生成物体三维运动轨迹的电子设备的制作方法

专利名称：生成物体三维运动轨迹的电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及生成物体三维运动轨迹的电子设备，特别是涉及采用加速度传感器、方 位传感器、海拔高度传感器、倾斜角度传感器测量并计算三维运动轨迹，并采用多个位 置参考点修正三维运动轨迹获得自身运动轨迹的电子设备。
背景技术：
从古至今，人们都在探寻如何定位自身所在位置和方位，以免迷失方向而无法到达 目的地。早期指南针的出现，为人们确定方位提供了一种方便的解决方法，但由于其职 能提供大致方位信息，方位精度不高，也无法知道所处位置的信息。罗盘的出现提高了 方位信息的精度，但仍然无法知道所处位置的信息。星象仪的出现并结合罗盘，能够物 体的大致位置信息和方位信息，在航海中成为主要的导航设备。
卫星技术的发展，建立全球卫星导航系统，为需要定位和导航的设备提供位置信息 和方位信息，以地球的经度信息和纬度信息来确定位置，并结合电子地图可以确定设备 的位置信息，位置精度也达到米的数量级，成为现代主要定位工具和导航工具，但卫星 导航系统需要高昂的卫星系统作支撑，同时在山谷、丘壑、洞穴等环境中，由于物体的 遮挡无法感知卫星信息导致无法定位的情形。
随着移动通讯网络的发展，人们也研究了采用移动通讯网络的固定基站的信息、并 借助三角定位的算法确定物体的位置信息和运动轨迹。但是移动通讯网络的基站在宽广 区域分布密度太低导致分辨率很低。而且移动基站的覆盖存在很多盲点，因此出现无法 定位和确定运动轨迹的情形。

发明内容
本发明所要解决的技术问题提出一种测量物体的位置和运动轨迹的方法和设备以 获得运动物体在任何时刻的位置和方位以及在一定时间内的运动轨迹，这对于野外旅游 获作业的人员避免迷失道路和方向十分重要；对于运动物体的运动轨迹的完全了解十分 重要。本发明通过运动物体自带方位传感器、加速度传感器并结合参考位置的位置信息 来计算运动物体在任何时刻的方位和位置以及运动过程的运动轨迹，以解决或部分解决
现有位置定位技术或运动轨迹跟踪技术的不足。术语说明本文中所指的物体的位置是指在地球上物体或者地球上空物体相对于地 球上某个参考点参考面的物理坐标，如经度和纬度，也可用相对于某个参考点的方位和 距离来表示，如北京正东方向距离北京100公里处。还可以增加上海拔高度的数据来指 示物体的位置。
术语说明本发明所指的物体的方位是指在地球上物体或者地球上空物体相对于地 球上某个参考点参考面的方位坐标，如用相对于地球南北极河赤道的东南西北的方向指
示，如东北45度方向。在本发明中，物体的方位与物体的位置方向是相同的含义。
术语说明本发明所指运动轨迹，是指物体从一点运动到另一点所经过的每个点的 位置连接形成的路径信息；或者进一步将物体从一点运动到另一点所经过的每个点的位 置和方位都表示出来形成的路径信息。这些路径信息可以进一步被标识一个平面地图或 电子地图上来表示或展示物体从一点运动到另一点的运动过程信息。
术语说明本发明所指的海拔高度、位置、方位等信息都是用于测量物体相对于地 球环境(包含地球本身及绕地球旋转运动的空域)的数据信息，是地球地理学所描述的 概念。
术语说明本发明所指的方位传感器与方向传感器是相同的含义。
术语说明本发明所指参考位置信息处理模块与位置参考装置是相同的含义。
为解决上述问题，提出的技术解决方案在所述物体上安装方位传感器、加速度传 感器等，根据传感器的测量数据来计算物体的位置和运动轨迹，并引入至少一个位置参 考点来修正因传感器误差、计算误差、地球磁偏角的变化等引起的位置偏差和运动轨迹 偏差。进一步描述如下
第一种运动轨迹生成方法解决方案
1、 一种获取物体三维运动轨迹方法，其特征是包括如下步骤-
第一步设定至少一个固定物体作为位置参考点，物体运动的起点存在一个位置参考 点，通过近距离无线通讯方式或有线通讯方式将位置参考点的位置信息传递到物体中， 作为物体当前的运动参考点；
第二步用安装在物体上的方向传感器、海拔高度传感器和加速度传感器测量物体运 动时的方位值、海拔高度值和加速度值；
第三步用所述物体运动时的方位值、海拔高度值和加速度值并结合物体当前的运动参考点计算物体的三维运动轨迹，并将所述物体的三维运动轨迹存储在物体的存储部件 中；
第四步当物体经过所述位置参考点时，通过无线或有线通讯方式将位置参考点的位 置信息传递到物体中作为对所述物体三维运动轨迹的修正，得到经过修正后的物体的三 维运动轨迹，并将所述物体的经过修正后的物体的三维运动轨迹存储在物体的存储部件 中。
2、 上述位置参考点的位置信息包含位置参考点的经度信息、纬度信息、海拔高度信息； 或者所述位置参考点的位置信息包含位置参考点的经度信息、纬度信息、海拔高度信 息和磁偏角信息。
3、 为了进一步修正物体位置和运动轨迹的测量偏差，上述第四步后可以进一步包含将物 体经过所述位置参考点时将该位置参考点设定为物体当前的运动参考点，这样可以进 一步减少和消除测量和计算的累积误差。因为每经过一个位置参考点，就用该参考点 的位置信息作为物体当前的位置信息和后续运动的参考点，前面的测量和计算误差就 不会传递到后面的测量和计算中。
4、 当需要将物体的位置信息和三维运动轨迹在另一个设备上展示出来以让其他人获知
物体的位置和运动轨迹，则该方案可以进一步包含在第三步后将所述三维运动轨迹通 过无线通讯网络和/或有线通讯网络传递到远端设备中，在所述远端设备中获得物体三 维运动轨迹或者在第四歩后进一步包含将所述经过修正后的三维运动轨迹通过无线 通讯网络和/或有线通讯网络传递到远端设备中，在所述远端设备中获得经过修正后的 物体三维运动轨迹。
5、 为了结合电子地图以更直观地展示所述物体的位置和三维运动轨迹，所述远端设备还 可以包含电子地图信息并将所述三维运动轨迹和/或经过修正后的三维运动轨迹标注 在所述电子地图信息获得物体在电子地图上的指示或展示。
6、 同样为了结合电子地图以更直观地展示所述物体的位置和三维运动轨迹，所述物体还 可以包含电子地图信息并将所述三维运动轨迹和/或经过修正后的三维运动轨迹标注 在所述电子地图信息获得物体在电子地图上的指示或展示。
7、 优选的是上述第三步中计算物体的运动轨迹时增加地磁倾角信息和/或所述第四步中 对所述物体的三维运动轨迹进行修正时增加地磁倾角信息。第二种运动轨迹生成方法解决方案
1、 一种基于网络计算获取物体三维运动轨迹方法，其特征是包括如下步骤-
第一步设定至少一个固定物体作为位置参考点，物体运动的起点存在一个位置参考 点，通过近距离无线通讯方式或有线通讯方式将位置参考点的位置信息传递到物体中， 作为物体当前的运动参考点；
第二步用安装在物体上的方向传感器、海拔高度传感器和加速度传感器测量物体运 动时的方位值、海拔高度值和加速度值；
第三步物体将所述方位值、海拔高度值和加速度值及物体当前的运动参考点信息通 过无线通讯网络和/或有线通讯网络传递到远端设备中，在所述远端设备中用所收到的方 位值、海拔高度值和加速度值结合物体当前的运动参考点计算物体的三维运动轨迹，并 将所述物体的三维运动轨迹存储在远端设备的存储部件中；
第四步当物体经过所述位置参考点时，通过无线或有线通讯方式将位置参考点的位 置信息传递到物体中；
第五步物体将所述位置参考点的位置信息通过无线通讯网络和/或有线通讯网络传 递到远端设备中，在所述远端设备中用所收到的位置参考点的位置信息修正物体的三维 运动轨迹，并将所述经过修正的物体的三维运动轨迹存储在远端设备的存储部件中。
2、 上述位置参考点的位置信息包含位置参考点的经度信息、纬度信息、海拔高度信息， 或者上述位置参考点的位置信息包含位置参考点的经度信息、纬度信息、海拔高度信 息和磁偏角信息。
3、 为了进一步修正物体位置和三维运动轨迹的测量偏差，上述第四步和/或第五步后可以
进一步包含将物体经过所述位置参考点时将该位置参考点设定为物体当前的运动参 考点，这样可以进一步减少和消除测量和计算的累积误差。因为每经过一个位置参考 点，就用该参考点的位置信息作为物体当前的位置信息和后续运动的参考点，前面的 测量和计算误差就不会传递到后面的测量和计算中。
4、 为了使物体的持有者或物体本身了解物体的位置和运动轨迹，在上述第三步后可以进
一步包含将所述三维运动轨迹通过无线通讯网络和/或有线通讯网络传递到物体中，在
所述物体中呈现或存储物体三维运动轨迹；或者在上述第五步后可以进一步包含将所
述经过修正后的三维运动轨迹通过无线通讯网络和/或有线通讯网络传递到物体中，在所述物体中呈现或存储经过修正后的物体三维运动轨迹。
5、 为了结合电子地图以更直观地展示所述物体的位置和三维运动轨迹，所述远端设备还 可以包含电子地图信息并将所述三维运动轨迹和/或经过修正后的三维运动轨迹标注 在所述电子地图信息获得物体在电子地图上的指示或展示。。
6、 同样为了结合电子地图以更直观地展示所述物体的位置和三维运动轨迹，所述物体还 可以包含电子地图信息并将所述三维运动轨迹和/或经过修正后的三维运动轨迹标注 在所述电子地图信息获得物体在电子地图上的指示或展示。
7、 优选的是上述第三步中计算物体的运动轨迹时增加地磁倾角信息和/或所述第五步中 对所述物体的三维运动轨迹进行修正时增加地磁倾角信息。
根据上述运动轨迹生成方法可以实现跟踪物体三维运动轨迹的电子设备和物体三 维运动跟踪系统。
跟踪物体运动轨迹的电子设备的第一种方案是 1、 一种生成物体三维运动轨迹的电子设备，在物体中嵌入电子设备，所述电子设备包含 如下部件
方位传感部件，包含三轴方位传感器；加速度传感部件，包含三轴加速度传感器； 海拔高度传感部件，包含海拔高度传感器；倾斜传感部件，包含倾斜角度传感器； 通讯部件，包含近距离无线通讯模块和/或有线通讯模块，当物体经过所述位置参
考点时，通过近距离无线通讯方式或有线通讯方式与位置参考装置进行通讯获得位置参
考点的位置信息；
存储部件；
信息处理部件，用于根据方位传感部件的三轴方位传感器信号、海拔高度传感部件 的海拔高度传感器信号、倾斜传感部件的倾斜角度传感器信号和加速度传感部件的三轴 加速度传感器信号结合位置参考点的位置信息计算电子设备相对于位置参考点的三维运 动轨迹并存储在存储部件中，
所述方位传感部件、加速度传感部件、海拔高度传感部件、倾斜传感部件、通讯部 件、存储部件分别连接信息处理部件。
上述位置参考装置含存储位置参考装置所在之处的位置信息和近距离无线通讯模块和/或有线通讯模块。
上述电子设备经过位置参考装置所在位置时，可以用参考装置所在位置的位置信息 对于电子设备的三维运动轨迹进行修正，得到修正后的电子设备相对于位置参考点的三 维运动轨迹并存储在存储部件中。
2、 上述电子设备可以进一步包含信息显示部件，用于显示物体的三维运动轨迹，所述信 息显示部件接信息处理部件。
3、 上述位置参考点的位置信息包含位置参考点的经度信息、纬度信息、海拔高度信息； 或者所述位置参考点的位置信息包含位置参考点的经度信息、纬度信息、海拔高度信 息和磁偏角信息。
4、 为了进一歩修正物体位置和三维运动轨迹的测量偏差，上述电子设备经过所述位置参 考点时将该位置参考点设定为电子设备当前的运动参考点，这样可以进一步减少和消 除测量和计算的累积误差。因为每经过一个位置参考点，就用该参考点的位置信息作 为电子设备当前的位置信息和后续运动的参考点，前面的测量和计算误差就不会传递 到后面的测量和计算中。
5、 当需要将电子设备的位置信息和三维运动轨迹在另一个设备上展示出来以让其他人 获知电子设备的位置和三维运动轨迹，则该电子设备可以进一步包含网络通讯接口， 所述网络通讯接口与信息处理部件连接，在信息处理部件的控制下通过所述网络通讯 接口与远端设备连接，电子设备将所述运动轨迹由网络通讯接口通过无线通讯网络和 /或有线通讯网络传递到远端设备中，在所述远端设备中接收到物体三维运动轨迹或者 经过修正后的三维运动轨迹，在所述远端设备中存储和/或展示电子设备三维运动轨 迹。
6、 为了结合电子地图以更直观地展示所述物体的位置和三维运动轨迹，所述远端设备还 可以包含电子地图信息并将所述三维运动轨迹和/或经过修正后的三维运动轨迹标注 在所述电子地图信息获得物体在电子地图上的指示或展示。
7、 同样为了结合电子地图以更直观地展示所述物体的位置和三维运动轨迹，所述电子设 备还可以包含电子地图信息并将所述三维运动轨迹和/或经过修正后的三维运动轨迹 标注在所述电子地图信息获得物体在电子地图上的指示或展示。
8、 上述近距离无线通讯方式是如下方式之一或组合近场通讯(NFC, Near-FieldCommunication)方式，射频电子标签(RFID)通讯方式、ZigBee通讯方式、Wi-Fi通讯 方式、WLAN通讯方式、红外线通讯方式。
9、 上述有线通讯方式是如下方式之一或组合有线局域网络通讯方式、智能卡接口通讯 方式、通用串行总线(USB)通讯方式。
10、 上述无线通讯网络是如下通讯网络之一或组合GSM移动通讯网络、CDMA移 动通讯网络、WCDMA第三代移动通讯网络、CDMA2000第三代移动通讯网络、 TD-SCDMA第三代移动通讯网络、WIMAX移动通讯网络、局域无线通讯网络如 WLAN、 WiFi、 ZIGBEE等以及正在研究的下一代移动通讯网络等。所述有线通讯网 络是指有线电话网络、有线数据通讯网络等。
11、 上述有线通讯网络是如下通讯网络之一或组合有线电话网络、有线数据交换网 络、以太网络、IP (互联网络协议)网络等。
跟踪物体运动轨迹的电子设备的第二种方案是 1、 一种跟踪物体运动轨迹的电子设备包含如下部件 方位传感部件，包含三轴方位传感器； 加速度传感部件，包含三轴加速度传感器； 海拔高度传感部件，包含海拔高度传感器；
通讯部件，包含近距离无线通讯模块和/或有线通讯模块，当物体经过所述位置参 考点时，通过近距离无线通讯方式或有线通讯方式与位置参考装置进行通讯获得位置参 考点的位置信息；
存储部件；
网络通讯接口，所述网络通讯接口通过无线通讯网络和/或有线通讯网络与远端设 备通讯；
信息处理部件，在信息处理部件的控制下由所述网络通讯接口通过无线通讯网络和 /或有线通讯网络将方位传感部件的三轴方位传感器信号、海拔高度传感部件的海拔高度 传感器信号和加速度传感部件的三轴加速度传感器信号结合位置参考点的位置信息传递 到远端设备中，由所述远端设备根据方位传感部件的三轴方位传感器信号、海拔高度传 感部件的海拔高度传感器信号和加速度传感部件的三轴加速度传感器信号结合位置参考 点的位置信息计算电子设备相对于位置参考点的三维运动轨迹并存储在远端设备中；
10所述方位传感部件、加速度传感部件、海拔高度传感部件、通讯部件、存储部件、 网络通讯接口分别连接信息处理部件。
上述位置参考装置含存储位置参考装置所在之处的位置信息和近距离无线通讯模 块和/或有线通讯模块。
上述电子设备经过位置参考装置所在位置时，可以用参考装置所在位置的位置信息 对于电子设备的三维运动轨迹进行修正，得到修正后的电子设备相对于位置参考点的三 维运动轨迹并存储在存储部件中。
2、 上述信息处理部件可以进一步在信息处理部件的控制下由所述网络通讯接口通过无 线通讯网络和/或有线通讯网络从远端设备中获得电子设备相对于位置参考点的三维 运动轨迹并存储在所述存储部件中。
3、 上述电子设备可以进一步包含信息显示部件，用于显示物体的运动轨迹，所述信息显 示部件接信息处理部件。
4、 上述位置参考点的位置信息包含位置参考点的经度信息、纬度信息、海拔高度信息； 或者所述位置参考点的位置信息包含位置参考点的经度信息、纬度信息、海拔高度信 息和磁偏角信息。
5、 为了进一步修正物体位置和三维运动轨迹的测量偏差，上述电子设备经过所述位置参 考点时将该位置参考点设定为电子设备当前的运动参考点，并将该位置参考点的位置 信息在信息处理部件的控制下由所述网络通讯接口通过无线通讯网络和/或有线通讯 网络传递到远端设备中，由所述远端设备根据新收到的位置参考点的位置信息修正电 子设备相对于位置参考点的经过修正的三维运动轨迹并存储在远端设备中。这样可以 进一步减少和消除测量和计算的累积误差。因为每经过一个位置参考点，就用该参考 点的位置信息作为电子设备当前的位置信息和后续运动的参考点，前面的测量和计算 误差就不会传递到后面的测量和计算中。
6、 上述信息处理部件可以进一步在信息处理部件的控制下由所述网络通讯接口通过无 线通讯网络和/或有线通讯网络从远端设备中获得电子设备相对于位置参考点的经过 修正的三维运动轨迹并存储在所述存储部件中。
7、 为了结合电子地图以更直观地展示所述物体的位置和三维运动轨迹，所述远端设备还 可以包含电子地图信息并将所述三维运动轨迹和/或经过修正后的三维运动轨迹标注在所述电子地图信息获得物体在电子地图上的指示或展示。
8、 同样为了结合电子地图以更直观地展示所述物体的位置和三维运动轨迹，所述电子设备还可以包含电子地图信息并将所述三维运动轨迹和/或经过修正后的三维运动轨迹标注在所述电子地图信息获得物体在电子地图上的指示或展示。
9、 对于近距离无线通讯方式、有线通讯方式、无线通讯网络和有线通讯网络的描述与跟踪物体运动轨迹的电子设备的第一种方案相同。
跟踪物体运动轨迹的物体运动跟踪系统的第一种方案是
1 、 一种跟踪物体三维运动轨迹的物体运动跟踪系统包含如下设备
1) 至少一个位置参考装置，所述位置参考装置包含存储位置参考装置所在之处的位置信息和近距离无线通讯模块和/或有线通讯模块；
2) 安装在物体上的电子设备，所述电子设备包含如下部分方位传感部件，包含三轴方位传感器；加速度传感部件，包含三轴加速度传感器；海拔高度传感部件，包含海拔高度传感器；
通讯部件，包含近距离无线通讯模块和/或有线通讯模块，当物体经过所述位置参考点时，通过近距离无线通讯方式或有线通讯方式与位置参考装置进行通讯获得位置参考点的位置信息；
存储部件；
信息处理部件，用于根据方位传感部件的三轴方位传感器信号、海拔高度传感部件的海拔高度传感器信号和加速度传感部件的三轴加速度传感器信号结合位置参考点的位置信息计算电子设备相对于位置参考点的三维运动轨迹并存储在存储部件中；
所述方位传感部件、加速度传感部件、海拔高度传感部件、通讯部件、存储部件分别连接信息处理部件。
上述电子设备经过位置参考装置所在位置时，可以用参考装置所在位置的位置信息对于电子设备的三维运动轨迹进行修正，得到修正后的电子设备相对于位置参考点的三维运动轨迹并存储在存储部件中。
2、上述电子设备可以进一步包含信息显示部件，用于显示物体的运动轨迹，所述信息显示部件接信息处理部件。
3、 上述位置参考点的位置信息包含位置参考点的经度信息、纬度信息、海拔高度信息；或者所述位置参考点的位置信息包含位置参考点的经度信息、讳度信息、海拔高度信息和磁偏角信息。
4、 为了进一步修正物体位置和三维运动轨迹的测量偏差，上述电子设备经过所述位置参考点时将该位置参考点设定为电子设备当前的运动参考点，这样可以进一步减少和消除测量和计算的累积误差。因为每经过一个位置参考点，就用该参考点的位置信息作为电子设备当前的位置信息和后续运动的参考点，前面的测量和计算误差就不会传递到后面的测量和计算中。
5、 为了结合电子地图以更直观地展示所述物体的位置和三维运动轨迹，所述电子设备还可以包含电子地图信息并将所述三维运动轨迹和/或经过修正后的三维运动轨迹标注在所述电子地图信息获得物体在电子地图上的指示或展示。
跟踪物体运动轨迹的物体运动跟踪系统的第二种方案是
1、 一种跟踪物体三维运动轨迹的物体运动跟踪系统包含如下设备-
1) 至少一个位置参考装置，所述位置参考装置包含存储位置参考装置所在之处的位置信息和近距离无线通讯模块和/或有线通讯模块；
2) 远端设备，所述远端设备包含网络通讯接口、存储器、控制器和信息显示部件的信息处理设备；
3) 安装在物体上的电子设备，所述电子设备包含如下部分方位传感部件，包含三轴方位传感器；加速度传感部件，包含三轴加速度传感器；海拔高度传感部件，包含海拔高度传感器；
通讯部件，包含近距离无线通讯模块和/或有线通讯模块，当物体经过所述位置参考点时，通过近距离无线通讯方式或有线通讯方式与位置参考装置进行通讯获得位置参考点的位置信息；
存储部件；
网络通讯接口，所述网络通讯接口通过无线通讯网络和/或有线通讯网络与远端设备通讯；
信息处理部件，用于根据方位传感部件的三轴方位传感器信号、海拔高度传感部件的海拔高度传感器信号和加速度传感部件的三轴加速度传感器信号结合位置参考点的位置信息计算电子设备相对于位置参考点的三维运动轨迹并存储在存储部件中；
所述方位传感部件、加速度传感部件、海拔高度传感部件、通讯部件、存储部件、网络通讯接口分别连接信息处理部件；
所述网络通讯接口在信息处理部件的控制下通过所述网络通讯接口与远端设备连接，电子设备将所述运动轨迹由网络通讯接口通过无线通讯网络和/或有线通讯网络传递到远端设备中，在所述远端设备中接收到物体运动轨迹，在所述远端设备中存储和/或展示电子设备三维运动轨迹。
上述电子设备经过位置参考装置所在位置时，可以进一步用参考装置所在位置的位置信息对于电子设备的三维运动轨迹进行修正，得到修正后的电子设备相对于位置参考点的三维运动轨迹并存储在存储部件中；而且所述网络通讯接口在信息处理部件的控制下通过所述网络通讯接口与远端设备连接，电子设备将所述修正后的三维运动轨迹由网络通讯接口通过无线通讯网络和/或有线通讯网络传递到远端设备中，在所述远端设备中接收到物体经过修正后的三维运动轨迹，在所述远端设备中存储和/或展示电子设备三维运动轨迹。
2、 上述电子设备可以进一步包含信息显示部件，用于显示物体的三维运动轨迹，所述信息显示部件接信息处理部件。
3、 上述位置参考点的位置信息包含位置参考点的经度信息、讳度信息、海拔高度信息；
或者所述位置参考点的位置信息包含位置参考点的经度信息、纬度信息、海拔高度信息和磁偏角信息。
4、 为了进一步修正物体位置和三维运动轨迹的测量偏差，上述电子设备经过所述位置参
考点时将该位置参考点设定为电子设备当前的运动参考点，这样可以进一步减少和消除测量和计算的累积误差。因为每经过一个位置参考点，就用该参考点的位置信息作为电子设备当前的位置信息和后续运动的参考点，前面的测量和计算误差就不会传递到后面的测量和计算中。
5、 为了结合电子地图以更直观地展示所述物体的位置和三维运动轨迹，所述远端设备还可以包含电子地图信息并将所述三维运动轨迹和/或经过修正后的三维运动轨迹标注在所述电子地图信息获得物体在电子地图上的指示或展示。
6、同样为了结合电子地图以更直观地展示所述物体的位置和三维运动轨迹，所述电子设备还可以包含电子地图信息并将所述三维运动轨迹和/或经过修正后的三维运动轨迹标注在所述电子地图信息获得物体在电子地图上的指示或展示。跟踪物体运动轨迹的物体运动跟踪系统的第三种方案是
1、 一种跟踪物体三维运动轨迹的物体运动跟踪系统包含如下设备
1) 至少一个位置参考装置，所述位置参考装置包含存储位置参考装置所在之处的位置信息和近距离无线通讯模块和/或有线通讯模块；
2) 远端设备，所述远端设备包含网络通讯接口、存储器、控制器和信息显示部件的信息处理设备；
3) 安装在物体上的电子设备，所述电子设备包含如下部分方位传感部件，包含三轴方位传感器；加速度传感部件，包含三轴加速度传感器；海拔高度传感部件，包含海拔高度传感器；
通讯部件，包含近距离无线通讯模块和/或有线通讯模块，当物体经过所述位置参考点时，通过近距离无线通讯方式或有线通讯方式与位置参考装置进行通讯获得位置参考点的位置信息；
存储部件；
网络通讯接口，所述网络通讯接口通过无线通讯网络和/或有线通讯网络与远端设备通讯；
信息处理部件，在信息处理部件的控制下由所述网络通讯接口通过无线通讯网络和/或有线通讯网络将方位传感部件的三轴方位传感器信号、海拔高度传感部件的海拔高度传感器信号和加速度传感部件的三轴加速度传感器信号结合位置参考点的位置信息传递到远端设备中，由所述远端设备根据方位传感部件的三轴方位传感器信号、海拔高度传感部件的海拔高度传感器信号和加速度传感部件的三轴加速度传感器信号结合位置参考点的位置信息计算电子设备相对于位置参考点的三维运动轨迹并存储在远端设备中；所述方位传感部件、加速度传感部件、海拔高度传感部件、通讯部件、存储部件、 网络通讯接口分别连接信息处理部件。
上述位置参考装置含存储位置参考装置所在之处的位置信息和近距离无线通讯模 块和/或有线通讯模块。
上述电子设备经过位置参考装置所在位置时，可以用参考装置所在位置的位置信息 对于电子设备的三维运动轨迹进行修正，得到修正后的电子设备相对于位置参考点的三 维运动轨迹并存储在存储部件中。
2、 上述信息处理部件可以进一步在信息处理部件的控制下由所述网络通讯接口通过无 线通讯网络和/或有线通讯网络从远端设备中获得电子设备相对于位置参考点的三维 运动轨迹并存储在所述存储部件中。
3、 上述电子设备可以进一步包含信息显示部件，用于显示物体的三维运动轨迹，所述信 息显示部件接信息处理部件。
4、 上述位置参考点的位置信息包含位置参考点的经度信息、纬度信息、海拔高度信息； 或者所述位置参考点的位置信息包含位置参考点的经度信息、纬度信息、海拔高度信 息和磁偏角信息。
5、 为了进一步修正物体位置和三维运动轨迹的测量偏差，上述电子设备经过所述位置参
考点时将该位置参考点设定为电子设备当前的运动参考点，并将该位置参考点的位置 信息在信息处理部件的控制下由所述网络通讯接口通过无线通讯网络和/或有线通讯 网络传递到远端设备中，由所述远端设备根据新收到的位置参考点的位置信息修正电 子设备相对于位置参考点的经过修正的三维运动轨迹并存储在远端设备中。这样可以 进一步减少和消除测量和计算的累积误差。因为每经过一个位置参考点，就用该参考 点的位置信息作为电子设备当前的位置信息和后续运动的参考点，前面的测量和计算 误差就不会传递到后面的测量和计算中。
6、 上述信息处理部件可以进一步在信息处理部件的控制下由所述网络通讯接口通过无
线通讯网络和/或有线通讯网络从远端设备中获得电子设备相对于位置参考点的经过 修正的三维运动轨迹并存储在所述存储部件中。
7、 为了结合电子地图以更直观地展示所述物体的位置和三维运动轨迹，所述远端设备还 可以包含电子地图信息并将所述三维运动轨迹和/或经过修正后的三维运动轨迹标注在所述电子地图信息获得物体在电子地图上的指示或展示。 8、同样为了结合电子地图以更直观地展示所述物体的位置和三维运动轨迹，所述电子设
备还可以包含电子地图信息并将所述三维运动轨迹和/或经过修正后的三维运动轨迹 标注在所述电子地图信息获得物体在电子地图上的指示或展示。
以上解决方案中能够计算运动或移动物体的三维运动轨迹，获知运动或移动物体在 任何时刻的位置信息，因此也具有对运动或移动物体进行位置定位的作用。同时将三维 运动或移动物体的三维运动轨迹在远端设备中可以显示或展示出来实现物体被跟踪的目 的。
下面进一步描述如何根据方位传感部件的三轴方位传感器信号、海拔高度传感部件 的海拔高度传感器信号和加速度传感部件的三轴加速度传感器信号结合位置参考点的位 置信息如何计算物体或电子设备的三维运动轨迹。
方向传感器给出相对于地球磁场北极的方向参数如以正北极方向为Y轴，以正东
方为x轴。以从地心向外指向为z轴，称为标准坐标系。采用三轴方向传感器，可以测
量被测对象相对于该坐标体系的方位角。为了计算被测对象的运动方向和运动距离，由 三轴加速度传感器测量被测对象在传感器定义的坐标下(所谓在传感器定义的坐标下是 指三轴加速度传感器的制造过程中设定的相互垂直的三个轴方向形成的坐标)的三个轴 方向的加速度分量，通过方向传感器的测量值转换为相对于标准坐标系的加速度分量， 从而可以计算在标准坐标体系下的运动距离。由于高度的变化对于地磁的变化影响小，
需要采用海拔高度测试在Z轴方向的运动加速度和运动距离。为了将加速度传感器的作 用方向与标准坐标系之间进行转换，按如下方法布置方向传感器与加速度传感器
将三轴加速度传感器的三个轴的方向与三轴方向传感器的三个轴的方向保持一致， 因此三轴方向传感器相对于标准坐标系的角度就是加速度三轴方向相对于标准坐标系的 角度。在电子设备上安装的三轴方向传感器的方向通常定义为将电子设备正面朝上水 平正常姿态放置，水平正前方为X，轴方向，水平向右为Y，轴方向，垂直水平面向下 为Z'轴方向。此时地磁场在Z'轴方向的分量可以忽略，使用X，轴和Y，轴分量Hx 和Hy可以计算地磁北极的方向。此时地磁的方位角计算公式为
方位角=arcTan(Hy/Hx)
由于正切函数是180度周期，为了计算360度的方位角，采用如下分段公式方位角=90度，当Hx=0， Hy<0时
方位角=270度，当Hx=0， Hy>0时
方位角=180- arcTan(Hy/Hx)* 180/兀度， 当Hx<0时
方位角二arcTan(Hy/Hx" 180/兀度， 当Hx>0， Hy<0时
方位角二360-arcTan(Hy/Hx)"80/ n度， 当Hx>0, Hy>0时
由于电子设备的实际放置方向比较随意，不能保证测量角度时移动终端保持水平方 向，存在俯仰角和横滚角。横滚是指围绕X轴或前进方向的旋转，俯仰是指围绕Y轴或 左右方向的旋转。当存在俯仰角和横滚角时，此时地磁在三轴方向传感器的每个方向上 产生分量Hx'、 Hy'、 Hz',计算方位角需要利用三个分量及俯仰角O和横滚角e。采用 如下公式转换为没有俯仰角度和没有横滚角度的方位等效值
Hx = Hx， * cos(O)) + Hy， * sin(9) * sin, - Hz， * cos(e) * sin(O)
Hy = Hy， * cos(9) + Hz， * sin(9)
方位角=arcTan(Hy/Hx)
并按如下分段函数确定360度的方位角
方位角=90度，当Hx=0， Hy<0时
方位角=270度，当Hx=0, Hy>0时
方位角=180- arcTan(Hy/Hx)*180/ n度， 当Hx<0时
方位角二arcTan(Hy/Hx)承180/ n度， 当Hx>0， Hy<0时
方位角360-arcTan(Hy/Hx" 180/ n度， 当Hx>0， Hy>0时
当将三轴加速度传感器的三个轴的方向与三轴方向传感器的三个轴的方向保持一 致，可以把三轴方向的加速度转换为相对于水平面上的运动加速度分量。设定三轴方向 的加速度分别为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，按如下计算
Ax = Ax， * cos(①)+ Ay， * sin(6) * sin(①)一 Az， * cos(9) * sin(O) Ay = Ay， * cos(9) + Az, * sin(6)
为了能够确定运动轨迹，需要将上述加速度分量数据进一步转换为标准坐标下的加 速度分量，用Anx、 Any表示。<formula>formula see original document page 19</formula>在具体实现中，还需要考虑磁偏角的影响，可以将位置参考装置如非移动标志物所 在位置的磁偏角存入电子设备中，当非移动标志物间的间隔相距不太遥远时，可以认为 磁偏角没有变化，以位置参考装置如非移动标志物所在的磁偏角作为进入下一个标志物 之前的磁偏角。
另外计算运行距离和路径还需要获得初始位置坐标和初始速度。初始位置坐标采用 设定位置参考装置如非移动标志物的位置坐标作为初始位置坐标。可以作为初始位置坐 标的非移动标志物包括组织的总部建筑物、各个分部的建筑物、机房等，在这些非移动 标志物中有位置参考装置，所述位置参考装置中安装射频感应/发射装置，每个位置参考 装置存储了其所在标志物的坐标值，通过射频感应/发射装置可以与电子设备的通讯部件 进行通讯， 一旦电子设备靠近非移动标志物，相应的位置参考装置通过射频感应/发射装 置就会把标志物的位置坐标发送给电子设备，此时电子设备将此坐标作为新的参考坐标， 从而避免误差的累积；进一步，相应的位置参考装置通过射频感应/发射装置就会把标志 物的磁偏角信息发送给电子设备，此时电子设备将此磁偏角作为新的磁偏角修正值，从 而避免磁偏角的变化对于计算误差的累积。而所有非移动标志物的位置坐标的参考点可 以根据需要选定， 一种选定方法是以组织的总部作为坐标原点，另一种是以所在地区的 著名建筑标志为坐标原点。对于其它标志建筑物需要参考国家颁布的数字地图或商业数 字地图中读取所标定建筑物的坐标，然后相对于指定的坐标原点计算出其它建筑物标志 的位置坐标。每当物体进入一个新的参考点的通讯范围之内时，引入参考点的位置信息 作为计算的起点，初始速度为物体已发生运动的最后时刻的速度在标准坐标系中的分量， 设定为V0x和V0y。 V0x和V0y的计算可以用物体已发生运动的每个时刻的加速度与加 速度采样间隔时间的<formula>formula see original document page 19</formula>其中T(j)为物体已经发生运动的每个加速度采样时间点序列。 <formula>formula see original document page 19</formula>Sy = Yref + E Ay(i) * T(i) * T(i) / 2+V0y* T(i)
其中Ax(i)、 Ay(i)是第i次采样计算得到的加速度分量值，T(i)是采样间隔时间。这 里由于采样间隔时间为毫秒级，把采样间隔之间的加速度认为没有变化对于一般的运动 物体来说是可以的。从而得到物体的运动轨迹。
为了计算物体的立体运动轨迹，即移动物体在地面的高山和低洼运动时，将产生第 三维的移动轨迹。 一种优选的方法是直接采用海拔高度测量传感器，通常是通过测量大 气压的变化来测试海拔高度。
通过测量大气压，就可以测量海拔高度的变化，如采用INTERSEMA数字气压传感 器，通过测到的气压值经过换算可以得到具体位置的海拔高度。
将此海拔高度数值与水平面的位置坐标一起可以得到三维立体运动轨迹。
本发明的有益效果采用本发明的技术可以实现获得运动物体在任何时刻的位置和 方位以及在一定时间内的三维运动轨迹，解决野外旅游获作业的人员避免迷失道路和方 向的问题；可以实现对于运动物体的运动轨迹的完全了解。本发明通过运动物体自带方 位传感器、加速度传感器、海拔高度传感器并结合参考位置的位置信息来计算运动物体 在任何时刻的方位和位置以及运动过程的三维运动轨迹，可以在地球上的任何一个位置 中实现跟踪，不需要定位卫星的支持即可完成。


图1是本发明第一种实现运动轨迹自测量的系统工作原理示意图。
图2是本发明第二种实现运动轨迹自测量的系统工作原理示意图。
图3是本发明第三种实现运动轨迹自测量的系统工作原理示意图。
图4是本发明第四种实现运动轨迹自测量的系统工作原理示意图。
图5是本发明在移动电子设备上实现运动轨迹自测量的功能模块示意图。
图6是本发明在位置参考点提供位置参考信息的设备功能模块示意图。
图7是本发明在远端设备上实现运动轨迹显示的系统功能模块示意图。
图8是本发明第一种实现运动物体运动轨迹跟踪系统网络拓扑示意图。
图9是本发明第二种实现运动物体运动轨迹跟踪系统网络拓扑示意图。
图10是本发明基于网络计算在移动电子设备上实现运动轨迹自测量的功能模块示意图。
具体实施例方式
本发明的核心点在于，对于运动或移动设备采用内置加速度传感器和方位传感器， 通过信息处理器对于加速度传感信号和方位传感信号进行处理获得运动或移动设备的运 动轨迹或路径，同时为了解决由于加速度传感器和方位传感器测量误差以及信息处理器 的计算误差产生的误差累及效应造成计算的运动轨迹或路径偏差太大的问题，增加参考 位置的位置信息作为计算的运动轨迹或路径的参考信息进行计算结果的纠正。为了实现 该目的，需要在参考位置处增加参考装置，通过有线通讯或无线通讯的方式将参考位置 的位置信息传送到运动或移动设备中参与运动轨迹或路径的计算。本发明除了实现运动 或移动设备自身运动轨迹或路径的测量以外，结合数字地图也可以实现运动或移动设备 的位置定位，同时也可以将测量的加速度传感信号和方位传感信号或者计算得到的运动 轨迹或路径通过有线通讯网络或无线通讯网络传送到远端设备，在远端设备中显示或展 示或计算运动或移动设备的位置、运动轨迹或路径，从而实现运动或移动设备的远程位 置定位或运动轨迹或路径的跟踪。
下面结合附图进一步描述本发明的具体实施方案。
图l是本发明第一种实现运动轨迹自测量的系统工作原理示意图。在该图中，物体
上的自测量系统安装的三轴方向传感器101、海拔高度传感器122和三轴加速度传感器 102采集的三轴方向传感信号、海拔高度传感信号和三轴加速度传感信号通过信号数字化 模块104转变为数字信号，然后将数字信号传递到信息处理模块105计算出当前时刻物 体的位置信息。根据实际应用的需要，可以进一步采用位置坐标转换单元107将位置信 息转换为特定坐标系中的位置信息，比如转换到地球标准坐标系中。将各个时刻的位置 信息传递到路径计算模块110后计算出物体的三维运动轨迹或路径，然后存储到运动路 径存储体111中。为了解决由于加速度传感器、海拔高度传感器和方位传感器测量误差 以及信息处理器的计算误差产生的误差累及效应造成计算的运动轨迹或路径偏差太大的 问题，在系统中增加参考位置采集与更新模块106通过有线通讯或无线通讯方式从参考 位置的参考位置装置中获取参考位置的位置信息，在本实施例中采用无线通讯方式,采 用无线射频收发器103与参考位置采集与更新模块106连接。无线射频收发器103采用 近距离无线通讯方式近场通讯(NFC， Near-Field Communication)方式，射频电子标签 (RFID)通讯方式、ZigBee通讯方式、Wi-Fi通讯方式、WLAN通讯方式、红外线通讯方式。然后将参考位置采集与更新模块106获得的参考位置信息传递到信息处理模块105 中参与计算当前时刻物体的位置信息，同时将参考位置采集与更新模块106获得的参考 位置信息传递到路径计算模块110参与三维运动轨迹或路径的计算。本具体实施例中， 当所采用三轴方向传感器101、海拔高度传感器122和三轴加速度传感器102已经是数字 化输出时，信号数字化模块104可以被去掉，由三轴方向传感器101、海拔高度传感器 122和三轴加速度传感器102的传感信号输出直接传递到信息处理模块105中。
由于运动或移动物体的实际放置方向比较随意，不能保证测量角度时移动终端保持 水平方向，存在俯仰角和横滚角。因此需要获得俯仰角和横滚角信息才能更准确地计算 出当前时刻物体的位置信息和运动轨迹或路径。因此需要增加倾斜角度传感器。参见图3。 图3是本发明第三种实现运动轨迹自测量的系统工作原理示意图。图3所示方案与图1 所示方案的唯一差别是增加了倾斜角度传感器121。
在具体实现中，还需要考虑磁偏角的影响，可以将位置参考装置如非移动标志物所 在位置的磁偏角存入电子设备中，当非移动标志物间的间隔相距不太遥远时，可以认为 磁偏角没有变化，以位置参考装置如非移动标志物所在的磁偏角作为进入下一个标志物 之前的磁偏角。因此可以进一步将地磁倾角补偿信息作为计算出当前时刻物体的位置信 息和运动轨迹或路径的修正信息。参见图2。图2是本发明第二种实现运动轨迹自测量的 系统工作原理示意图。在图2所示方案中是在图1的基础增加了地磁倾角补偿表123，地 磁倾角补偿表123中存储的信息可以是预先存储在系统中，也可以是当运动或移动物体 经过参考位置时，通过无线射频收发器103、参考位置采集与更新模块106接收得到。同 时为了进一步优化该方案，还增加了正弦函数査找表124和余弦函数查找表125以提高 信息处理烤块105的计算速度。因为在本发明的实现中涉及到大量的正弦函数、余弦函 数的计算，因此预先存储正弦函数查找表124和余弦函数査找表125可以加快计算速度。
图4是本发明第四种实现运动轨迹自测量的系统工作原理示意图。图4所示方案结 合了图2和图3的方案，既解决了由于运动或移动物体的实际放置方向比较随意，不能 保证测量角度时移动终端保持水平方向，存在俯仰角和横滚角问题，又解决了需要考虑 磁偏角的影响问题。
关于本发明的实现实例中所用传感器产品可以参考如下信息 关于倾斜角度传感器ADIS16209双轴可编程倾斜计，基于ADI公司的iMEMS⑧集成
22微电子机械系统内核，当它处于水平安装时，能够在土30度测量范围内以小于0.1度的 误差测量双轴倾斜。由于其独特的双轴工作模式，这种新式传感器在全部360度范围内 也支持垂直安装的单轴检测。可调整的数字传感器器数据是通过工业标准的串行外设接 口 (SPI)输出，这个接口可接入倾斜度(0.025度分辨率)、加速度(0.244mg分辨率)、
温度和电源电压。
关于方向传感器霍尼韦尔的三轴智能数字磁力计(HMR)可以探测磁场的强度和 方向，同时将x， y和z参量输入计算机。三个独立的桥电路用于感应x， y， z三个轴向 的磁场。也可以使用三轴罗盘传感器组件构成，如采用霍尼韦尔公司的HMC1051Z单轴和 HMC1052双轴双轴磁阻传感器以及一个双轴MEMSIC MXS3334UL组合在一起的套件作为三 轴罗盘传感器。
关于三轴加速度传感器，现在在众多电子设备中使用的MEMS加速度传感器即可用 于本发明的具体实现中。
图5是本发明在移动电子设备上实现运动轨迹自测量的功能模块示意图。传感器 501包含三轴方位传感器、三轴加速度传感器、海拔高度传感器，将传感器501的传感信 号通过模数转换模块502转换为数字信号后送到处理器503中，同时射频收发模块506 将参考位置信息接收到后传送到处理器503中，由处理器503根据传感信号和参考位置 信息计算运动或移动物体的三维运动轨迹或路径。处理器503将参考位置信息存入参考 位置存储体504中，将三维运动轨迹或路径存入路径存储体505中。进一步，处理器503 可以将运动轨迹或路径通过射频收发模块506发送到参考位置处的电子设备中，也可以 增加另外的有线通讯模块获无线通讯模块(在图中没有画出)通过现有的有线通讯网络 或无线通讯网络将三维运动轨迹或路径传递到远端设备中。
图10是本发明基于网络计算在移动电子设备上实现运动轨迹自测量的功能模块示 意图。传感器501包含三轴方位传感器、三轴加速度传感器、海拔髙度传感器，将传感 器501的传感信号通过模数转换模块502转换为数字信号后送到处理器503中，同时射 频收发模块506将参考位置信息接收到后传送到处理器503中。在处理器503的控制下 通过所述网络通讯接口 1006通过无线通讯网络和/或有线通讯网络将方位传感部件的三 轴方位传感器信号、海拔高度传感部件的海拔高度传感器信号和加速度传感部件的三轴 加速度传感器信号结合位置参考点的位置信息传递到远端设备中，由所述远端设备根据 方位传感部件的三轴方位传感器信号、海拔高度传感部件的海拔高度传感器信号和加速度传感部件的三轴加速度传感器信号结合位置参考点的位置信息计算电子设备相对于位 置参考点的三维运动轨迹并存储在远端设备中；然后在所述处理器503的控制下通过所 述网络通讯接口 1006通过无线通讯网络和/或有线通讯网络从远端设备中获得电子设备 相对于位置参考点的三维运动轨迹并存储在所述存储部件中。处理器503将参考位置信 息存入参考位置存储体504中，将三维运动轨迹存入路径存储体505中。
图6是本发明在位置参考点提供位置参考信息的设备功能模块示意图。在每个位置 参考点需要安装参考位置信息处理模块或者称为参考装置，参考位置信息处理模块包含 处理器601和通讯模块，通讯模块可以根据具体实现需要采用有线通讯模块或无线通讯 模块。本实现实例中采用射频收发模块602通过无线通讯方式与运动或移动的物体之间 通讯。
图7是本发明在远端设备上实现运动轨迹显示的系统功能模块示意图。当需要将运 动或移动的物体的运动轨迹或路径进行远端展示时，需要将运动或移动的物体的运动轨 迹或路径传递到远端设备中。图7是远端设备的实现实例，包含与处理器703连接的网 络接入网关701、数据库702、路径绘制程序707。其中网络接入网关701根据实现的需 要可以是无线通讯网络的接入网关，也可以是有线通讯网络的接入网关，完成将运动或 移动的物体的运动轨迹或路径通过无线通讯网络或有线通讯网络接收后传递给处理器 703。路径绘制程序707完成将运动或移动的物体的运动轨迹或路径绘制到远端设备的显 示部件中，以可视化的方式展现出来。数据库702是为了实现多个运动或移动的物体的 轨迹信息或路径信息的检索、管理。具体实现中，可以进一步增加数字地图存储体704， 存储数字地图信息，从而可以将运动或移动的物体的轨迹信息或路径信息与数字地图信 息结合，可以更为直观的展示物体的运动轨迹。同时所获得物体运动轨迹战士信息还可 以进一步通过WEB服务器706传递到其他设备中，被多个设备获取或被访问。
图8是本发明第一种实现运动物体运动轨迹跟踪系统网络拓扑示意图。设置有四个 参考位置分别为第一参考建筑物801、第二参考建筑物802、第三参考建筑物803、第四 参考建筑物804，每个参考建筑物中分别安装参考位置信息处理模块811、 812、 813、 814。 参考位置信息处理模块8U、 812、 813、 814与管理服务器805之间可以采用有线信号连 接如信号导线或光纤等，也可以通过无线信号连接。同时参考位置信息处理模块811、812、 813、 814之间也可以采用有线信号连接如信号导线或光纤等，也可以通过无线信号连接。 运动或移动的物体从位置起点806运动到位置807时，假定位置起点806在第二参考建筑物802附近，运动或移动的物体可以从参考位置信息处理模块812获得起点位置的位 置信息。然后运动或移动的物体在运动过程中由自身所安装的传感器、处理器计算运动 过程中的轨迹或路径，当运动到位置807时，假定位置807在第一参考建筑物801附近， 运动或移动的物体可以从参考位置信息处理模块811获得位置信息对于计算的轨迹或路 径进行修正。而且运动或移动的物体经过每个参考建筑物时，通过相应建筑物中的参考 位置信息处理模块接收存储在运动或移动的物体中的轨迹或路径信息。该系统中还设置 了管理服务器805。管理服务器805可以通过与设置于每个参考建筑物中的参考位置信息 处理模块之间的连接通讯获得运动或移动的物体中的轨迹或路径信息，从而实现物体中 的轨迹或路径信息的远程展示和物体的跟踪。
图9是本发明第二种实现运动物体运动轨迹跟踪系统网络拓扑示意图。与图8所示 方案相似，设置有四个参考位置分别为第一参考建筑物901、第二参考建筑物卯2、第三 参考建筑物卯3、第四参考建筑物904，每个参考建筑物中分别安装参考位置信息处理模 块911、 912、 913、 914。不同的是参考位置信息处理模块911、 912、 913、 914与管理服 务器905之间的连接是通过现有的通讯网络920，如有线通讯网络或移动通信网络。运动 或移动的物体从位置起点906运动到位置907时，假定位置起点906在第二参考建筑物 卯2附近，运动或移动的物体可以从参考位置信息处理模块912获得起点位置的位置信 息。然后运动或移动的物体在运动过程中由自身所安装的传感器、处理器计算运动过程 中的轨迹或路径或者将传感器信号传递到管理服务器905计算运动过程中的轨迹或路径， 当运动到位置907时，假定位置907在第一参考建筑物901附近，运动或移动的物体可 以从参考位置信息处理模块911获得位置信息对于计算的轨迹或路径进行修正。而且运 动或移动的物体中的传感器信息、轨迹或路径信息除可以通过参考位置信息处理模块传 递到管理服务器905，也可以直接通过现有的通讯网络920传递到管理服务器905，从而 实现物体中的轨迹或路径信息的远程展示和物体的跟踪。
权利要求
1、一种生成物体三维运动轨迹的电子设备，在物体中嵌入电子设备，其特征是所述电子设备包含如下部件方位传感部件，包含三轴方位传感器；加速度传感部件，包含三轴加速度传感器；海拔高度传感部件，包含海拔高度传感器；倾斜传感部件，包含倾斜角度传感器；通讯部件，包含近距离无线通讯模块和/或有线通讯模块，当物体经过所述位置参考点时，通过近距离无线通讯方式或有线通讯方式与位置参考装置进行通讯获得位置参考点的位置信息；存储部件；信息处理部件，用于根据方位传感部件的三轴方位传感器信号、海拔高度传感部件的海拔高度传感器信号、倾斜传感部件的倾斜角度传感器信号和加速度传感部件的三轴加速度传感器信号结合位置参考点的位置信息计算电子设备相对于位置参考点的三维运动轨迹并存储在存储部件中；所述方位传感部件、加速度传感部件、海拔高度传感部件、倾斜传感部件、通讯部件、存储部件分别连接信息处理部件。
2、 根据权利要求1所述的电子设备，其特征是所述位置参考装置含存储位置参考装置 所在之处的位置信息和近距离无线通讯模块和/或有线通讯模块。
3、 根据权利要求1所述的电子设备，其特征是所述电子设备经过位置参考装置所在位 置时，将该位置参考点设定为电子设备当前的运动参考点；用参考装置所在位置的 位置信息对于电子设备的三维运动轨迹进行修正，得到修正后的电子设备相对于位 置参考点的三维运动轨迹并存储在存储部件中。
4、 根据权利要求1所述的电子设备，其特征是所述电子设备进一步包含信息显示部件， 用于显示物体的三维运动轨迹，所述信息显示部件接信息处理部件。
5、 根据权利要求1所述的电子设备，其特征是所述位置参考点的位置信息包含位置参 考点的经度信息、纬度信息、海拔高度信息；或者所述位置参考点的位置信息包含 位置参考点的经度信息、纬度信息、海拔高度信息和磁偏角信息。
6、 根据权利要求1所述的电子设备，其特征是所述电子设备进一步包含网络通讯接口， 所述网络通讯接口与信息处理部件连接，在信息处理部件的控制下通过所述网络通 讯接口与远端设备连接，电子设备将所述运动轨迹由网络通讯接口通过无线通讯网 络和/或有线通讯网络传递到远端设备中，在所述远端设备中接收到物体三维运动轨 迹或者经过修正后的三维运动轨迹，在所述远端设备中存储和/或展示电子设备三维 运动轨迹。
7、 根据权利要求6所述的电子设备，其特征是所述远端设备还包含电子地图信息并将 所述三维运动轨迹和/或经过修正后的三维运动轨迹标注在所述电子地图信息获得 物体在电子地图上的指示或展示。
8、 根据权利要求1至7中任一项所述的电子设备，其特征是所述电子设备还包含电子 地图信息并将所述三维运动轨迹和/或经过修正后的三维运动轨迹标注在所述电子 地图信息获得物体在电子地图上的指示或展示。
9、 根据权利要求1至7中任一项所述的电子设备，其特征是所述近距离无线通讯方式 是如下方式之一或组合近场通讯(NFC, Near-Field Communication)方式，射频电子 标签(RFID)通讯方式、ZigBee通讯方式、Wi-Fi通讯方式、WLAN通讯方式、红外 线通讯方式；所述有线通讯方式是如下方式之一或组合有线局域网络通讯方式、 智能卡接口通讯方式、通用串行总线(USB)通讯方式。
10、 根据权利要求6或7所述的电子设备，其特征是所述无线通讯网络是如下通讯 网络之一或组合GSM移动通讯网络、CDMA移动通讯网络、WCDMA第三代移 动通讯网络、CDMA2000第三代移动通讯网络、TD-SCDMA第三代移动通讯网络、 WIMAX移动通讯网络、局域无线通讯网络、下一代移动通讯网络，所述局域无线 通讯网络是如下通讯网络之一或组合WLAN、 WiFi、 ZIGBEE;所述有线通讯网络 是如下通讯网络之一或组合有线电话网络、有线数据交换网络、以太网络、IP (互 联网络协议)网络。
全文摘要
本发明提出生成物体三维运动轨迹的电子设备，在物体中嵌入电子设备，包含方位传感部件；加速度传感部件；海拔高度传感部件；倾斜传感部件；通讯部件，包含近距离无线通讯模块和/或有线通讯模块，通过近距离无线通讯方式或有线通讯方式与安装在位置参考点的位置参考装置进行通讯获得位置参考点的位置信息；存储部件；信息处理部件，根据三轴方位传感器信号、海拔高度传感器信号、倾斜角度传感器信号和三轴加速度传感器结合位置参考点的位置信息计算电子设备相对于位置参考点的三维运动轨迹。可以实现获得运动物体在任何时刻的位置和方位以及三维运动轨迹，解决迷失道路和方向的问题。
文档编号G01S11/00GK101655559SQ20091008531
公开日2010年2月24日 申请日期2009年5月20日 优先权日2009年5月20日
发明者清 须 申请人:北京派瑞根科技开发有限公司