技术领域
[0001] 本
发明涉及一种移动终端间的定位方法及采用该方法的移动终端。
背景技术
[0002] 在日常生活中，诸如卫星
导航系统的导航技术(例如，GPS(全球定位系统)、北斗导航)在生活中的应用越来越普遍，大至自驾游，小至逛街购物，为人类的生活出行提供了很大的便利。随着生活
水平的提高，诸如手机的移动终端已经成为人们随身携带的必备物品之一，而
卫星导航系统也已成为移动终端的必备功能之一。
[0003] 以GPS导航单元为例，在某些环境条件下(例如，在室内或天气不好的情况下，在山路或隧道内)，GPS
信号会变得微弱或者接收不到GPS信号，导致GPS功能可能失效。另一方面，即使在信号良好的情况下，从开启普通GPS功能进行全球定位，到移动终端的GPS准确定位，也会花掉1分钟甚至数分钟左右的时间。
[0004] 另外，目前的移动终端中的导航单元只提供一台移动终端(例如，手机、PAD等)的
位置定位，没有提供两台或多台移动终端相互定位的功能。如果多个朋友去到一个陌生的城市，各自都不知道自己所处的位置，那样就无法通过导航单元找到对方。当然你可以通过定位知道自己的位置然后告诉对方你的位置信息，让对方通过导航找到你，但这样不仅非常麻烦，而且必须有一方在固定地方不动等另一方进行导航。
[0005] 因此，
现有技术中的依赖于卫星导航系统的定位方式有待改进。
发明内容
[0006] 为了解决上述技术问题中的至少一种技术问题，本发明提供了移动终端的定位方法、移动终端之间的距离测量方法，以及采用所述方法的移动终端。
[0007] 根据本发明的一方面，提供了一种移动终端，包括：初始化单元，用于进行移动终端的初始定位，以获得移动终端的初始位置和初始速度；
陀螺仪，用于测量移动终端绕X轴、Y轴和Z轴的旋转
角度；
加速度计，用于获取移动终端移动的加速度；处理器，基于初始位置和初始速度，利用由陀螺仪测量的旋转角度以及由加速度计获得的加速度来实时确定移动终端的当前位置；通信模
块，用于与其他移动终端通信，以实时获得其他移动终端的位置信息，其中，处理器将自身的位置以及其他移动终端的位置信息显示在显示器上。
[0008] 所述移动终端还可包括卫星导航系统，初始化单元通过所述卫星导航系统获得移动终端的初始位置和初始速度。
[0009] 其中，还可通过将多个移动终端静止地定位在相同位置来获得多个移动终端的初始位置和初始速度。
[0010] 处理器可通过建立二维或三维
坐标系，将所述移动终端以及所述其他移动终端的当前位置以二维或三维的形式实时地显示在显示器上。
[0011] 处理器可将移动终端自身的当前位置为坐标原点来建立二维或三维坐标系。
[0012] 处理器可利用陀螺仪及加速度计确定移动终端的手机
姿态。
[0013] 所述陀螺仪可为三轴陀螺仪。所述加速度计可为三个，设置方向分别对应于三轴陀螺仪的X、Y和Z轴方向。
[0014] 所述移动终端还可包括振动
马达，所述振动马达的震动强度随着与其他移动终端之间的距离的变化而变化。
[0015] 显示器以二维地图或三维地图的方式实时显示移动终端的位置信息。
[0016] 根据本发明的另一方面，提供了一种采用上述移动终端进行定位的方法，所述方法包括：通过初始化单元进行初始化操作，以获得移动终端的初始位置和初始速度；通过陀螺仪测量移动终端绕X轴、Y轴和Z轴的旋转角度；由加速度计获取移动终端移动的加速度；由处理器基于初始位置和初始速度，利用由陀螺仪测量的旋转角度以及由加速度计获得的加速度来实时确定移动终端的当前位置；通信模块与其他移动终端通信，以实时获得其他移动终端的位置信息，其中，处理器将自身的位置以及其他移动终端的位置信息显示在显示器上。
[0017] 所述移动终端还包括卫星导航系统，在通过初始化单元进行的初始化操作中，可利用所述卫星导航系统获得移动终端的初始位置和初始速度。
[0018] 在通过初始化单元进行的初始化操作中，可通过将多个移动终端静止地定位在相同位置来获得多个移动终端的初始位置和初始速度。
[0019] 通过建立二维或三维坐标系，可将所述移动终端以及所述其他移动终端的当前位置以二维或三维的形式实时地显示在显示器上。
[0020] 处理器可将移动终端自身的当前位置为坐标原点来建立二维或三维坐标系。
[0021] 处理器可利用陀螺仪及加速度计确定移动终端的手机姿态。
[0022] 所述陀螺仪可为三轴陀螺仪。所述加速度计可以为三个，设置方向分别对应于三轴陀螺仪的X、Y和Z轴方向。
[0023] 所述移动终端还可包括振动马达，所述振动马达的震动强度随着与其他移动终端之间的距离的变化而变化。
[0024] 显示器可以以二维地图或三维地图的方式实时显示移动终端的位置信息。
[0025] 本发明通过三轴陀螺仪与加速度计配合测定6个方向的位置，移动轨迹，加速，并且得到位移，可获得二维甚至三维空间的位移量，可以大幅提升定位导航的效率与准确度。
附图说明
[0026] 通过下面结合附图对本发明示例性
实施例的详细描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
[0027] 图1示出了根据本发明实施例的移动终端的示意性
框图；
[0028] 图2-3是示出两个移动终端之间进行相互定位的过程的示意图；
[0029] 图4是非GPS初始定位方式的示意图。
具体实施方式
[0030] 下面，通过参考附图更详细地描述本发明的实施例。在下面的描述中，以移动终端采用常用的GPS导航技术为例进行描述，但是，本发明不限于采用GPS导航技术，还可以采用其他类型的导航技术，例如，北斗导航。
[0031] 根据本发明的技术构思，通过在包含GPS导航单元的移动终端中进一步包含陀螺仪以及加速度计来实现移动终端的定位、移动终端间的相互定位。
[0032] 在本发明的移动终端中的陀螺仪可以采用三轴陀螺仪。三轴陀螺仪可以测量
角速度，以判断移动终端的运动状态，以此来判断移动终端的初始形态与旋转运动后的状态。在三轴陀螺仪中，中间是一个高速旋转的
转子，由于惯性作用它不会因为受到外
力的影响而改变姿态，因此旋
转轴能一直保持竖直方向，即陀螺仪的参考方向。陀螺仪转子外部有三个方向上的旋转位置判断，它是连接到手机的，这个位置判断就可以基于转子的不变状态作为基准来计算手机的旋转方向。三轴陀螺仪能同时测定6个方向的位置、移动轨迹和速度。单轴的只能测量一个方向的量，也就是一个系统需要三个陀螺仪，而三轴的一个就能替代三个单轴的。三轴的体积小、重量轻、结构简单、可靠性好。
[0033] 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，加速度计本质上是一个振荡系统，安装于运动载体的内部，可以用来测量载体的运动加速度。以MEMS(微
机电系统)类加速度计为例，加速度计的工作原理是当加速度计连同外界物体(该物体的加速度就是待测的加速度)一起作加速运动时，
质量块就受到
惯性力的作用向相反的方向运动。质量块发生的位移受到
弹簧和阻尼器的限制，通过
输出电压就能测得外界的加速度大小。
即，加速度
传感器的原理不是直接测出加速度，测得的是“比力”，通过比力方程，才可算出加速度。经过积分，可以算出速度，再经过积分，可算出路程。
[0034] 本发明的实施例结合上述两种传感器来形成新的导航方式，这种导航方式中的陀螺仪用来形成一个导航坐标系使加速度计的测量轴稳定在该坐标系中并给出航向和姿态角，可以同时处理直线运动和旋转运动。通过三轴陀螺仪判定的移动终端的移动过程中包括转弯和坡度的方向变化，通过由加速度传感器测量的加速度计算出速度与路程，结合GPS单元所提供的初始速度，可以计算出现有的速度运动的距离。该距离加上GPS单元初始定位的位置，由此可以在没有GPS信号情况下对移动终端进行在相当于6维方向上的立体运动的定位。
[0035] 图1示出了根据本发明实施例的移动终端的示意性框图。图2-3是示出两个移动终端之间进行相互定位的过程的示意图。下面参照附图对本发明的技术方案进行详细的描述。
[0036] 如图1所示，根据本发明的移动终端包括初始化单元100、GPS单元110、陀螺仪120、加速度计130、通信单元140、显示单元150以及处理器160。
[0037] 初始化单元100用于获得移动终端的初始位置和初始速度。
[0038] GPS单元110用于进行移动终端的初始定位，以确认初始位置与初始速度。更详细地，GPS单元110实时接收GPS数据，获得移动终端的经纬度坐标、海拔高度以及当前速度。
[0039] 陀螺仪120用于测量移动终端绕X轴、Y轴和Z轴的旋转角度和角速度。
[0040] 加速度计130用于获取移动终端移动的加速度。
[0041] 通信单元140用于和其他移动终端通信，以将自己的地理位置信息发送给对方以及接收对方的地理位置信息。
[0042] 处理器160基于由GPS单元110确定的初始速度、由陀螺仪120测量的旋转角度、由加速度计测量的加速度，计算得到移动终端在三维空间内的移动速度和位移，从而基于初始位置确定移动终端的当前位置。此外，现实中有可能导致手机姿态的变化，那么实施例进一步通过处理器计算手机姿态(例如垂直，倾斜)对加速度计的影响，处理器160利用陀螺仪以及加速度计确定移动终端的姿态。处理器160还基于通过通信单元140接收的其他移动终端的地理位置信息来确定另一移动终端的当前位置或者两者的相对位置。
[0043] 处理器160将计算得到的移动终端的当前位置以及其他移动终端的当前位置以三维的形式显示在显示单元150上。
[0044] 当多个移动终端均采用本发明的技术方案时，可以进行多个移动终端间的相互定位。下面，结合附图2-4，以在两个移动终端间进行相互定位为例进行描述。但是，本发明的实施不限于在两个移动终端之间，也可以在多个移动终端之间进行相互定位。
[0045] 在开始相互定位之前，用户通过输入命令，使初始化单元100对要进行定位的移动终端进行初始化操作。初始化操作包括初始位置的判定、初始速度的判定。这些判定的方式划分为以下两种情况：
[0046] (a)GPS信号可用：
[0047] 在GPS信号可用的情况下，初始化单元100通过GPS单元110获得移动终端的初始位置、初始速度。此时，需要定位的移动终端全部开启GPS单元110以进行初始定位，确认初始位置与初始速度，这里将该步骤称为“GPS方式初始化”。
[0048] 如图2所示，分别定义三个坐标轴为x轴、y轴、z轴，假定第一移动终端a和第二移动终端b的初始位置为相同，均为坐标原点O。当移动终端在静止状态下执行初始化操作时，初始速度为零。同时，各个移动终端通过各自的通信模块150之间的相互交互，得出彼此的初始定位信息。此时处理单元160可以用空间三维模拟图来在移动终端的显示器上进行显示。
[0049] 在初始化操作之后，各个移动终端分别移动，通过陀螺仪120和加速度计130测得的数据，可以计算得到各自的运动状态。即，通过陀螺仪120和加速度计得到移动方向的变化以及移动速度的变化。处理器160通过结合初始速度，计算得到移动终端相对于初始位置的位移，并且得到相对于坐标原点o的坐标值的变化。如图2所示，第一移动终端a经过移动之后的坐标为a(Xa，ya，za)，第二移动终端b的坐标为b(Xbyb，zb)。
[0050] 移动终端的处理器160进行
数据处理与记录，并通过通信模块150保证移动终端之间的运动位置信息通信。具体地，第一移动终端a可以通过通信单元140获得第二移动终端b的坐标b(Xbyb，zb)，处理器160通过三点o，a，b的坐标可以形成新的空间位移关系，2 2 2 2
通过计算可以得到a与b两点之间的相对距离为d，即，d ＝(Xa-Xb)+(ya-yb)+(za-zb)。同样，第二移动终端b也可以通过通信单元获得第一移动终端a的坐标，并由处理器160进行数据处理。
[0051] 同时，其中一部移动终端的用户可以以自己作为参照点，重新建立空间坐标，如图3所示，将自己作为坐标原点O′，则另外一部移动终端的坐标在新的空间坐标系下更新为c′(Xc，yc，zc)，此时通过该坐标，用户可以十分简单的得到持有另外一部移动终端的用户
2 2 2 2
的位置。也可以得到其与自己的位移距离d′，即，(d′) ＝Xc+yc+yc。处理器160可以
2 2 2 2
直接进行图3中的处理，而不进行d ＝(Xa-Xb)+(ya-yb)+(za-zb) 的运算。
[0052] 上述位置关系可以在二维或三维模拟图(例如，二维地图或三维地图)中进行实时体现。因此，用户直接在三维模拟图(例如，三维地图)里查看自己以及其他移动终端的运动状态与位置信息。当以二维方式显示的时候，可以忽略z轴的信息。
[0053] 在上述示例中，第一移动终端a和第二移动终端b的初始位置相同且假设该初始位置为坐标原点。但是，第一移动终端a和第二移动终端b的初始位置也可以不同。在利用GPS单元110进行初始化的情况下，处理器160可以基于GPS单元110得到的自身的经纬度和海拔高度信息以及通过通信单元140的到的其他移动终端的经纬度和海拔高度信息，以自身作为坐标原点，直接计算得到图3所示的三维示图。因此，图2所示的过程不是必须的。
[0054] 上述示例可能发生在多个移动终端用户在进入GPS信号不好的特定环境(例如，高楼大厦、山区、隧道等)之前，先利用GPS单元110得到初始化位置和初始化速度，然后再移动进入特定环境中，从而即使在GPS信号不可用的情况下，仍然能确定自己的位置以及其他移动终端的位置。
[0055] (b)GPS信号不可用：
[0056] 在GPS信号不可用的情况下，如果需要开启移动终端的相互三维定位功能，同样需要一个初始定位的过程，这里将此步骤称为“非GPS方式初始化”。具体地，将需要定位的移动终端背靠背竖直并放在一起，首先保持移动终端静止(保持移动终端不动)，用户通过操作初始化单元100，使得处理器160开始进入对初始位置的同步与记录的过程。由于初始化时，移动终端处于静止状态，因此初始速度为零。此速度为上述
算法提供初始速度，用以计算移动终端移动后的当前速度与位移。
[0057] 更具体地，加速度计为三维的，即三轴方向，当移动终端保持一个方向(比如水平时)，这时就可以判断出移动终端在三维空间的加速度，在得到初始速度(包括为零的情况)情况下，就可以基于实时加速度计算出位移。此时三轴陀螺仪的作用为：在移动过程中，移动终端必然会有方向上的改变，此时三轴陀螺仪能测量出移动终端的实时方向与初始方向的差异，通过此差异经行补偿，从而使三轴陀螺仪与加速度计实现定位功能。
[0058] 将所设定的初始位置作为在上述“GPS信号可用”的情况下设置的空间坐标原点O，同理，也可以建立空间坐标系，来记录多用户的位移。除了初始定位方式不同，其他计算方式与上述“GPS信号可用”的情况相同，这里不再重复描述。通过这种方法，可以获得移动终端用户之间的距离以及判断移动终端用户之间的相对位移。
[0059] 上述初始定位过程中，用户在通过初始化单元100进行初始化操作时，可以结合地图
软件在地图上做初始位置设置，例如，结合二维或三维地图选择初始位置，并且在后续移动过程中，将二维坐标或三维坐标建立在二维地图或三维地图上，以更逼真直观地显示移动终端的移动状态和移动终端之间的位置关系。
[0060] 以上两种情况下，都能完成多部移动终端之间的定位信息交互，此时的应用场景可用作商场里、演唱会时、等候朋友等多情况下的朋友之间寻人模式，也可以用作家长对小孩的位置的监控模式。此外，还可以用在移动终端添加对讲机功能后，通过判定两移动终端在一定对讲机识别范围内，可以启动对讲机功能，这样可以节省移动终端通信话费。
[0061] 应用场景举例：
[0062] 多位移动终端用户一同进入商场，并分别拥有自己的行程路线，移动终端用户提出实时了解其他移动终端用户位置的需求。此时，本发明所提出的解决方案可以满足的移动终端用户的需求。
[0063] 多位移动终端用户在进入商场前，可以通过上文所说的“GPS信号可用”与“GPS信号不可用”两种情况下的解决办法中的其中一种方法，分别进行初始化操作。初始化操作完成后，便可以通过建立移动终端用户空间坐标系，来获取用户间的相对位移与距离。同时，可以将移动终端的振动强度马达与用户间的距离建立线性关系：当用户之间距离近的时候马达震动强度加大，距离远时候马达变弱。这样，除了通过查看移动终端软件建立的空间坐标系这种方法外，还可以通过马达强度来判断用户之间距离，最终达到多位移动终端用户之间的寻人目的。
[0064] 根据本发明的技术方案，在GPS信号被阻挡或受到干扰而不能进行定位的环境中，通过移动终端内部的三轴陀螺仪传感器与加速度传感器的配合使用，为移动终端提供精准定位与两移动终端之间距离测量的方法，这种方法突破了GPS因为天气因素和室内没信号情况下的限制；
[0065] 此外，即使在信号良好情况下，从开启普通GPS功能进行全球定位，到移动终端的GPS准确定位，也会花掉1分钟甚至数分钟左右的时间。然而，根据本发明的移动终端在记录上次GPS定位的信息后，后台开启三轴陀螺仪传感器与加速度传感器来计算出位移信息，当重新开启GPS功能时候可以增加GPS定位速度，由于正常移动终端的这两个传感器一般都是开启状态，所以不会额外增加过多的耗电量。另外，进行移动终端定位的时候，移动终端后台开启三轴陀螺仪传感器和加速度传感器的耗电量也要远低于开启GPS模块的耗电量。
[0066] 本发明还可以为移动终端带来其他若干附加功能：1.限定范围内切换为对讲机模式，降低功耗与通信
费用；2.两移动终端间的距离测量与定位，用于寻人模式；3.三维手写输入；4.移动终端无线
鼠标；5移动终端游戏操作
手柄。
[0067] 已经参照附图详细描述了本发明的示例性实施例，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以作出形式和细节的删减、替换和改变。
