專利名稱：一種三維空間定位移動(dòng)通信終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型關(guān)于移動(dòng)通信終端技術(shù)，特別是關(guān)于用于定位的移動(dòng)通信終端，具體
的講是一種三維空間定位移動(dòng)通信終端。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，可對(duì)自身當(dāng)前位置進(jìn)行定位的移動(dòng)通信終端，如GPS導(dǎo)航設(shè)備、 GPS手機(jī)等，通常只能采集自身的平面位置信息，而不能采集當(dāng)前的方向信息和所處三維空 間中的高度信息；也有些移動(dòng)通信終端可以采集自身的方向信息但是無(wú)法采集自身的平面 位置信息和所處三維空間中的高度信息。例如，GPS手機(jī)在進(jìn)行定位時(shí)，便無(wú)法區(qū)分終端所 處的空間高度，如果手持GPS手機(jī)的用戶處于立交橋上，則GPS手機(jī)只能采集到該用戶的平 面位置信息，而無(wú)法采集到用戶處于立交橋上還是立交橋下的高度信息。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種三維空間定位移動(dòng)通信終端，用以采集該移動(dòng)通信 終端在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的平面位置信息、方向信息及高度信息。 根據(jù)本實(shí)用新型的目的是，提供一種三維空間定位移動(dòng)通信終端，該移動(dòng)通信終 端包括空間位置信息采集裝置、方向信息采集裝置以及無(wú)線通信裝置；其中，空間位置信 息采集裝置和方向信息采集裝置分別與無(wú)線通信裝置相連接；空間位置信息采集裝置采集 所述移動(dòng)通信終端在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的平面位置信息和空間高度信息，并將采集的平面位置信 息和空間高度信息傳送給無(wú)線通信裝置；方向信息采集裝置采集移動(dòng)通信終端在現(xiàn)實(shí)環(huán)境 中的方向信息，并將采集的方向信息傳送給無(wú)線通信裝置；無(wú)線通信裝置將平面位置信息、 空間高度信息和方向信息無(wú)線輸出。 本實(shí)用新型實(shí)施例能夠?qū)嵤┇@取三維空間定位移動(dòng)通信終端在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的平 面位置信息、空間高度信息和方向信息，并將獲取的平面位置信息、空間高度信息和方向信 息無(wú)線輸出，以用于導(dǎo)航、空間位置映射等三維空間計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)，以及需要空間位置信 息支持的通信系統(tǒng)。

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例 或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅 是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提 下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本實(shí)用新型的三維空間定位移動(dòng)通信終端的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2為本實(shí)用新型的三維空間定位移動(dòng)通信終端的應(yīng)用示意圖； 圖3A至圖3D為本實(shí)用新型的三維空間定位移動(dòng)通信終端的方向示意圖； 圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例一的三維空間定位手機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖；[0011] 圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例一 圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例一 圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例二 圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例二
說(shuō)明書(shū)_
的三維空間定位手機(jī)的電路圖； 的三維空間定位手機(jī)的軟件構(gòu)成示意圖； 的三維空間定位手機(jī)的電路圖； 的三維空間定位手機(jī)的軟件構(gòu)成示意圖。
具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的 實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下 所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
如圖l所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的三維空間定位移動(dòng)通信終端100包括空間位置
信息采集裝置ioi，用于采集所述移動(dòng)通信終端在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的平面位置信息和空間高度
信息；方向信息采集裝置102，用于采集所述移動(dòng)通信終端在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的方向信息；無(wú)線
通信裝置103，用于將采集的平面位置信息、空間高度信息和方向信息無(wú)線輸出。 如圖2所示，三維空間定位移動(dòng)通信終端200可以與運(yùn)營(yíng)服務(wù)器201無(wú)線連接，三
維空間定位移動(dòng)通信終端200將采集的平面位置信息、空間高度信息和方向信息以無(wú)線方
式輸出給所述的運(yùn)營(yíng)服務(wù)器201 。運(yùn)營(yíng)服務(wù)器201根據(jù)獲取的空間位置信息，用以和運(yùn)營(yíng)服
務(wù)器201交互三維空間定位移動(dòng)通信終端200自身的空間位置及裝置200特定面當(dāng)前的指
向方向。 實(shí)現(xiàn)于導(dǎo)航、空間位置映射等三維空間計(jì)算機(jī)模擬業(yè)務(wù)，以及需要空間位置信息 支持的通信業(yè)務(wù)。 如圖3A所示，三維空間定位移動(dòng)通信終端可以是手機(jī)，三維空間定位移動(dòng)通信終 端的方向是指手機(jī)的某一特定面的指向方向。例如，可以定義圖3A中的終端側(cè)面所指向的 x方向?yàn)槭謾C(jī)方向、或終端正面所指向的y方向?yàn)槭謾C(jī)方向、或終端頂面所指向的z方向?yàn)?手機(jī)方向。 如圖3B所示，三維空間定位移動(dòng)通信終端方向可以是終端在二維平面中所指向 的x方向或y方向或z方向。 如圖3C所示，三維空間定位移動(dòng)通信終端方向可以是終端在三維空間中所指向 的x方向或y方向或z方向。 三維空間中的方向用歐拉角表示方法為(yaw， pitch, roll) 。 pitch、yaw、ro11分 別描述繞三個(gè)坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)角度(0 360)。這三個(gè)角度稱為歐拉角。繞X軸旋轉(zhuǎn)的角稱 為傾斜角(Pitch)，繞Y軸旋轉(zhuǎn)的角稱為翻滾角(head或yaw)，繞Z軸旋轉(zhuǎn)的角稱為搖擺角 (roll)。 以左手坐標(biāo)系為例，如圖3A，初始時(shí)，終端(手機(jī))的旋轉(zhuǎn)軸(x， y， z)與坐標(biāo)軸 (X， Y， Z)重合，終端先繞y軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度yaw，如圖3B，然后繞x軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度picth， 如圖3C，最后在繞z軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度roll，如圖3D。此時(shí)終端在三維空間中的方向用歐拉 角表示為(yaw， pitch, roll) 實(shí)施例一 如圖4所示，本實(shí)施例的三維空間定位移動(dòng)通信終端可以用手機(jī)的形式實(shí)現(xiàn)。該三維空間定位手機(jī)包括射頻單元、基帶電路、中央處理器、鍵盤、LCD顯示屏、FLASH、 RAM、
SM以及三軸電子羅盤傳感器、三軸加速度傳感器。利用三軸電子羅盤實(shí)時(shí)采集方向信息，
利用三軸加速度傳感器實(shí)時(shí)采集平面位置信息和空間高度信息。 1)利用三軸加速度傳感器(運(yùn)動(dòng)傳感器)獲取位置信息的方法是 初始狀態(tài)時(shí)，三軸加速度傳感器的位置為s(O)，速度為v(O)。 在t時(shí)刻，三軸加速度傳感器的速度為v(。 - v(O) + J": a (O * & (1) 其中a(t)是三軸加速度傳感器的加速度，它是一個(gè)隨著時(shí)間變化，并由三軸加速
度傳感器不斷采集到的值；那么在t時(shí)刻傳感器的位移為
W)= "。)+ ￡v(〖"& = "o)+ 丄'。(ow)承^ (2) 公式中的s、 v、 a為三維矢量。s的三個(gè)分量為(x， y， z)，即當(dāng)前傳感器在三維空 間中的位置信息。 2)利用三軸電子羅盤傳感器獲取方向信息的方法是 從電子羅盤傳感器中取出來(lái)的是三個(gè)磁通分量，三個(gè)磁通分量可以轉(zhuǎn)換成歐拉角 表示的角度值(yaw， pitch, roll)。 如圖5所示，是集成了三軸電子羅盤傳感器和三軸加速度傳感器的三維空間定 位手機(jī)的主要硬件原理圖。(所示的芯片型號(hào)僅用作示例，并不僅限于這些型號(hào))圖5中 P87LPC769是一種低功耗低成本，內(nèi)置IIC總線控制器的微控制器，HMC5843是三軸數(shù)字羅 盤集成電路芯片，LIS3LV02DQ是一個(gè)微電子機(jī)械系統(tǒng)，是一個(gè)三軸的數(shù)字輸出的線性加速 度計(jì)芯片。主控制芯片(P87LPC769)通過(guò)IIC總線與兩個(gè)傳感器芯片相連，構(gòu)成主從結(jié)構(gòu)的 系統(tǒng)；傳感器芯片將感應(yīng)到的結(jié)果放在各自的寄存器里，并在一定的時(shí)鐘周期內(nèi)傳到總線 上，主控芯片通過(guò)時(shí)序的控制，定期的在總線上讀取相應(yīng)的傳感器數(shù)值，以作進(jìn)一步處理。 如圖6所示，為集成了三軸電子羅盤傳感器和三軸加速度傳感器手機(jī)的軟件構(gòu) 架，其中終端軟件為應(yīng)用層軟件，操作系統(tǒng)配置傳感器接口API，傳感器驅(qū)動(dòng)軟件(三軸電 子羅盤傳感器驅(qū)動(dòng)模塊和三軸加速度傳感器驅(qū)動(dòng)模塊)位于設(shè)備驅(qū)動(dòng)層，三軸電子羅盤傳 感器模塊和三軸加速度傳感器模塊位于硬件層。 應(yīng)用上述原理，三軸加速度傳感器驅(qū)動(dòng)程序?qū)θS加速度傳感器取樣周期為 50ms，即每50ms測(cè)量一次加速度，然后根據(jù)以前累積下來(lái)的速度v (0)(三個(gè)方向上的速度) 和s(O)(三個(gè)方向上的位移)，計(jì)算出前l(fā)ms的位移s(l)和終點(diǎn)速度v(l)，因此當(dāng)前的位 移s = s(0)+s(1)。重復(fù)此過(guò)程就可以得到任意時(shí)刻終端的三維空間位置信息(x， y， z)。 三軸加速度傳感器驅(qū)動(dòng)程序?qū)崟r(shí)存儲(chǔ)上次計(jì)算得到的終端在三維空間中的位置 信息，應(yīng)用層軟件可以通過(guò)接口 API實(shí)時(shí)獲取驅(qū)動(dòng)程序存儲(chǔ)的此位置信息(x， y， z)。 應(yīng)用層軟件通過(guò)接口 API采集方向信息時(shí)，三軸電子羅盤傳感器驅(qū)動(dòng)程序從電子 羅盤傳感器中取出三個(gè)磁通分量，并將三個(gè)磁通分量轉(zhuǎn)換成在三維空間中歐拉角表示的角 度值(yaw， pitch, roll)，將結(jié)果返回給應(yīng)用層軟件。 本實(shí)用新型實(shí)施例能夠?qū)嵤┇@取三維空間定位移動(dòng)通信終端在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的平 面位置信息、空間高度信息和方向信息，并將獲取的平面位置信息、空間高度信息和方向信息無(wú)線輸出，用以和遠(yuǎn)端交互終端自身的空間位置及終端特定面當(dāng)前的指向方向。 實(shí)施例二 如圖7所示，本實(shí)施例的三維空間定位移動(dòng)通信終端可以用手機(jī)的形式實(shí)現(xiàn)。該 三維空間定位手機(jī)包括射頻單元、基帶電路、中央處理器、鍵盤、LCD顯示屏、FLASH、 RAM、 SM以及三軸電子羅盤傳感器、三軸加速度傳感器和GPS模塊。利用三軸電子羅盤實(shí)時(shí)采集 方向信息，利用三軸加速度傳感器實(shí)時(shí)采集平面位置信息和空間高度信息，利用GPS模塊 對(duì)獲取的平面位置信息和空間高度信息進(jìn)行校正。 如圖8所示，為集成了三軸電子羅盤傳感器、三軸加速度傳感器和GPS模塊的手機(jī) 的軟件構(gòu)架，其中終端軟件為應(yīng)用層軟件，操作系統(tǒng)配置傳感器接口 API，傳感器驅(qū)動(dòng)軟 件(三軸電子羅盤傳感器驅(qū)動(dòng)模塊和三軸加速度傳感器驅(qū)動(dòng)模塊)位于設(shè)備驅(qū)動(dòng)層，三軸 電子羅盤傳感器模塊、三軸加速度傳感器模塊和GPS模塊位于硬件層。 應(yīng)用上述原理，三軸加速度傳感器驅(qū)動(dòng)程序?qū)θS加速度傳感器取樣周期為 50ms，即每50ms測(cè)量一次加速度，然后根據(jù)以前累積下來(lái)的速度v (0)(三個(gè)方向上的速度) 和s(O)(三個(gè)方向上的位移)，計(jì)算出前l(fā)ms的位移s(l)和終點(diǎn)速度v(l)，因此當(dāng)前的位 移s = s(0)+s(1)。重復(fù)此過(guò)程就可以得到任意時(shí)刻終端的三維空間位置信息(x， y， z)。 此外，由于速度和位移總是累加的，這就存在累加誤差，所以可以用GPS模塊或Wi-Fi定位 模塊等其它定位方式，進(jìn)行經(jīng)常性的校正。 三軸加速度傳感器驅(qū)動(dòng)程序?qū)崟r(shí)存儲(chǔ)上次計(jì)算得到的終端在三維空間中的位置 信息，應(yīng)用層軟件可以通過(guò)接口 API實(shí)時(shí)獲取驅(qū)動(dòng)程序存儲(chǔ)的此位置信息(x， y， z)。 應(yīng)用層軟件通過(guò)接口 API采集方向信息時(shí)，三軸電子羅盤傳感器驅(qū)動(dòng)程序從電子 羅盤傳感器中取出三個(gè)磁通分量，并將三個(gè)磁通分量轉(zhuǎn)換成在三維空間中歐拉角表示的角 度值(yaw， pitch, roll)，將結(jié)果返回給應(yīng)用層軟件。 本實(shí)用新型實(shí)施例能夠?qū)嵤┇@取三維空間定位移動(dòng)通信終端在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的平 面位置信息、空間高度信息和方向信息，并采用GPS模塊或Wi-Fi定位模塊等其它定位方式 對(duì)得到的平面位置信息和空間高度信息進(jìn)行經(jīng)常性的校正。將校正后的平面位置信息、空 間高度信息和方向信息無(wú)線輸出，用以和遠(yuǎn)端交互終端自身的空間位置及終端特定面當(dāng)前 的指向方向。 本實(shí)用新型中應(yīng)用了具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以 上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的 一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜 上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
權(quán)利要求一種三維空間定位移動(dòng)通信終端，其特征是，所述的移動(dòng)通信終端包括空間位置信息采集裝置、方向信息采集裝置以及無(wú)線通信裝置；其中，所述的空間位置信息采集裝置和方向信息采集裝置分別與所述的無(wú)線通信裝置相連接；所述的空間位置信息采集裝置采集所述移動(dòng)通信終端在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的平面位置信息和空間高度信息，并將采集的平面位置信息和空間高度信息傳送給所述的無(wú)線通信裝置；所述的方向信息采集裝置采集所述移動(dòng)通信終端在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的方向信息，并將采集的方向信息傳送給所述的無(wú)線通信裝置；所述的無(wú)線通信裝置將所述的平面位置信息、空間高度信息和方向信息無(wú)線輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維空間定位移動(dòng)通信終端，其特征是，所述的空間位置信 息采集裝置包括三軸加速度傳感器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維空間定位移動(dòng)通信終端，其特征是，所述的移動(dòng)通信終 端還包括三軸加速度傳感器驅(qū)動(dòng)模塊，用于根據(jù)所述三軸加速度傳感器測(cè)量的加速度，得 到任意時(shí)刻所述移動(dòng)通信終端的空間位置信息，并將得到的空間位置信息傳送給所述的無(wú) 線通信裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維空間定位移動(dòng)通信終端，其特征是，所述的移動(dòng)通信終 端還包括空間位置信息校正裝置，用于對(duì)所述三軸加速度傳感器驅(qū)動(dòng)單元得到的空間位 置信息進(jìn)行校正，并將校正后的空間位置信息傳送給所述的無(wú)線通信裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的三維空間定位移動(dòng)通信終端，其特征是，所述的空間位置信 息校正裝置包括GPS模塊或Wi-Fi定位模塊。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維空間定位移動(dòng)通信終端，其特征是，所述的方向信息采集裝置包括三軸電子羅盤傳感器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的三維空間定位移動(dòng)通信終端，其特征是，所述的移動(dòng)通信終端包括三軸電子羅盤傳感器驅(qū)動(dòng)模塊，用于根據(jù)所述三軸電子羅盤傳感器測(cè)量的三個(gè)磁 通分量得到任意時(shí)刻所述移動(dòng)通信終端的方向信息，并將得到的方向信息傳送給所述的無(wú) 線通信裝置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維空間定位移動(dòng)通信終端，其特征是，所述的無(wú)線通信裝置包括手機(jī)模塊。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維空間定位移動(dòng)通信終端，其特征是，所述的移動(dòng)通信終 端包括顯示屏和鍵盤。
專利摘要本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種三維空間定位移動(dòng)通信終端，該終端包括空間位置信息采集裝置，用于采集所述移動(dòng)通信終端在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的平面位置信息和空間高度信息；方向信息采集裝置，用于采集所述移動(dòng)通信終端在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的方向信息；無(wú)線通信裝置，用于將所述的平面位置信息、空間高度信息和方向信息無(wú)線輸出。用以采集該移動(dòng)通信終端在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的平面位置信息、方向信息及高度信息。
文檔編號(hào)H04M1/725GK201491271SQ20092022267
公開(kāi)日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月10日
發(fā)明者呂建周, 林思衛(wèi), 王立鑫, 薛曉戶, 馬珂 申請(qǐng)人:北京大道易通信息技術(shù)有限公司