专利名称：一种提供移动位置信息服务的终端及提供该服务的方法
技术领域：
本发明涉及电子导航的技术领域特别涉及一种提供移动位置信息服务的终端及提 供该服务的方法，适用于移动位置信息终端技术和移动位置信息服务。
背景技术：
随着移动通信技术的发展，LBS，英文全称为Location Based Service,即移动位 置信息服务应运而生。LBS包括两层含义首先是确定移动设备或用户所在的移动位置 信息；其次是提供与移动位置相关的各类信息服务。通常意义上的移动位置信息以移动 用户终端设备所处的位于某种坐标系下的X,Y坐标值方式给出。此坐标系可以是以地球 为基准的全球定位系统，定位设备为卫星及GPS接收模块；也可以是以移动通信发射基 站为基准的基站定位系统，定位设备为移动基站与手持式移动电话；还可以是以应用场 所为基准的小区域当地定位系统，定位设备是无线感应阵列和无线发射模块，例如RFID， 无线射频标签。
对比文件1，如已公布的中国发明专利"一种提供位置服务的移动通信终端及提供 该服务的方法"专利号为200510051405.9中涉及一种提供移动位置信息的终端，其结 构图如附图1所示。装置20为GPS信号接收器，装置10为GPS卫星。装置10与20构 成了提供移动位置信息的基本结构，而提供的移动位置信息为GPS坐标值，即终端的经 度和讳度。此移动位置信息也可以等效为终端在以地球表面为参照的三维坐标系中的 X， Y, Z坐标值。
对比文件2，如己公布的中国发明专利"RFID定位发射接收装置，系统和方法"专 利号为200610112641. 1中涉及一种提供移动位置信息的终端，其结构图如附图2所示。 装置34， 35均为安装在不同物品上的RFID无线射频标签，装置33为射频标签阅读器， 其安装在终端上。当终端靠近装置34时，装置33会通过RFID无线射频标签获知终端 就处于装置34附近；当终端靠近装置35时，装置33会通过RFID无线射频标签获知终 端就处于装置35附近。假定装置34， 35的位置已知，那么通过这种系统即可获知终端 的移动位置信息，此信息等效于终端在以装置34, 35为参照的二维坐标系中的X,Y坐 标值。
对比文件3，如已公布的中国发明专利"移动定位终端装置"专利号为 200410071872.3中涉及一种提供移动位置信息的终端，其结构图如附图3所示。装置 50为GSM网络，其包括装置41位置应用及服务系统；装置42移动基站系统。装置60 为基于GSM网络的终端主体，其包括装置43 SIM卡模块；装置44 GSM发射模块及装置 45数字信号处理器。装置70为测位模组，其包括装置46小区选择列表存储模块及装置 47位置计算模块。所述装置45数字信号处理器接收到启动定位指令，立即执行基于GSM 网络定位所需要的数据接收操作，测量所有允许的频点，计算每个频点的平均信号强度， 并列出作为相对于个相邻基站的位置信息集；将该位置信息集通过前述的GSM射频收发 模块和与之接装的天线装置48,发送至接入GSM网络的位置应用及服务系统装置41, 经与装置41所具有的电子地图进行比较，得出终端具体的移动位置信息。其信息等效
4于终端在以装置42移动基站系统为参照的二维坐标系中的x, y值。
上述的三种技术，从定位理论上讲，得到的移动位置信息均为终端在某种二维坐标 系中的x,y坐标值或三维坐标系中的x，y， z坐标值。主要的区别在于作为坐标系参照 的不同，或是地球，或是载有无线射频标签rfid的局部阵列，抑或是移动通信基站。 无论何种方式，其局限性在于，移动位置信息只是将终端作为一个二维或三维坐标系中 的几何点来处理， 一个几何点至多只有三个自由度，即x，y,z坐标值。然而，随着移动 位置信息服务的要求不断深化，其要求终端提供的移动位置信息也随之丰富。新型的终 端不仅是三维空间内具有三个自由度，x，y,z坐标值的一个几何点，更重要的它是三维 空间内内具有六个自由度，X，Y,Z坐标值；姿态角a, P，Y的一个刚体。刚体的多自由度 的空间姿态表征了终端的使用者的指向意图。由此终端提供的移动位置信息可以被利用 以提供一种新型的移动位置信息服务。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种具有多自由度传感模 块及多自由度移动位置信息双重效果的提供移动位置信息服务的终端及提供该服务的 方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为一种提供移动位置信息服务的终端 及提供该服务的方法，包括终端，终端包括有基本定位模块、附件定位模块、微型处理
器模块和移动网络通讯模块；基本定位模块确定出终端在设定参照坐标系下的x， y， z 坐标值；附件定位模块确定出终端在设定参照坐标系下的方向角(|)。和倾斜角9。；微型处 理器模块根据基本定位模块所确定的x， y， z坐标值，同时辅助以根据附件定位模块确 定的方向角f和倾斜角9()计算出终端指向矢量与X， Y， Z轴之间的夹角值ot， p， Y。 X， Y， Z坐标值，即指向矢量的原点，和ot， P， y三个姿态角，及指向矢量的方向夹角构成 了指向矢量的所有信息。该信息由微型处理器模块传送至移动网络通讯模块；移动网络 通讯模块经网络与外部终端信息互通，将指向矢量的信息传至外部终端。 采取的措施还包括-
上述的终端的基本定位模块装载有gps全球定位系统，该基本定位模块通过gps 全球定位系统的卫星获取所述的终端在以大地为参照的坐标系下的坐标原点值(x。， y。， Z。)和坐标采样点值Xn， Y ， Zn，该坐标采样点值Xn， Yn， Zn至少包括坐标采样第一点值 Xu Z,和坐标采样第二点值X2， Y2， Z2。坐标采样点值X" Yn， Zn代表了在终端所处 坐标原点值(x。， y。， z。)附近存在的所有可能被终端的指向矢量进行指向的移动位置信 息点。坐标原点值(X。， Y。， Z。)和坐标采样点值Xn， Yn， 二所涉及的Z方向坐标值能调 用于现存三维电子地图中的已有数据，并由x方向坐标值，y方向坐标值间接检索得到。
上述的终端附加定位模块中配载有三维电子罗盘模块，该三维电子罗盘模块包含有 三轴的地磁传感器以及三轴的加速度传感器。通过已知的特定数学运算，可获取终端在 以大地为参照三维坐标系下的方向角f)和倾斜角90。
将上述的终端的指向矢量的原点与坐标原点值(x。， y。， z。)相同，并且该指向矢 量130由与x， y， z轴之间的夹角值a， (3， y决定，其计算公式为 <formula>formula see original document page 5</formula>结合现存三维电子地图信息，上述的终端通过网络从处于网络中的服务器上提取其
周围三维空间内每个采样点的三维坐标采样点值Xn，Yn,Zn;该坐标采样点值Xn，Yn， Zn
至少包括坐标采样第一点值X,， Zi和坐标采样第二点值X" Y2， Z2，并计算每个釆样 点相对于终端的矢量的方向cd， ^和CC2， (32, y2直至(Xn， pn, i其中计算公式为，若 令 _
<formula>formula see original document page 6</formula>
将计算得到的终端周围每个采样点相对于终端的矢量方向a,, Pi， ^和ot2， p2， Y2 直至ocn， P ， ^与终端实际所指示的矢量方向a。， P。， Y。进行比较和匹配；不失一般性， 假设|"2—"。l《A且lA-Aj《A且h-y。l《A， A为实现设定的某一阈值，则认为第 二采样点为终端的指示意图为采样点序列编号M=2。
上述的终端提供的全部位置信息P包括坐标原点值X。， Y。， Z。；指向矢量与三个坐 标轴的夹角oc。， p。， >，以及终端的指示意图所对应的釆样点序列编号M， M=2，简记P={X。， Y0， Z0， oco， P。， 丫o, M}。
提供该服务的方法为终端将位置信息P通过网络传至提供移动位置信息服务的运 营商模块；运营商模块内部的位置信息处理器接受到位置信息P，然后将其转换为用户 的意图信息，再通过网络提供给采样点主体。
采样点主体将有关该采样点的相应资料以间接互动信息方式通过网络反馈给运营 商模块中的互动服务平台；或者可以通过直接互动信息方式通过网络传给终端。
如果终端用户对于上述步骤中得到的信息有进一步的反馈，此反馈以间接互动信息 方式通过网络反馈至运营商模块中的互动服务平台，再由互动服务平台以间接互动信息 方式通过网络传给采样点主体；或者此反馈可以直接互动信息方式由终端通过网络传至 采样点主体。
与现有技术相比，本发明包括终端，终端包括有基本定位模块、附件定位模块、微型处理器模块和移动网络通讯模块;基本定位模块确定出终端在设定参照坐标系下的X， Y， Z坐标值；附件定位模块确定出终端在设定参照坐标系下的方向角(()fl和倾斜角6。；微 型处理器模块根据基本定位模块所确定的X， Y， Z坐标值，同时辅助以根据附件定位模 块确定的方向角(j)。和倾斜角6。计算出终端指向矢量与X， Y， Z轴之间的夹角值a， p， y。 X， Y， Z坐标值，即指向矢量的原点，和a， (3， Y三个姿态角，及指向矢量的方向夹角 构成了指向矢量的所有信息。该信息由微型处理器模块传送至移动网络通讯模块；移动 网络通讯模块经网络与外部终端信息互通，将指向矢量的信息传至外部终端。本发明的 优点在于由于采用了以上技术，即终端提供的位置信息由现有的X , Y。， Z。坐标值扩 展到了包括坐标值X。， Y。， Z。同时还有方向角如和倾斜角e。，和终端的指示意图所对 应的采样点序列编号M的全部位置信息。而增加的这些位置信息体现了终端的控制者的 某种意图信息；基于此意图信息，作为提供移动位置信息服务的宿主可以将更加完善和 和有针对性的信息，以提供给终端的使用者，并且可以进一步搭建终端使用者和其所指 向的采样点主体之间的信息交换平台。
图1是现有技术中对比文件1的原理示意图； 图2是现有技术中对比文件2的原理示意图； 图3是现有技术中对比文件3的原理示意图； 图4是本发明实施例终端的结构框图； 图5是本发明实施例终端的原理示意图； 图6是本发明实施例的方法的原理示意图。
具体实施例方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图4所示，本发明实施例，终端100，其包括基本定位模块80，附件定位模块 85，微型处理器模块90和移动网络通讯模块95。其中，基本定位模块80只给出终端在 设定参照坐标系下的X， Y， Z坐标值，而附件定位模块85可给出终端IOO在上述设定 参照坐标系下的方向角如和倾斜角e。。微型处理器模块90则根据上述基本定位模块80 和附件定位模块85给出的参数计算终端的指向矢量与X， Y， Z轴的夹角oc， (3， Y，以及 负责将所有位置信息传送至移动网络通讯模块95。移动网络通讯模块95通过移动网络， 将上述位置信息发给其他网络终端。
本实施例是这样实现的结合附图5，终端100中装载GPS全球卫星定位模块80， 此定位模块80可通过卫星获取终端在以大地为参照三维坐标系下的坐标值(X。， Y。， Z0)。 在此实施例中特别说明的是，现有GPS对Z轴的定位精度要远差于对X, Y轴的定位。 所以上述坐标点(X。， Y。， Z。)，也包括下面叙述中涉及的采样点坐标值(X'， ZJ和(X" Y2， Z》中的所有的Z方向的定位坐标值，也可以不用通过GPS直接测量，而是通过调用 三维电子地图中的己有数据，由X， Y坐标值间接检索得到。而现有三维电子地图信息 中的精确Z轴数据是通过GPS以外的定位方式获取。下面涉及到其它三维坐标点之处不 再重复叙述。
终端100中同时装载三维电子罗盘模块，此模块中包含有三轴的地磁传感器以及三轴的加速度传感器。通过已知的特定数学运算，可获取终端在以大地为参照三维坐标系 下的方向角f和倾斜角O)。
将终端做为一个空间矢量130的指示装置，该矢量的原点就处于坐标位置(X。， Y。，
z。)，而该矢量的方向由该矢量与三个坐标轴的夹角(a。 ， p。 ， y。)决定
"o = arccos[cos("o) cos( )];々o = arccos[sin(Po) cos(6q)]; 7。=卯° - 。
结合电子地图信息，终端通过无线网络从处于网络中的服务器上提取其周围三维空 间内每个采样点，采样点英文POI， P0I的全文为Point of Interest的三维坐标值。 图5中为了简化显示，只注明了前两个采样点110和120。其中110采样点1的坐标值 为(X,， Y,， Z》，120采样点2的坐标值为(X2， Y2， Z2)。
计算每个采样点相对于终端的矢量的方向(l， Yu Z,)和(X2， Y2， Z2)。其中，若令
6 = 02 _ A)2 + 02 — X)2 + 02 - z0)2 则
= arccos[(X - :O / ri ] A -arccos[O,i)化] K = arccos[(z-z。)化] cc2 = arccos[(x2 — :0/r2 ] / 2 = arccos[(y2 - _v0)〃2] y2 = arccos[(z2 - z。)化]
将计算得到的终端周围每个采样点相对于终端的矢量方向(od, ^， ^)和(oc2， (32， W 与终端实际所指示的矢量方向(a。， (3。， "/。)进行比较和匹配。不失一般性，假设如果 |a2—"。I^A且lA—/ 。l《A且h-^I^A， A为实现设定的某一阈值，则认为
采样点2， 120为终端的指示意图为采样点M， M=2。
终端提供的全部位置信息P包括坐标值X。， Y。， Z。，和指向矢量与三个坐标轴的夹 角(a。， (3。， y。)，以及终端的指示意图所对应的采样点序列编号M，在这个实施里中^!=2， 简记P^X。， Y。， Z。， a。， (3。， >， M}。
结合图6说明本发明中提供位置信息服务的方法流程如下
1、终端100，将位置信息P通过无线移动网络传至提供移动位置信息服务的运营 商模块200。运营商模块200内部的位置信息处理器210接受到位置信息P，然后将其 转换为用户的意图信息，再通过网络提供给采样点主体300。2、 采样点主体300将有关该采样点的相应资料以间接互动信息方式通过网络反馈 给运营商模块200中的互动服务平台220。或者可以通过直接互动信息方式通过网络传 给终端100。
3、 如果终端100用户对于上述步骤中得到的信息有进一步的反馈，此反馈以间接 互动信息方式通过网络发聩至运营商模块200中的互动服务平台220，再由互动服务平 台220以间接互动信息方式通过网络传给采样点主体300。或者此反馈可以直接互动信 息方式由终端100通过网络传至采样点主体300。
本发明的优点在于由于采用了以上技术，即终端提供的位置信息由现有的X。， Y。, Z。坐标值扩展到了包括坐标值X。， Y。， Z。同时还有方向角如和倾斜角e。，和终端的指 示意图所对应的采样点序列编号M的全部位置信息。而增加的这些位置信息体现了终端 的控制者的某种意图信息；基于此意图信息，作为提供移动位置信息服务的宿主可以将 更加完善和和有针对性的信息，以提供给终端的使用者，并且可以进一步搭建终端使用 者和其所指向的采样点主体之间的信息交换平台。本发明的最佳实施例已被阐明，由本 领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。
权利要求
1、一种提供移动位置信息服务的终端及提供该服务的方法，包括终端(100)，其特征是所述的终端(100)包括有基本定位模块(80)、附件定位模块(85)、微型处理器模块(90)和移动网络通讯模块(95)；所述的基本定位模块(80)确定出终端(100)在设定参照坐标系下的X，Y，Z坐标值；所述的附件定位模块(85)确定出终端(100)在设定参照坐标系下的方向角φ0和倾斜角θ0；所述的微型处理器模块(90)根据基本定位模块(80)所确定的X，Y，Z坐标值，同时辅助以根据附件定位模块(85)确定的方向角φ0和倾斜角θ0计算出终端指向矢量与X，Y，Z轴之间的夹角值α，β，γ。X，Y，Z坐标值，即指向矢量的原点，和α，β，γ三个姿态角，及指向矢量的方向夹角构成了指向矢量的所有信息。该信息由微型处理器模块(90)传送至移动网络通讯模块(95)；移动网络通讯模块经网络(95)与外部终端信息互通，将指向矢量的信息传至外部终端。
2、 根据权利要求1所述的一种提供移动位置信息服务的终端及提供该服务的方法， 其特征是所述的终端(100)的基本定位模块(80)装载有gps全球定位系统，该基本定 位模块(80)通过gps全球定位系统的卫星获取所述的终端(100)在以大地为参照的坐标 系下的坐标原点值(X。， Y。， Z。)和坐标采样点值(Xn, Y ， Z》，该坐标采样点值(Xn， Yn， ZJ至少包括坐标采样第一点值(X,， Yi， Z》和坐标采样第二点值(X2， Y2， Z2);所述的坐 标原点值(X。， Y。， Z。)和坐标采样点值(Xn， Y ， Z。)所涉及的Z方向坐标值能调用于现 存三维电子地图中的已有数据，并由x方向坐标值，y方向坐标值间接检索得到。
3、 根据权利要求2所述的一种提供移动位置信息服务的终端及提供该服务的方法， 其特征是所述的终端(100)附加定位模块(85)中配载有三维电子罗盘模块，该三维电 子罗盘模块包含有三轴的地磁传感器以及三轴的加速度传感器。通过已知的特定数学运 算，可获取终端(100)在以大地为参照三维坐标系下的方向角(|)。和倾斜角90。
4、 根据权利要求3所述的一种提供移动位置信息服务的终端及提供该服务的方法，其特征是将所述的终端(100)的指向矢量(130)的原点与坐标原点值(x。， y。， z。)相同， 并且该指向矢量(130)由与x， y， z轴之间的夹角值a， p， y决定，其计算公式为"o = arccos[cos(^ o ). cos(0。)]; / 。 = arccos[sin(^ o). cos(夕o)]; ;k。 = 90。 一 6。 °
5、 根据权利要求4所述的一种提供移动位置信息服务的终端及提供该服务的方法， 其特征是结合现存三维电子地图信息，所述的终端(100)通过网络从处于网络中的服务器上提取其周围三维空间内每个釆样点的三维坐标采样点值(Xn， Y ， ZJ;该坐标采样点值(Xn， Yn， Z》至少包括坐标采样第一点值(X,， Y" ZJ和坐标采样第二点值(X2， Y2， z2)，并计算每个釆样点相对于终端的矢量的方向(x,， y,， z》和(X2， y2， z2);其中计算 公式为，若^i_<formula>formula see original document page 2</formula><formula>formula see original document page 3</formula>
6、 根据权利要求5所述的一种提供移动位置信息服务的终端及提供该服务的方法， 其特征是将计算得到的终端(100)周围每个采样点相对于终端的矢量方向((x,， p Yl) 和(ct2， p2， y2)直至(a。， (3 ， ^)与终端实际所指示的矢量方向(a。， (3。， Y。)进行比较和匹 配；不失一般性，假设如果—2—a。^A且lA-; 。^A且h-^I^A， A为实现设定 的某一阈值，则认为第二采样点(120)为终端的指示意图为采样点序列编号M=2。
7、 根据权利要求8所述的一种提供移动位置信息服务的终端及提供该服务的方法， 其特征是所述的终端(100)提供的全部位置信息P包括坐标原点值(X。， Y。， Z。)；指向 矢量与三个坐标轴的夹角(oc。， p。， y。)，以及终端(100)的指示意图所对应的采样点序列 编号M，在这个实施里中M二2，简记ph Y。， Z。， a。， p。， y。， M}。
8、 根据权利要求1所述的一种提供移动位置信息服务的终端及提供该服务的方法， 其特征是提供该服务的方法为终端(100)，将位置信息P通过网络传至提供移动位置 信息服务的运营商模块(200);运营商模块(200)内部的位置信息处理器(210)接受到位 置信息P，然后将其转换为用户的意图信息，再通过网络提供给采样点主体(300)。
9、 根据权利要求8所述的一种提供移动位置信息服务的终端及提供该服务的方法， 其特征是采样点主体(300)将有关该采样点的相应资料以间接互动信息方式通过网络 反馈给运营商模块(200)中的互动服务平台(220);或者可以通过直接互动信息方式通过 网络传给终端(IOO)。
10、 根据权利要求9所述的一种提供移动位置信息服务的终端及提供该服务的方 法，其特征是如果终端(100)用户对于上述步骤中得到的信息有进一步的反馈，此反 馈以间接互动信息方式通过网络发聩至运营商模块(200)中的互动服务平台(220)，再由 互动服务平台(220)以间接互动信息方式通过网络传给采样点(300);或者此反馈可以直 接互动信息方式由终端(100)通过网络传至采样点(300)。
全文摘要
本发明公开了一种提供移动位置信息服务的终端及提供该服务的方法，基本定位模块确定出终端在设定参照坐标系下的X，Y，Z坐标值；附件定位模块确定出终端在设定参照坐标系下的方向角φ<sub>0</sub>和倾斜角θ<sub>0</sub>；微型处理器模块根据基本定位模块所确定的X，Y，Z坐标值，同时辅助以根据附件定位模块确定的方向角φ<sub>0</sub>和倾斜角θ<sub>0</sub>计算出终端指向矢量与X，Y，Z轴之间的夹角值α，β，γ。X，Y，Z坐标值，即指向矢量的原点，和α，β，γ三个姿态角，及指向矢量的方向夹角构成了指向矢量的所有信息。该信息由微型处理器模块传送至移动网络通讯模块；移动网络通讯模块经网络与外部终端信息互通，将指向矢量的信息传至外部终端，以便于作为提供移动位置信息服务的宿主可以将更加完善和和有针对性的信息。
文档编号G01C1/00GK101545966SQ20091009821
公开日2009年9月30日 申请日期2009年4月30日 优先权日2009年4月30日
发明者王皓冰 申请人:王皓冰