述测速装置 8辅助所述惯性导航装置7完成所述校准路径；所述惯性导航装置7将所述 校准路径上传至所述控制器中，所述控制器控制所述数据采集模块按照所述 校准路径移动至所述预定规划路径上。

尽管本发明的实施例已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式 中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域 的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围 所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。