专利名称：定位人脸面对方向的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及空间定位装置，具体涉及对象的定向(例如确定人脸朝向)的装置。
背景技术：
全球定位系统(GPS)等室外定位技术在日常生活中越来越普及。随着技术的发展和社会生活的日益丰富，在室内实现定位也成为一种需求。但GPS是一个基于 卫星的系统，设备需要在卫星“可见范围内”才能工作。在建筑物、车辆内、隔热纸、或者金属成分屏蔽下，GPS信号会相应降低或完全失去信号。所以GPS接收设备在室内由于屏蔽等因素的影响无法准确接收到卫星所发送的定位信息，由此出现“不可见范围”。从而使GPS在宽敞封闭的空间内如商场、博物馆和大型办公室内难以发挥其功能。
发明内容本实用新型提供了一种新型的对象的定向装置。根据本实用新型的一个方面，提供一种定位人脸面对方向的装置，包括多媒体处理器、微控制器、程序及固态数据存储器、动态数据存储器、音频输出电路接口、地磁方向检测单元及传感定位识读单元，多媒体处理器分别与微控制器、程序及固态数据存储器、动态数据存储器及音频输出电路接口连接，微控制器数据输出端分别与地磁方向检测单元及传感定位识读单元连接。在一些实施方式中，地磁方向检测单元可包括与微控制器连接的地磁传感器，还可包括与微控制器连接的重力加速度传感器。在一些实施方式中，传感定位识读单元可包括与微控制器连接的ZIGBEE识读单元、IR红外识读单元和/或RF射频识读单元。在一些实施方式中，识别人脸朝向的装置还可包括无线数据收发器及无线音频接收器，无线数据收发器及无线音频接收器分别与多媒体处理器连接。在一些实施方式中，识别人脸朝向的装置还可包括电源管理电路和电池充电接口，所述电源管理电路与多媒体处理器连接，还可与电池充电接口连接以控制对可充电电池的充电。在一些实施方式中，定位人脸面对方向的装置还可包括与多媒体处理器连接的操作按键电路和USB接口。本实用新型的定位人脸面对方向的装置中，由多媒体处理器根据接收到的无线ID发射节点发射的编码信息和地磁方向信息、结合存储在装置中的室内空间位置信息、展品/展项内容信息，来确定特定对象的位置和朝向，例如定位人脸面对方向的装置的使用者当前的位置和面部朝向。本实用新型的定位人脸面对方向的装置还可以用于播报用户当前的位置信息，或自动讲解当前展品/展项，或指示到目的地的行走方向，实现导航。
图I为本实用新型实施方式的定位人脸面对方向的装置的组成示意图；图2为本实用新型实施方式的定位人脸面对方向的装置的电源管理电路的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本实用新型实施例进行描述。如图I所示，根据本实用新型一实施方式的一种定位人脸面对方向的装置包括传感定位识读单元I、地磁方向检测单元2、微控制器3、程序及固态数据存储器6、动态数据存储器7、音频输出电路接口 8。程序及固态数据存储器6与微控制器3连接的，用于储存与外部无线发射节点发 射的ID编码相关的信息。传感定位识读单元I用于接收的外部发射的含有ID编码的无线信号，输入至微控制器3。地磁方向检测单元2，其检测的地磁方向数据输入至微控制器3，以便所述控制器根据所述ID编码确定的外部无线发射节点的位置和所述地磁方向信息，识别所述室内对象的定向装置佩戴者的位置和朝向。在一个实施例中，地磁方向检测单元2包括地磁传感器2-1以检测定向装置使用者的地磁方向数据。此外，由于定向装置在使用者上的安装或佩戴可能会有不同的位置或方向，例如戴在头上时，会随着头部的俯仰变化，地磁方向数据也会变化。为了克服该该类变化引起的对使用者实际地磁方向的检测偏差，地磁方向检测单元2还可包括重力加速度传感器2-2以获得倾仰角度的变化，由此进行地磁方向的修正。在一个实施例中，地磁传感器2-1采用Honeywell公司的三轴数字罗盘芯片HMC5883L,重力加速度传感器2_2采用BOSCH公司的三轴数字加速度传感器BMA150。传感定位识读单元可以采用ZIGBEE识读单元1_3、IR红外识读单元1_1和/或RF射频识读单元1-2。IR红外识读单元1-1采用红外数据接收头装置，如台湾亿光公司的IRM-3638L。RF射频识读单元采用工作在2. 4G频段的RF收发芯片来实现，如TI美国德州仪器公司的CC2500。ZIGBEE识读单元采用全面支持ZUGBEE通信协议的ZIGBEE�？榛騔IGBEE芯片来完成，如DIGI公司的XBee系列�？�。IR红外识读单元1_1、RF射频识读单元1-2和/或ZIGBEE识读单元1-3可通过数据端与微控制器的数据端口 3连接，实现向数据端口 3上报定位信息的功能。在室内环境下，如在博物馆内及展品、展项处安装定位及导航用的无线发射节点是由无锡知谷网络科技有限公司自行研发的产品，专利申请号为200810027308. X。每个无线发射节点赋予唯一的ID编码，ID编码可以表征该无线发射节点所在的室内空间的位置和所附着的展品、展项，也可以表示室内空间的设施如电梯、紧急出口等。编码规则可以自定义，例如
ID编码展品(商品)信息/设施 _
00000001 展品 I_
~0000002 _ 展品 2
~10000001 _ 电梯
10000002 _紧急出口一[0020]无线发射节点按照约定的协议周期性地发射编码。例如每秒将自己的编码发射2次。在识读装置中存储有根据室内空间的设施编制的地图数据、与无线信号发射节点编码一一对应的位置信息，以及展品内容信息或设施信息等。与无线发射节点发射的ID编码相对应的博物馆内部空间的位置及展品、展项信息存储在程序及固态数据存储器6中。动态数据存储器7用于暂时存放当前正在使用的数据和程序以及程序运行过程中所产生的一些动态随机数据。具体实现过程为传感定位识读单元I接收无线信号发射节点发射的ID编码。微控制器根据传感定位识读单元I接收的ID编码和储存在程序及固态数据存储器6中的与编码一一对应的位置信息和展品内容信息，确定发射节点的位置，从而确定展品或展项的位置。从而获得对象定向装置相应的位置信息。 地磁方向检测单元2采集对象定向装置所处的磁场方向的数据。微控制器3从地磁传感器2-1获得地磁方向数据，叠加来自重力加速度传感器2-2获取的装置倾角数据，从而确定该对象定向装置的朝向，并上传到多媒体处理器4。微控制器3根据上述数据，按照下列方式确定所述识读装置佩戴者的面部朝向。具体方法为从地磁传感器2-1得到识读装置所在位置的三个方向的地磁场分量X，Y, Z，从重力加速度传感器2-2得到三个方向的磁场量X1, Y1, Z10Q=^n"1 ,VFI * XrI ')/(71 * Z1 + F1 * F1 )PU1、/ (Fl ^ 71)/(21 * Zl + Xl * XI)X2=X*CosQ+Y*SinQ*SinP-Z*CosP*SinQY2=Y*CosP+Z*SinPΘ =tan_1 (Y2/X2)Θ为识读装置相对于地球正北极在顺时针方向的偏转角度，取值范围为0 359度，Θ经过校正后，O度代表正北方向，Θ为90度代表正东方，Θ为180度代表正南方，Θ为270度代表正西方。例如从地磁传感器2-1得到X，Y，Z磁场分量分别175，-40，87，从重力加速度传感器2-2得XI，Yl，Zl磁场量分别O. 0004, -O. 0004, I. 0004，第一步计算识读装置在空间位置上的仰角Q和滚角PQ=^n"1 _ / m * Fl、 (7Λ * 71 4- F1 * F1、P=tan-1 ^X1)/(Z1 * Z1 + 71 * Fl)代入计算得Q=O. 00039984P=O. 00039984 ；第二步修正地磁传感器331在X，Y方向上的磁场分量X2=X*cos Q+Y*sin P*sinQ_Z*cosP*sinQY2=Y*cos P+Z*sin P代入数据得X2=0. 01919232Y2=39. 96521[0046]第三步计算识读装置所在方位Θ StarT1 (Y2/X2)Θ =-1. 570316(弧度值)Θ = Θ *180/3. 14Θ =-90. 01812θ=-90 度如果Θ〈O贝IjΘ =360+ ΘΘ =269. 9819代入校正公式Θ = (359- Θ +90) % 360Θ =179. 0181根据Θ的角度得出用户的面部朝南方。若Χ2=0，Υ2>0则Θ值为90代入校正公式Θ = (359- Θ +90) % 360Θ =0根据Θ的角度得出用户的面部朝正北方向。若Χ2=0，Υ2〈0则Θ 值为 270代入校正公式Θ = (359- Θ +90) % 360Θ =180根据Θ的角度得出用户的面部朝正南方向。对象定向装置还可进一步包括多媒体处理器4，可采用北京君正集成电路有限公司的JZ4725B来构成。多媒体处理器4分别与微控制器3、程序及固态数据闪存电路6、动态数据存储器7、音频输出电路接口 8连接，以实现诸如方位提示等语音的播放。为此，对象定向装置还包括无线音频接收器9及无线数据收发器5。无线音频接收器9可由台湾钰宝科技SYNIC的2. 4G无线收发芯片ΙΑ2Ε及其外围电路组成，与多媒体处理器4连接，用于接收来自特定的2. 4G无线设备发出的无线音频信号。例如，对象定向装置作为游客终端设备时，接收由导游设备发出的2. 4G无线音频讲解信号。无线数据收发器5用于传输数据量较少的操作指令数据(例如短消息)，可以由无线音频收发芯片ΙΑ2Ε及其外围电路来实现。无线数据收发器5将收到的短消息传送至多媒体处理器4并由多媒体处理器4利用例如TTS技术转换成音频信号。多媒体处理器4将这些音频信号经音频输出电路接口通过耳机或麦克风等将信号及指令以语音的形式播报给用户。如图2所示，对象定向装置还可进一步包括电源管理电路14、锂电池13及电池充电接口 12。电源管理电路14采用型号为ΚΒ4540的充电管理1C，采用1.8V和3. 3V的稳压电路。电源管理电路14与多媒体处理器4连接、锂电池13及电池充电接口 12分别与电源管理电路14连接，实现锂电池13通过电源管理电路14给外围电路供电。本实用新型的对象定向装置还可包括与多媒体处理器4连接的USB接口 11、操作按键电路10。操作按键电路10由电阻分压电路与轻触按键组成。用于向装置输入用户指令，以实现用户对设备相应功能的操作。 以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的创造构思的前提下，还可以做出其它变形或改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.定位人脸面对方向的装置，其特征在于，包括 微控制器， 与微控制器连接的、用于储存与外部无线发射节点发射的ID编码相关的信息的程序及固态数据存储器， 传感定位识读单元，接收的外部发射的含有ID编码的无线信号，输入至所述微控制器， 地磁方向检测单元，其检测的地磁方向数据输入至所述微控制器，以便所述控制器根据所述ID编码确定的外部无线发射节点的位置和所述地磁方向信息，识别所述室内对象的定向装置佩戴者的位置和朝向。
2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述地磁方向检测单元包括与微控制单元连接的地磁传感器。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述地磁方向检测单元还包括与微控制单元连接的重力加速度传感器。
4.根据权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，所述传感定位识读单元包括ZIGBEE识读单元、IR红外识读单元和/或RF射频识读单元,所述IR红外识读单元、RF射频识读单元和/或ZIGBEE识读单元，分别与微控制器连接。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括电源管理电路、锂电池及电池充电接口，所述电源管理电路与所述锂电池及电池充电接口分别连接。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括与微控制器连接以处理音频数据的多媒体处理器。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括操作按键电路及USB接口，所述操作按键电路及USB接口分别与多媒体处理器连接。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括分别与多媒体处理器单元连接的无线数据收发单元和无线音频接收单元。
专利摘要本实用新型公开了一种定位人脸面对方向的装置，包括微控制器、程序及固态数据存储器、动态数据存储器、地磁方向检测单元及传感定位识读单元，微控制器数据输出端分别与地磁方向检测单元及传感定位识读单元连接。本实用新型的装置能够识别室内对象的方位信息。
文档编号G01C1/00GK202599400SQ20122016756
公开日2012年12月12日 申请日期2012年4月18日 优先权日2012年4月18日
发明者陈涛, 郑成明, 兰维建, 周华, 左寿坚 申请人:无锡知谷网络科技有限公司
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