跟蹤物體三維運動軌跡的系統的製作方法

2023-05-15 04:33:26

專利名稱：跟蹤物體三維運動軌跡的系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及跟蹤物體三維運動軌跡的系統，特別是涉及採用加速度傳感器、方位傳 感器、海拔高度傳感器、傾斜角度傳感器測量計算三維運動軌跡，並採用多個位置參考 點修正三維運動軌跡的跟蹤系統。
背景技術：
從古至今，人們都在探尋如何定位自身所在位置和方位，以免迷失方向而無法到達 目的地。早期指南針的出現，為人們確定方位提供了一種方便的解決方法，但由於其職 能提供大致方位信息，方位精度不高，也無法知道所處位置的信息。羅盤的出現提高了 方位信息的精度，但仍然無法知道所處位置的信息。星象儀的出現並結合羅盤，能夠物 體的大致位置信息和方位信息，在航海中成為主要的導航設備。
衛星技術的發展，建立全球衛星導航系統，為需要定位和導航的設備提供位置信息 和方位信息，以地球的經度信息和緯度信息來確定位置，並結合電子地圖可以確定設備 的位置信息，位置精度也達到米的數量級，成為現代主要定位工具和導航工具，但衛星 導航系統需要高昂的衛星系統作支撐，同時在山谷、丘壑、洞穴等環境中，由於物體的 遮擋無法感知衛星信息導致無法定位的情形。
隨著移動通訊網絡的發展，人們也研究了採用移動通訊網絡的固定基站的信息、並 藉助三角定位的算法確定物體的位置信息和運動軌跡。但是移動通訊網絡的基站在寬廣 區域分布密度太低導致解析度很低。而且移動基站的覆蓋存在很多盲點，因此出現無法 定位和確定運動軌跡的情形。

發明內容
本發明所要解決的技術問題提出一種測量物體的位置和運動軌跡的方法和設備以 獲得運動物體在任何時刻的位置和方位以及在一定時間內的運動軌跡，這對於野外旅遊 獲作業的人員避免迷失道路和方向十分重要；對於運動物體的運動軌跡的完全了解十分 重要。本發明通過運動物體自帶方位傳感器、加速度傳感器並結合參考位置的位置信息 來計算運動物體在任何時刻的方位和位置以及運動過程的運動軌跡，以解決或部分解決 現有位置定位技術或運動軌跡跟蹤技術的不足。
5術語說明本文中所指的物體的位置是指在地球上物體或者地球上空物體相對於地 球上某個參考點參考面的物理坐標，如經度和緯度，也可用相對於某個參考點的方位和 距離來表示，如北京正東方向距離北京100公裡處。還可以增加上海拔高度的數據來指
示物體的位置。
術語說明本發明所指的物體的方位是指在地球上物體或者地球上空物體相對於地 球上某個參考點參考面的方位坐標，如用相對於地球南北極河赤道的東南西北的方向指 示，如東北45度方向。在本發明中，物體的方位與物體的位置方向是相同的含義。
術語說明本發明所指運動軌跡，是指物體從一點運動到另一點所經過的每個點的 位置連接形成的路徑信息；或者進一步將物體從一點運動到另一點所經過的每個點的位
置和方位都表示出來形成的路徑信息。這些路徑信息可以進一步被標識一個平面地圖或 電子地圖上來表示或展示物體從一點運動到另一點的運動過程信息。
術語說明本發明所指的海拔高度、位置、方位等信息都是用於測量物體相對於地 球環境(包含地球本身及繞地球旋轉運動的空域)的數據信息，是地球地理學所描述的 概念。
術語說明本發明所指的方位傳感器與方向傳感器是相同的含義。
術語說明本發明所指參考位置信息處理模塊與位置參考裝置是相同的含義。
為解決上述問題，提出的技術解決方案在所述物體上安裝方位傳感器、加速度傳 感器等，根據傳感器的測量數據來計算物體的位置和運動軌跡，並引入至少一個位置參 考點來修正因傳感器誤差、計算誤差、地球磁偏角的變化等引起的位置偏差和運動軌跡 偏差。進一步描述如下
第一種運動軌跡生成方法解決方案-
1、 一種獲取物體三維運動軌跡方法，其特徵是包括如下步驟
第一步設定至少一個固定物體作為位置參考點，物體運動的起點存在一個位置參考 點，通過近距離無線通訊方式或有線通訊方式將位置參考點的位置信息傳遞到物體中， 作為物體當前的運動參考點；
第二步用安裝在物體上的方向傳感器、海拔高度傳感器和加速度傳感器測量物體運 動時的方位值、海拔高度值和加速度值；
第三步用所述物體運動時的方位值、海拔高度值和加速度值並結合物體當前的運動
6參考點計算物體的三維運動軌跡，並將所述物體的三維運動軌跡存儲在物體的存儲部件 中；
第四步當物體經過所述位置參考點時，通過無線或有線通訊方式將位置參考點的位
置信息傳遞到物體中作為對所述物體三維運動軌跡的修正，得到經過修正後的物體的三 維運動軌跡，並將所述物體的經過修正後的物體的三維運動軌跡存儲在物體的存儲部件 中。
2、 上述位置參考點的位置信息包含位置參考點的經度信息、諱度信息、海拔高度信息； 或者所述位置參考點的位置信息包含位置參考點的經度信息、緯度信息、海拔高度信 息和磁偏角信息。
3、 為了進一步修正物體位置和運動軌跡的測量偏差，上述第四步後可以進一步包含將物 體經過所述位置參考點時將該位置參考點設定為物體當前的運動參考點，這樣可以進 一步減少和消除測量和計算的累積誤差。因為每經過一個位置參考點，就用該參考點 的位置信息作為物體當前的位置信息和後續運動的參考點，前面的測量和計算誤差就 不會傳遞到後面的測量和計算中。
4、 當需要將物體的位置信息和三維運動軌跡在另一個設備上展示出來以讓其他人獲知 物體的位置和運動軌跡，則該方案可以進一步包含在第三步後將所述三維運動軌跡通 過無線通訊網絡和/或有線通訊網絡傳遞到遠端設備中，在所述遠端設備中獲得物體三 維運動軌跡或者在第四步後進一步包含將所述經過修正後的三維運動軌跡通過無線 通訊網絡和/或有線通訊網絡傳遞到遠端設備中，在所述遠端設備中獲得經過修正後的 物體三維運動軌跡。
5、 為了結合電子地圖以更直觀地展示所述物體的位置和三維運動軌跡，所述遠端設備還 可以包含電子地圖信息並將所述三維運動軌跡和/或經過修正後的三維運動軌跡標註 在所述電子地圖信息獲得物體在電子地圖上的指示或展示。
6、 同樣為了結合電子地圖以更直觀地展示所述物體的位置和三維運動軌跡，所述物體還 可以包含電子地圖信息並將所述三維運動軌跡和/或經過餒正後的三維運動軌跡標註 在所述電子地圖信息獲得物體在電子地圖上的指示或展示。
7、 優選的是上述第三步中計算物體的運動軌跡時增加地磁傾角信息和/或所述第四步中 對所述物體的三維運動軌跡進行修正時增加地磁傾角信息。第二種運動軌跡生成方法解決方案-
1、 一種基於網絡計算獲取物體三維運動軌跡方法，其特徵是包括如下步驟
第一步設定至少一個固定物體作為位置參考點，物體運動的起點存在一個位置參考 點，通過近距離無線通訊方式或有線通訊方式將位置參考點的位置信息傳遞到物體中， 作為物體當前的運動參考點；
第二步用安裝在物體上的方向傳感器、海拔高度傳感器和加速度傳感器測量物體運 動時的方位值、海拔高度值和加速度值；
第三步物體將所述方位值、海拔高度值和加速度值及物體當前的運動參考點信息通 過無線通訊網絡和/或有線通訊網絡傳遞到遠端設備中，在所述遠端設備中用所收到的方 位值、海拔高度值和加速度值結合物體當前的運動參考點計算物體的三維運動軌跡，並 將所述物體的三維運動軌跡存儲在遠端設備的存儲部件中；
第四步當物體經過所述位置參考點時，通過無線或有線通訊方式將位置參考點的位 置信息傳遞到物體中；
第五步物體將所述位置參考點的位置信息通過無線通訊網絡和/或有線通訊網絡傳 遞到遠端設備中，在所述遠端設備中用所收到的位置參考點的位置信息修正物體的三維 運動軌跡，並將所述經過修正的物體的三維運動軌跡存儲在遠端設備的存儲部件中。
2、 上述位置參考點的位置信息包含位置參考點的經度信息、緯度信息、海拔高度信息， 或者上述位置參考點的位置信息包含位置參考點的經度信息、緯度信息、海拔高度信 息和磁偏角信息。
3、 為了進一步修正物體位置和三維運動軌跡的測量偏差，上述第四步和/或第五步後可以 進一步包含將物體經過所述位置參考點時將該位置參考點設定為物體當前的運動參 考點，這樣可以進一步減少和消除測量和計算的累積誤差。因為每經過一個位置參考 點，就用該參考點的位置信息作為物體當前的位置信息和後續運動的參考點，前面的 測量和計算誤差就不會傳遞到後面的測量和計算中。
4、 為了使物體的持有者或物體本身了解物體的位置和運動軌跡，在上述第三步後可以進
一步包含將所述三維運動軌跡通過無線通訊網絡和/或有線通訊網絡傳遞到物體中，在
所述物體中呈現或存儲物體三維運動軌跡；或者在上述第五步後可以進一步包含將所 述經過修正後的三維運動軌跡通過無線通訊網絡和/或有線通訊網絡傳遞到物體中，在所述物體中呈現或存儲經過修正後的物體三維運動軌跡。
5、 為了結合電子地圖以更直觀地展示所述物體的位置和三維運動軌跡，所述遠端設備還 可以包含電子地圖信息並將所述三維運動軌跡和/或經過修正後的三維運動軌跡標註 在所述電子地圖信息獲得物體在電子地圖上的指示或展示。。
6、 同樣為了結合電子地圖以更直觀地展示所述物體的位置和三維運動軌跡，所述物體還 可以包含電子地圖信息並將所述三維運動軌跡和/或經過修正後的三維運動軌跡標註 在所述電子地圖信息獲得物體在電子地圖上的指示或展示。
7、 優選的是上述第三步中計算物體的運動軌跡時增加地磁傾角信息和/或所述第五步中 對所述物體的三維運動軌跡進行修正時增加地磁傾角信息。
根據上述運動軌跡生成方法可以實現跟蹤物體三維運動軌跡的電子設備和物體三 維運動跟蹤系統。
跟蹤物體運動軌跡的電子設備的第一種方案是
1、 一種獲取物體三維運動軌跡的電子設備，在物體中嵌入電子設備，所述電子設備包含
如下部件
方位傳感部件，包含三軸方位傳感器； 加速度傳感部件，包含三軸加速度傳感器； 海拔高度傳感部件，包含海拔高度傳感器；
通訊部件，包含近距離無線通訊模塊和/或有線通訊模塊，當物體經過所述位置參 考點時，通過近距離無線通訊方式或有線通訊方式與位置參考裝置進行通訊獲得位置參 考點的位置信息；
存儲部件；
信息處理部件，用於根據方位傳感部件的三軸方位傳感器信號、海拔高度傳感部件 的海拔高度傳感器信號和加速度傳感部件的三軸加速度傳感器信號結合位置參考點的位 置信息計算電子設備相對於位置參考點的三維運動軌跡並存儲在存儲部件中；
所述方位傳感部件、加速度傳感部件、海拔高度傳感部件、通訊部件、存儲部件分 別連接信息處理部件。
上述位置參考裝置含存儲位置參考裝置所在之處的位置信息和近距離無線通訊模塊和/或有線通訊模塊。
上述電子設備經過位置參考裝置所在位置時，可以用參考裝置所在位置的位置信息 對於電子設備的三維運動軌跡進行修正，得到修正後的電子設備相對於位置參考點的三 維運動軌跡並存儲在存儲部件中。
2、 上述電子設備可以進一步包含信息顯示部件，用於顯示物體的三維運動軌跡，所述信 息顯示部件接信息處理部件。
3、 上述位置參考點的位置信息包含位置參考點的經度信息、緯度信息、海拔高度信息； 或者所述位置參考點的位置信息包含位置參考點的經度信息、緯度信息、海拔高度信 息和磁偏角信息。
4、 為了進一步修正物體位置和三維運動軌跡的測量偏差，上述電子設備經過所述位置參
考點時將該位置參考點設定為電子設備當前的運動參考點，這樣可以進一步減少和消 除測量和計算的累積誤差。因為每經過一個位置參考點，就用該參考點的位置信息作 為電子設備當前的位置信息和後續運動的參考點，前面的測量和計算誤差就不會傳遞 到後面的測量和計算中。
5、 當需要將電子設備的位置信息和三維運動軌跡在另一個設備上展示出來以讓其他人 獲知電子設備的位置和三維運動軌跡，則該電子設備可以進一步包含網絡通訊接口 ， 所述網絡通訊接口與信息處理部件連接，在信息處理部件的控制下通過所述網絡通訊 接口與遠端設備連接，電子設備將所述運動軌跡由網絡通訊接口通過無線通訊網絡和 /或有線通訊網絡傳遞到遠端設備中，在所述遠端設備中接收到物體三維運動軌跡或者 經過修正後的三維運動軌跡，在所述遠端設備中存儲和/或展示電子設備三維運動軌 跡。
6、 為了結合電子地圖以更直觀地展示所述物體的位置和三維運動軌跡，所述遠端設備還 可以包含電子地圖信息並將所述三維運動軌跡和/或經過修正後的三維運動軌跡標註 在所述電子地圖信息獲得物體在電子地圖上的指示或展示。
7、 同樣為了結合電子地圖以更直觀地展示所述物體的位置和三維運動軌跡，所述電子設 備還可以包含電子地圖信息並將所述三維運動軌跡和/或經過修正後的三維運動軌跡 標註在所述電子地圖信息獲得物體在電子地圖上的指示或展示。
跟蹤物體運動軌跡的電子設備的第二種方案是1、 一種基於網絡計算獲取物體三維運動軌跡的電子設備包含如下部件-
方位傳感部件，包含三軸方位傳感器； 加速度傳感部件，包含三軸加速度傳感器； 海拔高度傳感部件，包含海拔高度傳感器；
通訊部件，包含近距離無線通訊模塊和/或有線通訊模塊，當物體經過所述位置參 考點時，通過近距離無線通訊方式或有線通訊方式與位置參考裝置進行通訊獲得位置參 考點的位置信息；
存儲部件；
網絡通訊接口，所述網絡通訊接口通過無線通訊網絡和/或有線通訊網絡與遠端設 備通訊；
信息處理部件，在信息處理部件的控制下由所述網絡通訊接口通過無線通訊網絡和 /或有線通訊網絡將方位傳感部件的三軸方位傳感器信號、海拔高度傳感部件的海拔髙度 傳感器信號和加速度傳感部件的三軸加速度傳感器信號結合位置參考點的位置信息傳遞 到遠端設備中，由所述遠端設備根據方位傳感部件的三軸方位傳感器信號、海拔高度傳 感部件的海拔高度傳感器信號和加速度傳感部件的三軸加速度傳感器信號結合位置參考 點的位置信息計算電子設備相對於位置參考點的三維運動軌跡並存儲在遠端設備中；
所述方位傳感部件、加速度傳感部件、海拔高度傳感部件、通訊部件、存儲部件、 網絡通訊接口分別連接信息處理部件。
上述位置參考裝置含存儲位置參考裝置所在之處的位置信息和近距離無線通訊模 塊和/或有線通訊模塊。
上述電子設備經過位置參考裝置所在位置時，可以用參考裝置所在位置的位置信息 對於電子設備的三維運動軌跡進行修正，得到修正後的電子設備相對於位置參考點的三 維運動軌跡並存儲在存儲部件中。
2、 在所述信息處理部件的控制下由所述網絡通訊接口通過無線通訊網絡和/或有線通訊 網絡從遠端設備中獲得電子設備相對於位置參考點的三維運動軌跡並存儲在所述存 儲部件中。
3、 上述電子設備可以進一步包含信息顯示部件，用於顯示物體的運動軌跡，所述信息顯 示部件接信息處理部件。
114、 上述位置參考點的位置信息包含位置參考點的經度信息、緯度信息、海拔高度信息； 或者所述位置參考點的位置信息包含位置參考點的經度信息、緯度信息、海拔高度信 息和磁偏角信息。
5、 為了進一步修正物體位置和三維運動軌跡的測量偏差，上述電子設備經過所述位置參 考點時將該位置參考點設定為電子設備當前的運動參考點，並將該位置參考點的位置 信息在信息處理部件的控制下由所述網絡通訊接口通過無線通訊網絡和/或有線通訊 網絡傳遞到遠端設備中，由所述遠端設備根據新收到的位置參考點的位置信息修正電 子設備相對於位置參考點的經過修正的三維運動軌跡並存儲在遠端設備中。這樣可以 進一步減少和消除測量和計算的累積誤差。因為每經過一個位置參考點，就用該參考 點的位置信息作為電子設備當前的位置信息和後續運動的參考點，前面的測量和計算 誤差就不會傳遞到後面的測量和計算中。
6、 上述信息處理部件可以進一步由所述網絡通訊接口通過無線通訊網絡和/或有線通訊
網絡從遠端設備中獲得電子設備相對於位置參考點的經過修正的三維運動軌跡並存 儲在所述存儲部件中。
7、 為了結合電子地圖以更直觀地展示所述物體的位置和三維運動軌跡，所述遠端設備還 可以包含電子地圖信息並將所述三維運動軌跡和/或經過修正後的三維運動軌跡標註 在所述電子地圖信息獲得物體在電子地圖上的指示或展示。
8、 同樣為了結合電子地圖以更直觀地展示所述物體的位置和三維運動軌跡，所述電子設 備還可以包含電子地圖信息並將所述三維運動軌跡和/或經過修正後的三維運動軌跡 標註在所述電子地圖信息獲得物體在電子地圖上的指示或展示。
跟蹤物體運動軌跡的物體運動跟蹤系統的第一種方案是 1、 一種跟蹤物體三維運動軌跡的系統包含如下設備
1) 至少一個位置參考裝置，所述位置參考裝置包含存儲位置參考裝置所在之處的位
置信息和近距離無線通訊模塊和/或有線通訊模塊；
2) 安裝在物體上的電子設備，所述電子設備包含如下部分 方位傳感部件，包含三軸方位傳感器； 加速度傳感部件，包含三軸加速度傳感器； 海拔高度傳感部件，包含海拔高度傳感器；傾斜傳感部件，包含傾斜角度傳感器；
通訊部件，包含近距離無線通訊模塊和/或有線通訊模塊，當物體經過所述位置參 考點時，通過近距離無線通訊方式或有線通訊方式與位置參考裝置進行通訊獲得位置參 考點的位置信息；
存儲部件；
信息處理部件，用於根據方位傳感部件的三軸方位傳感器信號、海拔高度傳感部件 的海拔高度傳感器信號、傾斜傳感部件的傾斜角度傳感器信號和加速度傳感部件的三軸 加速度傳感器信號結合位置參考點的位置信息計算電子設備相對於位置參考點的三維運 動軌跡並存儲在存儲部件中；
所述方位傳感部件、加速度傳感部件、海拔高度傳感部件、傾斜傳感部件、通訊部 件、存儲部件分別連接信息處理部件。
上述電子設備經過位置參考裝置所在位置時，可以用參考裝置所在位置的位置信息 對於電子設備的三維運動軌跡進行修正，得到修正後的電子設備相對於位置參考點的三 維運動軌跡並存儲在存儲部件中。
2、 上述電子設備可以進一步包含信息顯示部件，用於顯示物體的運動軌跡，所述信息顯 示部件接信息處理部件。
3、 上述位置參考點的位置信息包含位置參考點的經度信息、緯度信息、海拔高度信息； 或者所述位置參考點的位置信息包含位置參考點的經度信息、緯度信息、海拔高度信 息和磁偏角信息。
4、 為了進一步修正物體位置和三維運動軌跡的測量偏差，上述電子設備經過所述位置參 考點時將該位置參考點設定為電子設備當前的運動參考點，這樣可以進一步減少和消 除測量和計算的累積誤差。
5、 進一步，所述電子設備經過位置參考點時，在信息處理部件的控制下通過所述通訊部 件將所述三維運動軌跡傳遞到位於參考點的位置參考裝置中，然後由所述位置參考裝 置將所述三維運動軌跡傳遞到遠端設備中，在所述遠端設備中接收到物體三維運動軌 跡或者經過修正後的三維運動軌跡,在所述遠端設備中存儲和/或展示電子設備三維運 動軌跡。
6、 所述電子設備進一步包含網絡通訊接口，所述網絡通訊接口與信息處理部件連接，在
13信息處理部件的控制下通過所述網絡通訊接口與遠端設備連接，所述電子設備將所述 三維運動軌跡由網絡通訊接口通過無線通訊網絡和/或有線通訊網絡傳遞到遠端設備 中，在所述遠端設備中接收到物體運動軌跡或者經過修正後的三維運動軌跡，在所述 遠端設備中存儲和/或展示電子設備三維運動軌跡。
7、 上述近距離無線通訊方式是如下方式之一或組合近場通訊(NFC, Near-Field Communication)方式，射頻電子標籤(RFID)通訊方式、ZigBee通訊方式、Wi-Fi通訊 方式、WLAN通訊方式、紅外線通訊方式；上述有線通訊方式是如下方式之一或組合 有線區域網路通訊方式、智慧卡接口通訊方式、通用串行總線(USB)通訊方式。
8、 上述無線通訊網絡是如下通訊網絡之一或組合GSM移動通訊網絡、CDMA移動通 訊網絡、WCDMA第三代移動通訊網絡、CDMA2000第三代移動通訊網絡、 TD-SCDMA第三代移動通訊網絡、WMAX移動通訊網絡、局域無線通訊網絡如 WLAN、 WiFi、 ZIGBEE等以及正在研究的下一代移動通訊網絡等。所述有線通訊網 絡是指有線電話網絡、有線數據通訊網絡；上述有線通訊網絡是如下通訊網絡之一或 組合有線電話網絡、有線數據交換網絡、乙太網絡、IP (網際網路協議)網絡等。
跟蹤物體運動軌跡的物體運動跟蹤系統的第二種方案是 1、 一種跟蹤物體三維運動軌跡的物體運動跟蹤系統包含如下設備
1) 至少一個位置參考裝置，所述位置參考裝置包含存儲位置參考裝置所在之處的位 置信息和近距離無線通訊模塊和/或有線通訊模塊；
2) 遠端設備，所述遠端設備包含網絡通訊接口、存儲器、控制器和信息顯示部件的 信息處理設備；
3) 安裝在物體上的電子設備，所述電子設備包含如下部分 方位傳感部件，包含三軸方位傳感器； 加速度傳感部件，包含三軸加速度傳感器； 海拔高度傳感部件，包含海拔高度傳感器；
通訊部件，包含近距離無線通訊模塊和/或有線通訊模塊，當物體經過所述位置參 考點時，通過近距離無線通訊方式或有線通訊方式與位置參考裝置進行通訊獲得位置參 考點的位置信息；
存儲部件；網絡通訊接口，所述網絡通訊接口通過無線通訊網絡和/或有線通訊網絡與遠端設 備通訊；
信息處理部件，用於根據方位傳感部件的三軸方位傳感器信號、海拔高度傳感部件 的海拔高度傳感器信號和加速度傳感部件的三軸加速度傳感器信號結合位置參考點的位 置信息計算電子設備相對於位置參考點的三維運動軌跡並存儲在存儲部件中；
所述方位傳感部件、加速度傳感部件、海拔高度傳感部件、通訊部件、存儲部件、 網絡通訊接口分別連接信息處理部件；
所述網絡通訊接口在信息處理部件的控制下通過所述網絡通訊接口與遠端設備連 接，電子設備將所述運動軌跡由網絡通訊接口通過無線通訊網絡和/或有線通訊網絡傳遞 到遠端設備中，在所述遠端設備中接收到物體運動軌跡，在所述遠端設備中存儲和/或展 示電子設備三維運動軌跡。
上述電子設備經過位置參考裝置所在位置時，可以進一步用參考裝置所在位置的位 置信息對於電子設備的三維運動軌跡進行修正，得到修正後的電子設備相對於位置參考 點的三維運動軌跡並存儲在存儲部件中；而且所述網絡通訊接口在信息處理部件的控制 下通過所述網絡通訊接口與遠端設備連接，電子設備將所述修正後的三維運動軌跡由網 絡通訊接口通過無線通訊網絡和/或有線通訊網絡傳遞到遠端設備中，在所述遠端設備中 接收到物體經過修正後的三維運動軌跡，在所述遠端設備中存儲和/或展示電子設備三維
運動軌跡o
2、 上述電子設備可以進一步包含信息顯示部件，用於顯示物體的三維運動軌跡，所述信 息顯示部件接信息處理部件。
3、 上述位置參考點的位置信息包含位置參考點的經度信息、緯度信息、海拔高度信息； 或者所述位置參考點的位置信息包含位置參考點的經度信息、緯度信息、海拔高度信 息和磁偏角信息。
4、 為了進一步修正物體位置和三維運動軌跡的測量偏差，上述電子設備經過所述位置參 考點時將該位置參考點設定為電子設備當前的運動參考點，這樣可以進一步減少和消 除測量和計算的累積誤差。因為每經過一個位置參考點，就用該參考點的位置信息作 為電子設備當前的位置信息和後續運動的參考點，前面的測量和計算誤差就不會傳遞 到後面的測量和計算中。5、 為了結合電子地圖以更直觀地展示所述物體的位置和三維運動軌跡，所述遠端設備還 可以包含電子地圖信息並將所述三維運動軌跡和/或經過修正後的三維運動軌跡標註 在所述電子地圖信息獲得物體在電子地圖上的指示或展示。
6、 同樣為了結合電子地圖以更直觀地展示所述物體的位置和三維運動軌跡，所述電子設 備還可以包含電子地圖信息並將所述三維運動軌跡和/或經過修正後的三維運動軌跡 標註在所述電子地圖信息獲得物體在電子地圖上的指示或展示。
跟蹤物體運動軌跡的物體運動跟蹤系統的第三種方案是-
1、 一種跟蹤物體三維運動軌跡的物體運動跟蹤系統包含如下設備
1) 至少一個位置參考裝置，所述位置參考裝置包含存儲位置參考裝置所在之處的位 置信息和近距離無線通訊模塊和/或有線通訊模塊；
2) 遠端設備，所述遠端設備包含網絡通訊接口、存儲器、控制器和信息顯示部件的 信息處理設備；
3) 安裝在物體上的電子設備，所述電子設備包含如下部分 方位傳感部件，包含三軸方位傳感器； 加速度傳感部件，包含三軸加速度傳感器； 海拔高度傳感部件，包含海拔高度傳感器；
通訊部件，包含近距離無線通訊模塊和/或有線通訊模塊，當物體經過所述位置參 考點時，通過近距離無線通訊方式或有線通訊方式與位置參考裝置進行通訊獲得位置參 考點的位置信息；
存儲部件；
網絡通訊接口，所述網絡通訊接口通過無線通訊網絡和/或有線通訊網絡與遠端設 備通訊；
信息處理部件，在信息處理部件的控制下由所述網絡通訊接口通過無線通訊網絡和 /或有線通訊網絡將方位傳感部件的三軸方位傳感器信號、海拔高度傳感部件的海拔高度 傳感器信號和加速度傳感部件的三軸加速度傳感器信號結合位置參考點的位置信息傳遞 到遠端設備中，由所述遠端設備根據方位傳感部件的三軸方位傳感器信號、海拔高度傳 感部件的海拔高度傳感器信號和加速度傳感部件的三軸加速度傳感器信號結合位置參考點的位置信息計算電子設備相對於位置參考點的三維運動軌跡並存儲在遠端設備中；
所述方位傳感部件、加速度傳感部件、海拔高度傳感部件、通訊部件、存儲部件、 網絡通訊接口分別連接信息處理部件。
上述位置參考裝置含存儲位置參考裝置所在之處的位置信息和近距離無線通訊模 塊和/或有線通訊模塊。
上述電子設備經過位置參考裝置所在位置時，可以用參考裝置所在位置的位置信息 對於電子設備的三維運動軌跡進行修正，得到修正後的電子設備相對於位置參考點的三 維運動軌跡並存儲在存儲部件中。
2、 上述信息處理部件可以進一步在信息處理部件的控制下由所述網絡通訊接口通過無 線通訊網絡和/或有線通訊網絡從遠端設備中獲得電子設備相對於位置參考點的三維 運動軌跡並存儲在所述存儲部件中。
3、 上述電子設備可以進一步包含信息顯示部件，用於顯示物體的三維運動軌跡，所述信 息顯示部件接信息處理部件。
4、 上述位置參考點的位置信息包含位置參考點的經度信息、緯度信息、海拔高度信息； 或者所述位置參考點的位置信息包含位置參考點的經度信息、緯度信息、海拔高度信 息和磁偏角信息。
5、 為了進一步修正物體位置和三維運動軌跡的測量偏差，上述電子設備經過所述位置參 考點時將該位置參考點設定為電子設備當前的運動參考點，並將該位置參考點的位置 信息在信息處理部件的控制下由所述網絡通訊接口通過無線通訊網絡和/或有線通訊 網絡傳遞到遠端設備中，由所述遠端設備根據新收到的位置參考點的位置信息修正電 子設備相對於位置參考點的經過修正的三維運動軌跡並存儲在遠端設備中。這樣可以 進一步減少和消除測量和計算的累積誤差。因為每經過一個位置參考點，就用該參考 點的位置信息作為電子設備當前的位置信息和後續運動的參考點，前面的測量和計算 誤差就不會傳遞到後面的測量和計算中。
6、 上述信息處理部件可以進一步在信息處理部件的控制下由所述網絡通訊接口通過無 線通訊網絡和/或有線通訊網絡從遠端設備中獲得電子設備相對於位置參考點的經過 修正的三維運動軌跡並存儲在所述存儲部件中。
7、 為了結合電子地圖以更直觀地展示所述物體的位置和三維運動軌跡，所述遠端設備還可以包含電子地圖信息並將所述三維運動軌跡和/或經過修正後的三維運動軌跡標註 在所述電子地圖信息獲得物體在電子地圖上的指示或展示。
8、同樣為了結合電子地圖以更直觀地展示所述物體的位置和三維運動軌跡，所述電子設 備還可以包含電子地圖信息並將所述三維運動軌跡和/或經過修正後的三維運動軌跡 標註在所述電子地圖信息獲得物體在電子地圖上的指示或展示。
以上解決方案中能夠計算運動或移動物體的三維運動軌跡，獲知運動或移動物體在
任何時刻的位置信息，因此也具有對運動或移動物體進行位置定位的作用。同時將三維
運動或移動物體的三維運動軌跡在遠端設備中可以顯示或展示出來實現物體被跟蹤的目的。
下面進一步描述如何根據方位傳感部件的三軸方位傳感器信號、海拔高度傳感部件 的海拔高度傳感器信號和加速度傳感部件的三軸加速度傳感器信號結合位置參考點的位 置信息如何計算物體或電子設備的三維運動軌跡。
方向傳感器給出相對於地球磁場北極的方向參數如以正北極方向為Y軸，以正東
方為x軸。以從地心向外指向為z軸，稱為標準坐標系。採用三軸方向傳感器，可以測
量被測對象相對於該坐標體系的方位角。為了計算被測對象的運動方向和運動距離，由 三軸加速度傳感器測量被測對象在傳感器定義的坐標下(所謂在傳感器定義的坐標下是 指三軸加速度傳感器的製造過程中設定的相互垂直的三個軸方向形成的坐標)的三個軸 方向的加速度分量，通過方向傳感器的測量值轉換為相對於標準坐標系的加速度分量， 從而可以計算在標準坐標體系下的運動距離。由於高度的變化對於地磁的變化影響小，
需要採用海拔高度測試在z軸方向的運動加速度和運動距離。為了將加速度傳感器的作
用方向與標準坐標系之間進行轉換，按如下方法布置方向傳感器與加速度傳感器
將三軸加速度傳感器的三個軸的方向與三軸方向傳感器的三個軸的方向保持一致， 因此三軸方向傳感器相對於標準坐標系的角度就是加速度三軸方向相對於標準坐標系的 角度。在電子設備上安裝的三軸方向傳感器的方向通常定義為將電子設備正面朝上水 平正常姿態放置，水平正前方為X'軸方向，水平向右為Y，軸方向，垂直水平面向下
為Z'軸方向。此時地磁場在Z'軸方向的分量可以忽略，使用X，軸和Y，軸分量Hx 和Hy可以計算地磁北極的方向。此時地磁的方位角計算公式為
方位角-arcTan(Hy/Hx)由於正切函數是180度周期，為了計算360度的方位角，採用如下分段公式
方位角=90度，當Hx=0， Hy<0時
方位角=270度，當Hx=0， Hy>0時
方位角=180- arcTan(Hy/Hx)* 180/ it度， 當Hx<0時
方位角-arcTan(Hy/Hx" 180/ n度， 當Hx>0， Hy<0時
方位角-360-arcTan(Hy/Hx)"80/n度， 當HxX)， HyX)時
由於電子設備的實際放置方向比較隨意，不能保證測量角度時移動終端保持水平方 向，存在俯仰角和橫滾角。橫滾是指圍繞X軸或前進方向的旋轉，俯仰是指圍繞Y軸或 左右方向的旋轉。當存在俯仰角和橫滾角時，此時地磁在三軸方向傳感器的每個方向上 產生分量Hx'、 Hy'、 Hz，，計算方位角需要利用三個分量及俯仰角0和橫滾角9。採用
如下公式轉換為沒有俯仰角度和沒有橫滾角度的方位等效值
Hx 一- Hx， * cos(O) + Hy， * sin(6) * sin⑨)—Hz， * cos(6) * sin(O)
Hy = Hy， * cos(0) + Hz， * sin(e)
方位角arcTan(Hy/Hx)
並按如下分段函數確定360度的方位角
方位角=90度，當Hx=0， Hy<0時
方位角=270度， 當Hx=0， Hy>0時
方位角=180- arcTan(Hy/Hx)* 180/ n度， 當Hx<0時
方位角-arcTan(Hy/Hxf180/ ji度， 當HxX)， Hy<0時
方位角-360-arcT旭(Hy/Hx)n80/ it度，當HxX)， Hy>0時
當將三軸加速度傳感器的三個軸的方向與三軸方向傳感器的三個軸的方向保持一 致，可以把三軸方向的加速度轉換為相對於水平面上的運動加速度分暈。設定三軸方向 的加速度分別為Ax'、 Ay'、 Az'，水平面X，方向的加速度分量用Ax表示，水平面Y， 方向的加速度分量用Ay表示，按如下計算
Ax = Ax， * cos(O) + Ay, * sin(9) * sin(旬—Az， * cos(0) * sin(①)
Ay = Ay, * cos(0) + Az, * sin(0)
為了能夠確定運動軌跡，需要將上述加速度分量數據進一步轉換為標準坐標下的加速度分量，用Anx、 Any表示。
Anx = Ax * cos (方位角)+ Ay * sin (方位角) Any = -Ax * sin (方位角)+ Ay * cos (方位角)
在具體實現中，還需要考慮磁偏角的影響，可以將位置參考裝置如非移動標誌物所 在位置的磁偏角存入電子設備中，當非移動標誌物間的間隔相距不太遙遠時，可以認為 磁偏角沒有變化，以位置參考裝置如非移動標誌物所在的磁偏角作為進入下一個標誌物 之前的磁偏角。
另外計算運行距離和路徑還需要獲得初始位置坐標和初始速度。初始位置坐標採用 設定位置參考裝置如非移動標誌物的位置坐標作為初始位置坐標。可以作為初始位置坐 標的非移動標誌物包括組織的總部建築物、各個分部的建築物、機房等，在這些非移動 標誌物中有位置參考裝置，所述位置參考裝置中安裝射頻感應發射裝置，每個位置參考 裝置存儲了其所在標誌物的坐標值，通過射頻感敏發射裝置可以與電子設備的通訊部件 進行通訊， 一旦電子設備靠近非移動標誌物，相應的位置參考裝置通過射頻感應發射裝 置就會把標誌物的位置坐標發送給電子設備，此時電子設備將此坐標作為新的參考坐標， 從而避免誤差的累積；進一步，相應的位置參考裝置通過射頻感敏發射裝置就會把標誌 物的磁偏角信息發送給電子設備，此時電子設備將此磁偏角作為新的磁偏角修正值，從 而避免磁偏角的變化對於計算誤差的累積。而所有非移動標誌物的位置坐標的參考點可 以根據需要選定， 一種選定方法是以組織的總部作為坐標原點，另一種是以所在地區的 著名建築標誌為坐標原點。對於其它標誌建築物需要參考國家頒布的數字地圖或商業數 字地圖中讀取所標定建築物的坐標，然後相對於指定的坐標原點計算出其它建築物標誌 的位置坐標。每當物體進入一個新的參考點的通訊範圍之內時，引入參考點的位置信息 作為計算的起點，初始速度為物體已發生運動的最後時刻的速度在標準坐標系中的分量， 設定為VOx和V0y。 VOx和V0y的計算可以用物體已發生運動的每個時刻的加速度與加 速度採樣間隔時間的乘積之和計算。則從該參考位置開始計算移動終端的水平運行路徑 按如下計算，設參考坐標值為Xref、 Yref,設在標準坐標系中的位移為Sx， Sy則
V0x-￡Ax(j)*TG) V0y=EAy(j)*T(j)
其中T(j)為物體已經發生運動的每個加速度採樣時間點序列。
20Sx = Xref + ￡ Ax(i) * T(i) * T(i) / 2+V0x* T(i) Sy = Yref + ￡ Ay(i) * T(i) * T(i) / 2+V0y* T(i)
其中Ax(i)、 Ay(i)是第i次採樣計算得到的加速度分量值，T(i)是採樣間隔時間。這 裡由於採樣間隔時間為亳秒級，把採樣間隔之間的加速度認為沒有變化對於一般的運動 物體來說是可以的。從而得到物體的運動軌跡。
為了計算物體的立體運動軌跡，即移動物體在地面的高山和低洼運動時，將產生第 三維的移動軌跡。 一種優選的方法是直接採用海拔高度測量傳感器，通常是通過測量大 氣壓的變化來測試海拔高度。
通過測量大氣壓，就可以測量海拔高度的變化，如採用INTERSEMA數字氣壓傳感 器，通過測到的氣壓值經過換算可以得到具體位置的海拔高度。
將此海拔高度數值與水平面的位置坐標一起可以得到三維立體運動軌跡。
本發明的有益效果採用本發明的技術可以實現獲得運動物體在任何時刻的位置和 方位以及在一定時間內的三維運動軌跡，解決野外旅遊獲作業的人員避免迷失道路和方 向的問題；可以實現對於運動物體的運動軌跡的完全了解。本發明通過運動物體自帶方 位傳感器、加速度傳感器、海拔高度傳感器並結合參考位置的位置信息來計算運動物體 在任何時刻的方位和位置以及運動過程的三維運動軌跡，可以在地球上的任何一個位置 中實現跟蹤，不需要定位衛星的支持即可完成。


圖1是本發明第一種實現運動軌跡自測量的系統工作原理示意圖。 圖2是本發明第二種實現運動軌跡自測量的系統工作原理示意圖。 圖3是本發明第三種實現運動軌跡自測量的系統工作原理示意圖。 圖4是本發明第四種實現運動軌跡自測量的系統工作原理示意圖。 圖5是本發明在移動電子設備上實現運動軌跡自測量的功能模塊示意圖。 圖6是本發明在位置參考點提供位置參考信息的設備功能模塊示意圖。 圖7是本發明在遠端設備上實現運動軌跡顯示的系統功能模塊示意圖。 圖8是本發明第一種實現運動物體運動軌跡跟蹤系統網絡拓撲示意圖。 圖9是本發明第二種實現運動物體運動軌跡跟蹤系統網絡拓撲示意圖。
21圖10是本發明基於網絡計算在移動電子設備上實現運動軌跡自測量的功能模塊示意圖。
具體實施例方式
本發明的核心點在於，對於運動或行動裝置採用內置加速度傳感器和方位傳感器， 通過信息處理器對於加速度傳感信號和方位傳感信號進行處理獲得運動或行動裝置的運 動軌跡或路徑，同時為了解決由於加速度傳感器和方位傳感器測量誤差以及信息處理器 的計算誤差產生的誤差累及效應造成計算的運動軌跡或路徑偏差太大的問題，增加參考 位置的位置信息作為計算的運動軌跡或路徑的參考信息進行計算結果的糾正。為了實現 該目的，需要在參考位置處增加參考裝置，通過有線通訊或無線通訊的方式將參考位置 的位置信息傳送到運動或行動裝置中參與運動軌跡或路徑的計算。本發明除了實現運動 或行動裝置自身運動軌跡或路徑的測量以外，結合數字地圖也可以實現運動或行動裝置 的位置定位，同時也可以將測量的加速度傳感信號和方位傳感信號或者計算得到的運動 軌跡或路徑通過有線通訊網絡或無線通訊網絡傳送到遠端設備，在遠端設備中顯示或展 示或計算運動或行動裝置的位置、運動軌跡或路徑，從而實現運動或行動裝置的遠程位 置定位或運動軌跡或路徑的跟蹤。
下面結合附圖進一步描述本發明的具體實施方案。
圖l是本發明第一種實現運動軌跡自測量的系統工作原理示意圖。在該圖中，物體 上的自測量系統安裝的三軸方向傳感器101、海拔高度傳感器122和三軸加速度傳感器 102採集的三軸方向傳感信號、海拔高度傳感信號和三軸加速度傳感信號通過信號數位化 模塊104轉變為數位訊號，然後將數位訊號傳遞到信息處理模塊105計算出當前時刻物 體的位置信息。根據實際應用的需要，可以進一步採用位置坐標轉換單元107將位置信 息轉換為特定坐標系中的位置信息，比如轉換到地球標準坐標系中。將各個時刻的位置 信息傳遞到路徑計算模塊110後計算出物體的三維運動軌跡或路徑，然後存儲到運動路 徑存儲體111中。為了解決由於加速度傳感器、海拔高度傳感器和方位傳感器測量誤差 以及信息處理器的計算誤差產生的誤差累及效應造成計算的運動軌跡或路徑偏差太大的 問題，在系統中增加參考位置採集與更新模塊106通過有線通訊或無線通訊方式從參考 位置的參考位置裝置中獲取參考位置的位置信息，在本實施例中採用無線通訊方式，採 用無線射頻收發器103與參考位置採集與更新模塊106連接。無線射頻收發器103採用 近距離無線通訊方式近場通訊(NFC, Near-Field Communication)方式，射頻電子標籤(RFID)通訊方式、ZigBee通訊方式、Wi-Fi通訊方式、WLAN通訊方式、紅外線通訊方式。然後將參考位置採集與更新模塊106獲得的參考位置信息傳遞到信息處理模塊105中參與計算當前時刻物體的位置信息，同時將參考位置採集與更新模塊106獲得的參考位置信息傳遞到路徑計算模塊110參與三維運動軌跡或路徑的計算。本具體實施例中，當所採用三軸方向傳感器101、海拔高度傳感器122和三軸加速度傳感器102已經是數位化輸出時，信號數位化模塊104可以被去掉，由三軸方向傳感器101、海拔高度傳感器122和三軸加速度傳感器102的傳感信號輸出直接傳遞到信息處理模塊105中。
由於運動或移動物體的實際放置方向比較隨意，不能保證測量角度時移動終端保持水平方向，存在俯仰角和橫滾角。因此需要獲得俯仰角和橫滾角信息才能更準確地計算出當前時刻物體的位置信息和運動軌跡或路徑。因此需要增加傾斜角度傳感器。參見圖3。圖3是本發明第三種實現運動軌跡自測量的系統工作原理示意圖。圖3所示方案與圖1所示方案的唯一差別是增加了傾斜角度傳感器121。
在具體實現中，還需要考慮磁偏角的影響，可以將位置參考裝置如非移動標誌物所在位置的磁偏角存入電子設備中，當非移動標誌物間的間隔相距不太遙遠時，可以認為磁偏角沒有變化，以位置參考裝置如非移動標誌物所在的磁偏角作為進入下一個標誌物之前的磁偏角。因此可以進一步將地磁傾角補償信息作為計算出當前時刻物體的位置信息和運動軌跡或路徑的修正信息。參見圖2。圖2是本發明第二種實現運動軌跡自測量的系統工作原理示意圖。在圖2所示方案中是在圖1的基礎增加了地磁傾角補償表123，地磁傾角補償表123中存儲的信息可以是預先存儲在系統中，也可以是當運動或移動物體經過參考位置時，通過無線射頻收發器103、參考位置採集與更新模塊106接收得到。同時為了進一步優化該方案，還增加了正弦函數査找表124和餘弦函數査找表125以提高信息處理模塊105的計算速度。因為在本發明的實現中涉及到大量的正弦函數、餘弦函數的計算，因此預先存儲正弦函數査找表124和餘弦函數査找表125可以加快計算速度。
圖4是本發明第四種實現運動軌跡自測量的系統工作原理示意圖。圖4所示方案結合了圖2和圖3的方案，既解決了由於運動或移動物體的實際放置方向比較隨意，不能保證測量角度時移動終端保持水平方向，存在俯仰角和橫滾角問題，又解決了需要考慮磁偏角的影響問題。
關於本發明的實現實例中所用傳感器產品可以參考如下信息關於傾斜角度傳感器ADIS16209雙軸可編程傾斜計，基於ADI公司的iMEMS難成微電子機械系統內核，當它處於水平安裝時，能夠在土30度測量範圍內以小於0.1度的誤差測量雙軸傾斜。由於其獨特的雙軸工作模式，這種新式傳感器在全部360度範圍內也支持垂直安裝的單軸檢測。可調整的數字傳感器器數據是通過工業標準的串行外設接口 (SPI)輸出，這個接口可接入傾斜度(0.025度解析度)、加速度(0.244mg解析度)、溫度和電源電壓。
關於方向傳感器霍尼韋爾的三軸智能數字磁力計(HMR)可以探測磁場的強度和方向，同時將x， y和z參量輸入計算機。三個獨立的橋電路用於感應x， y， z三個軸向的磁場。也可以使用三軸羅盤傳感器組件構成，如採用霍尼韋爾公司的H(C1051Z單軸和HMC1052雙軸雙軸磁阻傳感器以及一個雙軸MEMSIC MXS3334UL組合在一起的套件作為三軸羅盤傳感器。
關於三軸加速度傳感器，現在在眾多電子設備中使用的MEMS加速度傳感器即可用於本發明的具體實現中。
圖5是本發明在移動電子設備上實現運動軌跡自測量的功能模塊示意圖。傳感器501包含三軸方位傳感器、三軸加速度傳感器、海拔高度傳感器，將傳感器501的傳感信號通過模數轉換模塊502轉換為數位訊號後送到處理器503中，同時射頻收發模塊506將參考位置信息接收到後傳送到處理器503中，由處理器503根據傳感信號和參考位置信息計算運動或移動物體的三維運動軌跡或路徑。處理器503將參考位置信息存入參考位置存儲體504中，將三維運動軌跡或路徑存入路徑存儲體505中。進一步，處理器503可以將運動軌跡或路徑通過射頻收發模塊506發送到參考位置處的電子設備中，也可以增加另外的有線通訊模塊獲無線通訊模塊(在圖中沒有畫出)通過現有的有線通訊網絡或無線通訊網絡將三維運動軌跡或路徑傳遞到遠端設備中。
圖10是本發明基於網絡計算在移動電子設備上實現運動軌跡自測量的功能模塊示意圖。傳感器501包含三軸方位傳感器、三軸加速度傳感器、海拔高度傳感器，將傳感器501的傳感信號通過模數轉換模塊502轉換為數位訊號後送到處理器503中，同時射頻收發模塊506將參考位置信息接收到後傳送到處理器503中。在處理器503的控制下通過所述網絡通訊接口 1006通過無線通訊網絡和/或有線通訊網絡將方位傳感部件的三軸方位傳感器信號、海拔高度傳感部件的海拔高度傳感器信號和加速度傳感部件的三軸加速度傳感器信號結合位置參考點的位置信息傳遞到遠端設備中，由所述遠端設備根據方位傳感部件的三軸方位傳感器信號、海拔高度傳感部件的海拔高度傳感器信號和加速度傳感部件的三軸加速度傳感器信號結合位置參考點的位置信息計算電子設備相對於位
置參考點的三維運動軌跡並存儲在遠端設備中；然後在所述處理器503的控制下通過所述網絡通訊接口 1006通過無線通訊網絡和/或有線通訊網絡從遠端設備中獲得電子設備相對於位置參考點的三維運動軌跡並存儲在所述存儲部件中。處理器503將參考位置信息存入參考位置存儲體504中，將三維運動軌跡存入路徑存儲體505中。
圖6是本發明在位置參考點提供位置參考信息的設備功能模塊示意圖。在每個位置參考點需要安裝參考位置信息處理模塊或者稱為參考裝置，參考位置信息處理模塊包含處理器601和通訊模塊，通訊模塊可以根據具體實現需要採用有線通訊模塊或無線通訊模塊。本實現實例中採用射頻收發模塊602通過無線通訊方式與運動或移動的物體之間通訊。
圖7是本發明在遠端設備上實現運動軌跡顯示的系統功能模塊示意圖。當需要將運動或移動的物體的運動軌跡或路徑進行遠端展示時，需要將運動或移動的物體的運動軌跡或路徑傳遞到遠端設備中。圖7是遠端設備的實現實例，包含與處理器703連接的網絡接入網關701、資料庫702、路徑繪製程序707。其中網絡接入網關701根據實現的需要可以是無線通訊網絡的接入網關，也可以是有線通訊網絡的接入網關，完成將運動或移動的物體的運動軌跡或路徑通過無線通訊網絡或有線通訊網絡接收後傳遞給處理器703。路徑繪製程序707完成將運動或移動的物體的運動軌跡或路徑繪製到遠端設備的顯示部件中，以可視化的方式展現出來。資料庫702是為了實現多個運動或移動的物體的軌跡信息或路徑信息的檢索、管理。具體實現中，可以進一步增加數字地圖存儲體704，存儲數字地圖信息，從而可以將運動或移動的物體的軌跡信息或路徑信息與數字地圖信息結合，可以更為直觀的展示物體的運動軌跡。同時所獲得物體運動軌跡戰士信息還可以進一步通過WEB伺服器706傳遞到其他設備中，被多個設備獲取或被訪問。
圖8是本發明第一種實現運動物體運動軌跡跟蹤系統網絡拓撲示意圖。設置有四個參考位置分別為第一參考建築物801、第二參考建築物802、第三參考建築物803、第四參考建築物804，每個參考建築物中分別安裝參考位置信息處理模塊811、 812、 813、 814。參考位置信息處理模塊811、 812、 813、 814與管理伺服器805之間可以採用有線信號連接如信號導線或光纖等，也可以通過無線信號連接。同時參考位置信息處理模塊811、812、813、 814之間也可以採用有線信號連接如信號導線或光纖等，也可以通過無線信號連接。運動或移動的物體從位置起點806運動到位置807時，假定位置起點806在第二參考建築物802附近，運動或移動的物體可以從參考位置信息處理模塊812獲得起點位置的位置信息。然後運動或移動的物體在運動過程中由自身所安裝的傳感器、處理器計算運動過程中的軌跡或路徑，當運動到位置807時，假定位置807在第一參考建築物801附近，運動或移動的物體可以從參考位置信息處理模塊811獲得位置信息對於計算的軌跡或路徑進行修正。而且運動或移動的物體經過每個參考建築物時，通過相應建築物中的參考位置信息處理模塊接收存儲在運動或移動的物體中的軌跡或路徑信息。該系統中還設置了管理伺服器805。管理伺服器805可以通過與設置於每個參考建築物中的參考位置信息處理模塊之間的連接通訊獲得運動或移動的物體中的軌跡或路徑信息，從而實現物體中的軌跡或路徑信息的遠程展示和物體的跟蹤。
圖9是本發明第二種實現運動物體運動軌跡跟蹤系統網絡拓撲示意圖。與圖8所示方案相似，設置有四個參考位置分別為第一參考建築物90K第二參考建築物902、第三參考建築物903、第四參考建築物904，每個參考建築物中分別安裝參考位置信息處理模塊91K 912、 913、 914。不同的是參考位置信息處理模塊911、 912、 913、 914與管理伺服器卯5之間的連接是通過現有的通訊網絡920，如有線通訊網絡或移動通信網絡。運動或移動的物體從位置起點906運動到位置907時，假定位置起點906在第二參考建築物902附近，運動或移動的物體可以從參考位置信息處理模塊912獲得起點位置的位置信息。然後運動或移動的物體在運動過程中由自身所安裝的傳感器、處理器計算運動過程中的軌跡或路徑或者將傳感器信號傳遞到管理伺服器905計算運動過程中的軌跡或路徑，當運動到位置907時，假定位置907在第一參考建築物901附近，運動或移動的物體可以從參考位置信息處理模塊911獲得位置信息對於計算的軌跡或路徑進行修正。而且運動或移動的物體中的傳感器信息、軌跡或路徑信息除可以通過參考位置信息處理模塊傳遞到管理伺服器905，也可以直接通過現有的通訊網絡920傳遞到管理伺服器905，從而實現物體中的軌跡或路徑信息的遠程展示和物體的跟蹤。
2權利要求
1、一種跟蹤物體三維運動軌跡的系統，其特徵是包含1)至少一個位置參考裝置，所述位置參考裝置安裝在位置參考點，所述位置參考裝置包含存儲位置參考裝置所在之處的位置信息和近距離無線通訊模塊和/或有線通訊模塊；2)安裝在物體上的電子設備，所述電子設備包含如下部分方位傳感部件，包含三軸方位傳感器；加速度傳感部件，包含三軸加速度傳感器；海拔高度傳感部件，包含海拔高度傳感器；傾斜傳感部件，包含傾斜角度傳感器；通訊部件，包含近距離無線通訊模塊和/或有線通訊模塊，當物體經過所述位置參考點時，通過近距離無線通訊方式或有線通訊方式與位置參考裝置進行通訊獲得位置參考點的位置信息；存儲部件；信息處理部件，用於根據方位傳感部件的三軸方位傳感器信號、海拔高度傳感部件的海拔高度傳感器信號、傾斜傳感部件的傾斜角度傳感器信號和加速度傳感部件的三軸加速度傳感器信號結合位置參考點的位置信息計算電子設備相對於位置參考點的三維運動軌跡並存儲在存儲部件中；所述方位傳感部件、加速度傳感部件、海拔高度傳感部件、傾斜傳感部件、通訊部件、存儲部件分別連接信息處理部件。
2、 根據權利要求1所述的系統，其特徵是所述物體經過位置參考裝置所在位置時，將 該位置參考點設定為電子設備當前的運動參考點；用參考裝置所在位置的位置信息 對於電子設備的三維運動軌跡進行修正，得到修正後的電子設備相對於位置參考點 的三維運動軌跡並存儲在存儲部件中。
3、 根據權利要求1所述的系統，其特徵是所述電子設備進一步包含信息顯示部件，用 於顯示物體的三維運動軌跡，所述信息顯示部件接信息處理部件。
4、 根據權利要求1所述的系統，其特徵是所述位置參考點的位置信息包含位置參考點 的經度信息、緯度信息、海拔高度信息；或者所述位置參考點的位置信息包含位置參考點的經度信息、緯度信息、海拔高度信息和磁偏角信息。
5、 根據權利要求1所述的系統，其特徵是所述電子設備經過位置參考點時，在信息處 理部件的控制下通過所述通訊部件將所述三維運動軌跡傳遞到位於參考點的位置參 考裝置中，然後由所述位置參考裝置將所述三維運動軌跡傳遞到遠端設備中，在所 述遠端設備中接收到物體三維運動軌跡或者經過修正後的三維運動軌跡，在所述遠 端設備中存儲和/或展示電子設備三維運動軌跡。
6、 根據權利要求1所述的系統，其特徵是所述電子設備進一步包含網絡通訊接口，所 述網絡通訊接口與信息處理部件連接，在信息處理部件的控制下通過所述網絡通訊 接口與遠端設備連接，所述電子設備將所述三維運動軌跡由網絡通訊接口通過無線 通訊網絡和/或有線通訊網絡傳遞到遠端設備中，在所述遠端設備中接收到物體運動 軌跡或者經過修正後的三維運動軌跡，在所述遠端設備中存儲和/或展示電子設備三 維運動軌跡。
7、 根據權利要求7所述的系統，其特徵是所述遠端設備還包含電子地圖信息並將所述 三維運動軌跡和/或經過修正後的三維運動軌跡標註在所述電子地圖信息獲得物體 在電子地圖上的指示或展示。
8、 根據權利要求1至7中任一項所述的系統，其特徵是所述電子設備還包含電子地圖 信息並將所述三維運動軌跡和/或經過修正後的三維運動軌跡標註在所述電子地圖 信息獲得物體在電子地圖上的指示或展示。
9、 根據權利要求1至7中任一項所述的系統，其特徵是所述近距離無線通訊方式是如 下方式之一或組合近場通訊(NFC， Near-Field Communication)方式，射頻電子標籤 (RFID)通訊方式、ZigBee通訊方式、Wi-Fi通訊方式、WLAN通訊方式、紅外線通 訊方式；所述有線通訊方式是如下方式之一或組合有線區域網路通訊方式、智能 卡接口通訊方式、通用串行總線(USB)通訊方式。
10、 根據權利要求6或7所述的系統，其特徵是所述無線通訊網絡是如下通訊網絡 之一或組合GSM移動通訊網絡、CDMA移動通訊網絡、WCDMA第三代移動通 訊網絡、CDMA2000第三代移動通訊網絡、TD-SCDMA第三代移動通訊網絡、 WIMAX移動通訊網絡、局域無線通訊網絡、下一代移動通訊網絡，所述局域無線 通訊網絡是如下通訊網絡之一或組合WLAN、 WiFi、 Z1GBEE;所述有線通訊網絡是如下通訊網絡之一或組合有線電話網絡、有線數據交換網絡、乙太網絡、IP (互 聯網絡協議)網絡。
全文摘要
本發明提出跟蹤物體三維運動軌跡的系統，包含1)至少一個位置參考裝置，所述位置參考裝置安裝在位置參考點，所述位置參考裝置包含存儲位置參考裝置所在之處的位置信息和近距離無線通訊模塊和/或有線通訊模塊；2)安裝在物體上的電子設備，所述電子設備包含方位傳感部件；加速度傳感部件；海拔高度傳感部件；傾斜傳感部件；通訊部件；存儲部件；信息處理部件，根據三軸方位傳感器信號、海拔高度傳感器信號、傾斜角度傳感器信號和三軸加速度傳感器結合位置參考點的位置信息計算電子設備相對於位置參考點的三維運動軌跡。本發明技術可實現獲得運動物體在任何時刻的位置和方位以及運動軌跡，解決迷失道路和方向問題。
文檔編號G01S11/00GK101655555SQ20091008530
公開日2010年2月24日 申請日期2009年5月20日 優先權日2009年5月20日
發明者清 須 申請人:北京派瑞根科技開發有限公司