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一種定位方法、裝置及系統(tǒng)與流程

文檔序號:12904165閱讀:222來源:國知局
一種定位方法、裝置及系統(tǒng)與流程

本發(fā)明涉及移動目標定位技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種定位方法、裝置及系統(tǒng)。



背景技術(shù):

隨著智能通信技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展,現(xiàn)實生活中的諸多領(lǐng)域需要對人員以及設備進行定位。室外定位已經(jīng)擁有較為成熟的方案,但是室內(nèi)定位由于其環(huán)境復雜、定位面積局限、直達波路徑嚴重缺失、多徑現(xiàn)象嚴重等特點,一直沒有較精準的定位方法。

在現(xiàn)有技術(shù)中,相對比較準確的室內(nèi)定位方法是,利用慣性導航系統(tǒng)與無線電技術(shù)相結(jié)合實現(xiàn)目標定位。具體為將慣性導航系統(tǒng)獲取的目標導航信息,與無線定位獲取的偽距離信息,按照設定的固定權(quán)重分配進行加權(quán)融合,得到目標定位信息。

但是,無線電技術(shù)以及慣性導航系統(tǒng)的定位精度是實時變化的,例如,慣性導航系統(tǒng)在短時間內(nèi)的定位精度較高,隨著工作時間延長,其誤差逐漸累積,定位精度會越來越差。而上述融合定位方案是按照固定的權(quán)重對慣性導航系統(tǒng)獲取的目標導航信息與無線定位獲取的偽距離信息進行加權(quán)融合,對慣性導航系統(tǒng)獲取的目標導航信息與無線定位獲取的偽距離信息的權(quán)重分配不能與慣性導航系統(tǒng)及無線定位系統(tǒng)的定位過程相匹配,隨著定位時間的延長,會使得累積的定位誤差越來越大,導致定位嚴重失準。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

基于上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足,本發(fā)明提出一種定位方法、裝置及系統(tǒng),能夠利用無線定位系統(tǒng)及慣性導航系統(tǒng)對定位目標實行動態(tài)加權(quán)定位,定位更加精確。

一種定位方法,包括:

利用無線定位系統(tǒng)解算得到對移動目標的第一定位結(jié)果,并計算得到所述第一定位結(jié)果的權(quán)重因子,以及利用慣性導航系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果,并計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子;

根據(jù)所述第一定位結(jié)果的權(quán)重因子,以及所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子,對所述第一定位結(jié)果與所述第二定位結(jié)果進行加權(quán)融合處理,得到對所述移動目標的定位結(jié)果;

檢測所述移動目標是否由運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止狀態(tài);

當檢測到所述移動目標由運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止狀態(tài)時,停止利用所述慣性導航系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果,以及停止計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子,同時保持利用所述無線定位系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第一定位結(jié)果,并根據(jù)所述無線定位系統(tǒng)解算得到的對所述移動目標的第一定位結(jié)果,計算得到對所述移動目標的定位結(jié)果;

當檢測到所述移動目標由靜止狀態(tài)再次進入運動狀態(tài)時,利用根據(jù)所述無線定位系統(tǒng)解算得到的對所述移動目標的第一定位結(jié)果,計算得到的對所述移動目標的定位結(jié)果,對所述慣性導航系統(tǒng)進行參數(shù)歸零處理和校正處理,并開始利用所述慣性導航系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果,并計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子。

優(yōu)選地,所述利用無線定位系統(tǒng)解算得到對移動目標的第一定位結(jié)果,并計算得到所述第一定位結(jié)果的權(quán)重因子,包括:

利用無線定位系統(tǒng)解算得到移動目標的可能坐標點;

分別計算得到所述可能坐標點中的每個坐標點與所述無線定位系統(tǒng)中的各個錨節(jié)點之間的信賴度因子;

根據(jù)所述每個坐標點與所述無線定位系統(tǒng)中的各個錨節(jié)點之間的信賴度因子,計算得到所述每個坐標點的權(quán)重;

根據(jù)所述每個坐標點的權(quán)重,對所述每個坐標點進行加權(quán)處理,得到對所述移動目標的第一定位結(jié)果,以及計算得到所述每個坐標點的權(quán)重的平均值,作為所述第一定位結(jié)果的權(quán)重因子。

優(yōu)選地,所述利用慣性導航系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果,并計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子,包括:

按照設定的定位周期,循環(huán)執(zhí)行以下操作:

利用慣性導航系統(tǒng),對所述移動目標進行定位,得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果;

根據(jù)得到所述第二定位結(jié)果的時間,以及預先設定的信賴度計算函數(shù),計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子;其中,所述信賴度計算函數(shù)為用于計算在一個定位周期內(nèi)獲取的定位結(jié)果的權(quán)重因子的函數(shù);

在定位周期結(jié)束時,控制所述慣性導航系統(tǒng),將基準定位信息重置為在當前定位周期結(jié)束時刻,通過加權(quán)融合所述無線定位系統(tǒng)以及所述慣性導航系統(tǒng)的解算數(shù)據(jù)獲得的對所述移動目標的定位結(jié)果。

優(yōu)選地,所述檢測所述移動目標是否由運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止狀態(tài),包括:

監(jiān)測所述慣性導航系統(tǒng)的陀螺儀與加速度計的解算結(jié)果;

當監(jiān)測確認所述慣性導航系統(tǒng)的陀螺儀與加速度計的解算結(jié)果在設定的閾值范圍內(nèi)時,確認所述移動目標由運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止狀態(tài)。

一種定位裝置,包括:

定位單元,用于利用無線定位系統(tǒng)解算得到對移動目標的第一定位結(jié)果,并計算得到所述第一定位結(jié)果的權(quán)重因子,以及利用慣性導航系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果,并計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子;

融合單元,用于根據(jù)所述第一定位結(jié)果的權(quán)重因子,以及所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子,對所述第一定位結(jié)果與所述第二定位結(jié)果進行加權(quán)融合處理,得到對所述移動目標的定位結(jié)果;

檢測單元,用于檢測所述移動目標是否由運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止狀態(tài);

第一處理單元,用于當檢測到所述移動目標由運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止狀態(tài)時,控制所述定位單元停止利用所述慣性導航系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果,以及停止計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子,同時保持利用所述無線定位系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第一定位結(jié)果,并根據(jù)所述無線定位系統(tǒng)解算得到的對所述移動目標的第一定位結(jié)果,計算得到對所述移動目標的定位結(jié)果;

第二處理單元,用于當檢測到所述移動目標由靜止狀態(tài)再次進入運動狀態(tài)時,控制所述定位單元利用根據(jù)所述無線定位系統(tǒng)解算得到的對所述移動目標的第一定位結(jié)果,計算得到的對所述移動目標的定位結(jié)果,對所述慣性導航系統(tǒng)進行參數(shù)歸零處理和校正處理,并控制所述定位單元開始利用所述慣性導航系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果,并計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子。

優(yōu)選地,所述定位單元利用無線定位系統(tǒng)解算得到對移動目標的第一定位結(jié)果,并計算得到所述第一定位結(jié)果的權(quán)重因子時,具體用于:

利用無線定位系統(tǒng)解算得到移動目標的可能坐標點;分別計算得到所述可能坐標點中的每個坐標點與所述無線定位系統(tǒng)中的各個錨節(jié)點之間的信賴度因子;根據(jù)所述每個坐標點與所述無線定位系統(tǒng)中的各個錨節(jié)點之間的信賴度因子,計算得到所述每個坐標點的權(quán)重;根據(jù)所述每個坐標點的權(quán)重,對所述每個坐標點進行加權(quán)處理,得到對所述移動目標的第一定位結(jié)果,以及計算得到所述每個坐標點的權(quán)重的平均值,作為所述第一定位結(jié)果的權(quán)重因子。

優(yōu)選地,所述定位單元利用慣性導航系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果,并計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子時,具體用于:

按照設定的定位周期,循環(huán)執(zhí)行以下操作:

利用慣性導航系統(tǒng),對所述移動目標進行定位,得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果;根據(jù)得到所述第二定位結(jié)果的時間,以及預先設定的信賴度計算函數(shù),計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子;其中,所述信賴度計算函數(shù)為用于計算在一個定位周期內(nèi)獲取的定位結(jié)果的權(quán)重因子的函數(shù);在定位周期結(jié)束時,控制所述慣性導航系統(tǒng),將基準定位信息重置為在當前定位周期結(jié)束時刻,通過加權(quán)融合所述無線定位系統(tǒng)以及所述慣性導航系統(tǒng)的解算數(shù)據(jù)獲得的對所述移動目標的定位結(jié)果。

優(yōu)選地,所述檢測單元檢測所述移動目標是否由運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止狀態(tài)時,具體用于:

監(jiān)測所述慣性導航系統(tǒng)的陀螺儀與加速度計的解算結(jié)果;當監(jiān)測確認所述慣性導航系統(tǒng)的陀螺儀與加速度計的解算結(jié)果在設定的閾值范圍內(nèi)時,確認所述移動目標由運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止狀態(tài)。

一種定位系統(tǒng),包括:

第一定位單元,用于利用無線定位系統(tǒng)解算得到對移動目標的第一定位結(jié)果,并計算得到所述第一定位結(jié)果的權(quán)重因子;

第二定位單元,用于利用慣性導航系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果,并計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子;

融合處理單元,用于根據(jù)所述第一定位結(jié)果的權(quán)重因子,以及所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子,對所述第一定位結(jié)果與所述第二定位結(jié)果進行加權(quán)融合處理,得到對所述移動目標的定位結(jié)果;

檢測處理單元,用于檢測所述移動目標是否由運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止狀態(tài);當檢測到所述移動目標由運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止狀態(tài)時,控制所述第二定位單元停止利用所述慣性導航系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果,以及停止計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子,同時控制所述第一定位單元保持利用所述無線定位系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第一定位結(jié)果,并根據(jù)所述無線定位系統(tǒng)解算得到的對所述移動目標的第一定位結(jié)果,計算得到對所述移動目標的定位結(jié)果;當檢測到所述移動目標由靜止狀態(tài)再次進入運動狀態(tài)時,利用根據(jù)所述無線定位系統(tǒng)解算得到的對所述移動目標的第一定位結(jié)果,計算得到的對所述移動目標的定位結(jié)果,對所述慣性導航系統(tǒng)進行參數(shù)歸零處理和校正處理,并控制所述第二定位單元開始利用所述慣性導航系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果,并計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子。

優(yōu)選地,所述第一定位單元,包括:

解算定位單元,用于利用無線定位系統(tǒng)解算得到移動目標的可能坐標點;

第一計算單元,用于分別計算得到所述可能坐標點中的每個坐標點與所述無線定位系統(tǒng)中的各個錨節(jié)點之間的信賴度因子;

第二計算單元,用于根據(jù)所述每個坐標點與所述無線定位系統(tǒng)中的各個錨節(jié)點之間的信賴度因子,計算得到所述每個坐標點的權(quán)重;

第三計算單元,用于根據(jù)所述每個坐標點的權(quán)重,對所述每個坐標點進行加權(quán)處理,得到對所述移動目標的第一定位結(jié)果,以及計算得到所述每個坐標點的權(quán)重的平均值,作為所述第一定位結(jié)果的權(quán)重因子。

優(yōu)選地,所述第二定位單元利用慣性導航系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果,并計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子時,具體用于:

按照設定的定位周期,循環(huán)執(zhí)行以下操作:

利用慣性導航系統(tǒng),對所述移動目標進行定位,得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果;根據(jù)得到所述第二定位結(jié)果的時間,以及預先設定的信賴度計算函數(shù),計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子;其中,所述信賴度計算函數(shù)為用于計算在一個定位周期內(nèi)獲取的定位結(jié)果的權(quán)重因子的函數(shù);在定位周期結(jié)束時,控制所述慣性導航系統(tǒng),將基準定位信息重置為在當前定位周期結(jié)束時刻,通過加權(quán)融合所述無線定位系統(tǒng)以及所述慣性導航系統(tǒng)的解算數(shù)據(jù)獲得的對所述移動目標的定位結(jié)果。

優(yōu)選地,所述檢測處理單元檢測所述移動目標是否由運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止狀態(tài)時,具體用于:

監(jiān)測所述慣性導航系統(tǒng)的陀螺儀與加速度計的解算結(jié)果;

當監(jiān)測確認所述慣性導航系統(tǒng)的陀螺儀與加速度計的解算結(jié)果在設定的閾值范圍內(nèi)時,確認所述移動目標由運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止狀態(tài)。

本發(fā)明提出的定位方法,利用無線定位系統(tǒng)解算得到對移動目標的第一定位結(jié)果,并計算得到所述第一定位結(jié)果的權(quán)重因子,以及利用慣性導航系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果,并計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子;根據(jù)所述第一定位結(jié)果的權(quán)重因子,以及所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子,對所述第一定位結(jié)果與所述第二定位結(jié)果進行加權(quán)融合處理,得到對所述移動目標的定位結(jié)果。同時,當檢測到移動目標處于靜止狀態(tài)時,停止利用慣性導航系統(tǒng)對移動目標進行定位,僅通過無線定位系統(tǒng)對移動目標進行定位;當檢測到移動目標再次開始運動時,利用無線定位系統(tǒng)的定位結(jié)果,對慣性導航系統(tǒng)進行校正處理。采用上述定位技術(shù)方案,實現(xiàn)了對慣性導航系統(tǒng)以及無線定位系統(tǒng)的定位結(jié)果的基于誤差特性分析的動態(tài)加權(quán),使得對慣性導航系統(tǒng)獲取的定位結(jié)果與無線定位系統(tǒng)獲取的定位結(jié)果的權(quán)重分配與慣性導航系統(tǒng)及無線定位系統(tǒng)的定位過程相匹配,同時在定位過程中實現(xiàn)了對慣性導航系統(tǒng)的校正,降低了慣性導航系統(tǒng)的定位誤差,利于提升定位精度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實施例提供的一種定位方法的流程示意圖;

圖2是本發(fā)明實施例提供的利用無線定位系統(tǒng)進行定位的流程示意圖;

圖3是本發(fā)明實施例提供的利用慣性導航系統(tǒng)進行定位的流程示意圖;

圖4是本發(fā)明實施例提供的慣性導航系統(tǒng)定位結(jié)果的信賴度衰減曲線示意圖;

圖5是本發(fā)明實施例提供的判斷定位目標處于靜止狀態(tài)的流程示意圖;

圖6是本發(fā)明實施例提供的一種定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖7是本發(fā)明實施例提供的一種定位系統(tǒng)的組成示意圖;

圖8是本發(fā)明實施例提供的另一種定位系統(tǒng)的組成示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖,對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明實施例公開了一種定位方法,參見圖1所示,該方法包括:

s101、利用無線定位系統(tǒng)解算得到對移動目標的第一定位結(jié)果,并計算得到所述第一定位結(jié)果的權(quán)重因子,以及利用慣性導航系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果,并計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子;

具體的,本發(fā)明實施例提出的定位方法,是基于無線定位系統(tǒng)和慣性導航系統(tǒng)的新型定位方法。與慣用的無線定位技術(shù)和慣性導航定位技術(shù)不同的是,本發(fā)明實施例技術(shù)方案,在利用無線定位技術(shù)和慣性導航定位技術(shù)解算得到定位目標的位置信息的同時,還實時計算無線定位技術(shù)和慣性導航定位技術(shù)獲取的定位信息的權(quán)重因子。上述定位信息具體包括利用無線定位技術(shù)解算得到的定位目標坐標點信息,以及慣性導航系統(tǒng)解算得到的定位目標的相關(guān)位置信息。

需要說明的是,上述實時計算無線定位技術(shù)和慣性導航定位技術(shù)獲取的定位信息的權(quán)重因子的過程,與無線定位技術(shù)和慣性導航定位技術(shù)的定位精度變化特性相關(guān)。其基本思想是,當無線定位技術(shù)或慣性導航定位技術(shù)的定位精度較高時,應當使計算得到的無線定位技術(shù)或慣性導航定位技術(shù)的定位結(jié)果的權(quán)重因子較大;相反,當無線定位技術(shù)或慣性導航定位技術(shù)的定位精度較低時,應當使計算得到的無線定位技術(shù)或慣性導航定位技術(shù)的定位結(jié)果的權(quán)重因子較小。采用上述權(quán)重因子計算方法,根據(jù)無線定位技術(shù)和慣性導航定位技術(shù)的定位精度變化,實時調(diào)整無線定位技術(shù)和慣性導航定位技術(shù)的定位結(jié)果的權(quán)重因子,使得對無線定位技術(shù)和慣性導航定位技術(shù)的定位結(jié)果的權(quán)重賦值,與實際的無線定位技術(shù)和慣性導航定位技術(shù)的定位精度變化更切合。

更進一步的,由于慣性導航定位技術(shù)的定位精度與慣性導航系統(tǒng)工作時長相關(guān),因此,對慣性導航定位技術(shù)的定位結(jié)果的權(quán)重因子的計算過程,與利用慣性導航定位技術(shù)進行定位的時間相關(guān)。

另外需要說明的是,無線定位包括藍牙定位、蜂窩定位、wifi定位、超寬帶定位等。在本發(fā)明實施例中,選取超寬帶無線電用于進行無線定位,也就是說,本發(fā)明實施例中所涉及的無線定位系統(tǒng),實際上是超寬帶(ultrawideband,uwb)無線定位系統(tǒng)。本發(fā)明實施例僅以無線定位系統(tǒng)中的uwb定位系統(tǒng)為例,來說明本發(fā)明實施例技術(shù)方案中對無線定位技術(shù)的應用,但是并不限定本發(fā)明實施例技術(shù)方案只能采用uwb定位系統(tǒng)實現(xiàn)無線定位,利用任意一種無線定位技術(shù)或者在室外利用衛(wèi)星定位系統(tǒng),都可以實施本發(fā)明實施例技術(shù)方案。另外,為了行文方便,在以下各實施例中,均以uwb定位系統(tǒng)代表無線定位系統(tǒng),以下各實施例中所涉及的uwb定位,均可以理解為無線定位,即任意一種無線定位技術(shù)或者衛(wèi)星定位系統(tǒng)都可以應用于以下各個實施例技術(shù)方案。

s102、根據(jù)所述第一定位結(jié)果的權(quán)重因子,以及所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子,對所述第一定位結(jié)果與所述第二定位結(jié)果進行加權(quán)融合處理,得到對所述移動目標的定位結(jié)果;

具體的,在步驟s101中,分別獲取利用uwb定位技術(shù)解算得到的第一定位結(jié)果及第一定位結(jié)果的權(quán)重因子,和利用慣性導航定位技術(shù)解算得到的第二定位結(jié)果及第二定位結(jié)果的權(quán)重因子后,根據(jù)第一定位結(jié)果的權(quán)重因子及第二定位結(jié)果的權(quán)重因子,將第一定位結(jié)果和第二定位結(jié)果進行加權(quán)融合,得到最終定位結(jié)果。

例如,假設locuwb為利用uwb定位技術(shù)解算得到的移動目標的第一定位結(jié)果,locins為利用慣性導航系統(tǒng)解算得到的移動目標的第二定位結(jié)果,為計算得到的第一定位結(jié)果的權(quán)重因子,β為計算得到的第二定位結(jié)果的權(quán)重因子,則依據(jù)本發(fā)明實施例技術(shù)方案,利用locuwb、locins、和β可計算得到最終的定位結(jié)果loc為:

s103、檢測所述移動目標是否由運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止狀態(tài);

當檢測到所述移動目標由運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止狀態(tài)時,執(zhí)行步驟s104、停止利用所述慣性導航系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果,以及停止計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子,同時保持利用所述無線定位系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第一定位結(jié)果,并根據(jù)所述無線定位系統(tǒng)解算得到的對所述移動目標的第一定位結(jié)果,計算得到對所述移動目標的定位結(jié)果;

當檢測到所述移動目標由靜止狀態(tài)再次進入運動狀態(tài)時,執(zhí)行步驟s105、利用根據(jù)所述無線定位系統(tǒng)解算得到的對所述移動目標的第一定位結(jié)果,計算得到的對所述移動目標的定位結(jié)果,對所述慣性導航系統(tǒng)進行參數(shù)歸零處理和校正處理,并開始利用所述慣性導航系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果,并計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子。

具體的,在本發(fā)明實施例中,一旦檢測到定位目標處于靜止狀態(tài),立即進入對慣性導航系統(tǒng)位置信息以及參數(shù)進行校正的狀態(tài),即進入對慣性導航系統(tǒng)進行修正的狀態(tài)。當處于對慣性導航系統(tǒng)進行修正狀態(tài)時,僅通過無線定位系統(tǒng)對定位目標進行定位,不斷獲取定位目標靜止時位置信息,對位置信息進行能量累積,最終得到定位結(jié)果。當檢測到定位目標開始移動時,結(jié)束對慣性導航系統(tǒng)進行修正的狀態(tài),并利用無線定位系統(tǒng)的定位結(jié)果對慣性導航系統(tǒng)進行參數(shù)歸零和校正,然后再開始利用所述慣性導航系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果,并計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子。

本發(fā)明實施例提出的定位方法,利用無線定位系統(tǒng)解算得到對移動目標的第一定位結(jié)果,并計算得到所述第一定位結(jié)果的權(quán)重因子,以及利用慣性導航系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果,并計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子;根據(jù)所述第一定位結(jié)果的權(quán)重因子,以及所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子,對所述第一定位結(jié)果與所述第二定位結(jié)果進行加權(quán)融合處理,得到對所述移動目標的定位結(jié)果。同時,當檢測到移動目標處于靜止狀態(tài)時,停止利用慣性導航系統(tǒng)對移動目標進行定位,僅通過無線定位系統(tǒng)對移動目標進行定位;當檢測到移動目標再次開始運動時,利用無線定位系統(tǒng)的定位結(jié)果,對慣性導航系統(tǒng)進行校正處理。采用上述定位技術(shù)方案,實現(xiàn)了對慣性導航系統(tǒng)以及無線定位系統(tǒng)的定位結(jié)果的基于誤差特性分析的動態(tài)加權(quán),使得對慣性導航系統(tǒng)獲取的定位結(jié)果與無線定位系統(tǒng)獲取的定位結(jié)果的權(quán)重分配與慣性導航系統(tǒng)及無線定位系統(tǒng)的定位過程相匹配,同時在定位過程中實現(xiàn)了對慣性導航系統(tǒng)的校正,降低了慣性導航系統(tǒng)的定位誤差,利于提升定位精度。

可選的,在本發(fā)明的另一個實施例中,參見圖2所示,所述利用無線定位系統(tǒng)解算得到對移動目標的第一定位結(jié)果,并計算得到所述第一定位結(jié)果的權(quán)重因子,包括:

s201、利用無線定位系統(tǒng)解算得到移動目標的可能坐標點;

具體的,無線定位系統(tǒng)的定位原理是通過測量無線電波從定位目標點到多個已知的錨節(jié)點之間的時間來確定定位目標點的位置。在實際的解算定位過程中,由于多徑干擾和噪聲干擾的存在,解算出來的定位目標點的位置,實際為若干個坐標點,這些坐標點構(gòu)成一個解算區(qū)域。也就是說,基于無線定位系統(tǒng)的工作原理,利用無線定位系統(tǒng)對移動目標進行定位,會得到多個坐標點。

s202、分別計算得到所述可能坐標點中的每個坐標點與所述無線定位系統(tǒng)中的各個錨節(jié)點之間的信賴度因子;

具體的,對于通過無線定位系統(tǒng)解算得到的多個坐標點,分別計算每個坐標點與錨節(jié)點之間的殘差:

其中,(xi,yi)為某一時刻利用無線定位系統(tǒng)解算出來的定位目標坐標點中的第i個坐標點,(xj,yj)為第j個錨節(jié)點,τi為從第i個坐標點發(fā)送信息到錨節(jié)點接收到信息所用的時間。

然后,對解算出的坐標點區(qū)域內(nèi)的坐標進行局部加權(quán),可以得到第i個坐標點與第j個錨節(jié)點之間的信賴度因子:

其中,dmax(x)為dij(x)中的最大值,dij(x)為第i個坐標與第j個錨節(jié)點之間殘差。

按照上述計算方法,分別計算得到每個坐標點與無線定位系統(tǒng)中的各個錨節(jié)點之間的信賴度因子。

s203、根據(jù)所述每個坐標點與所述無線定位系統(tǒng)中的各個錨節(jié)點之間的信賴度因子,計算得到所述每個坐標點的權(quán)重;

具體的,在通過步驟s202計算得到各個坐標點的信賴度因子αij后,通過公式可計算得到每個坐標點的權(quán)重。其中,k為無線定位系統(tǒng)中的錨節(jié)點數(shù)量。

s204、根據(jù)所述每個坐標點的權(quán)重,對所述每個坐標點進行加權(quán)處理,得到對所述移動目標的第一定位結(jié)果,以及計算得到所述每個坐標點的權(quán)重的平均值,作為所述第一定位結(jié)果的權(quán)重因子。

具體的,在步驟s203中計算得到每個坐標點的權(quán)重后,進一步根據(jù)各個坐標點的權(quán)重,將各個坐標點進行加權(quán)求和,即可得到無線定位系統(tǒng)對移動目標的定位結(jié)果,即第一定位結(jié)果。

參照步驟s203的計算結(jié)果,假設已計算得到每個坐標點的權(quán)重αi,然后根據(jù)以下公式計算得到最終的定位結(jié)果:

其中,n為無線定位系統(tǒng)解算得到的坐標點數(shù)量。

進一步地,計算得到每個坐標點的權(quán)重的平均值,作為第一定位結(jié)果的權(quán)重因子,即第一定位結(jié)果的權(quán)重因子為:

可選的,在本發(fā)明的另一個實施例中,參見圖3所示,所述利用慣性導航系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果,并計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子,包括:

按照設定的定位周期,循環(huán)執(zhí)行以下操作:

s301、利用慣性導航系統(tǒng),對所述移動目標進行定位,得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果;

具體的,對于慣性導航系統(tǒng),隨著工作時間的增長,其積分累計誤差越來越大,在系統(tǒng)工作t秒后,定位誤差過大,此時認為其定位結(jié)果不可信,為了保障定位精度,t秒之后的定位結(jié)果,不應被采用?;谏鲜鰬T性導航系統(tǒng)的誤差特性,本發(fā)明實施例為慣性導航系統(tǒng)設定定位周期(例如設定為t秒),在定位周期內(nèi),慣性導航系統(tǒng)的定位結(jié)果是可信的,將定位周期內(nèi)的定位結(jié)果記錄為第二定位結(jié)果,當慣性導航系統(tǒng)工作時長超過定位周期時,設置系統(tǒng)重置基準定位信息,并以新的基準定位信息為基礎(chǔ)重新開始定位,開始新一周期的定位工作。

s302、根據(jù)得到所述第二定位結(jié)果的時間,以及預先設定的信賴度計算函數(shù),計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子;其中,所述信賴度計算函數(shù)為用于計算在一個定位周期內(nèi)獲取的定位結(jié)果的權(quán)重因子的函數(shù);

具體的,在本發(fā)明實施例中,針對慣性導航系統(tǒng)的定位精度隨時間降低的特性,設定慣性導航系統(tǒng)在一個定位周期內(nèi)的定位結(jié)果的權(quán)重因子為β∈[0,1]。

進一步的,根據(jù)慣性導航系統(tǒng)累積誤差的特性,設置其定位結(jié)果(即第二定位結(jié)果)的信賴度隨工作時間的增長而下降。利用韋伯衰減,設定信賴度計算函數(shù):

其中,65為函數(shù)衰減半衰期,2.5為固定參數(shù)。

并且,設定上述計算函數(shù)的周期為設定的定位周期(例如為t秒),其衰減曲線如圖4所示。

根據(jù)上述信賴度計算函數(shù),在慣性導航系統(tǒng)解算得到第二定位結(jié)果的同時,計算得到第二定位結(jié)果的信賴度,作為其權(quán)重因子。

s303、在定位周期結(jié)束時,控制所述慣性導航系統(tǒng),將基準定位信息重置為在當前定位周期結(jié)束時刻,通過加權(quán)融合所述無線定位系統(tǒng)以及所述慣性導航系統(tǒng)的解算數(shù)據(jù)獲得的對所述移動目標的定位結(jié)果。

具體的,由于慣性導航系統(tǒng)的定位精度隨時間增長而降低,因此,本發(fā)明實施例為慣性導航系統(tǒng)設定定位周期,在每一個定位周期結(jié)束時,慣性導航系統(tǒng)以定位周期結(jié)束時刻為零時刻,重新開始定位。并且,在一個定位周期結(jié)束時,慣性導航系統(tǒng)重置基準定位信息,不再以之前解算得到的位置信息繼續(xù)解算定位目標位置,而是以重置的基準定位信息為基礎(chǔ)重新開始解算,這樣可以在每一定位周期開始時,消除上一定位周期的累積誤差,提高定位精度。

在本發(fā)明實施例中,設定慣性導航系統(tǒng)在一個定位周期結(jié)束時刻,重置基準定位信息時,將基準定位信息重置為在定位周期結(jié)束時刻,通過無線定位系統(tǒng)和慣性導航系統(tǒng)動態(tài)融合定位的定位結(jié)果。

可選的,在本發(fā)明的另一個實施例中,所述檢測所述移動目標是否由運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止狀態(tài),包括:

監(jiān)測所述慣性導航系統(tǒng)的陀螺儀與加速度計的解算結(jié)果;

當監(jiān)測確認所述慣性導航系統(tǒng)的陀螺儀與加速度計的解算結(jié)果在設定的閾值范圍內(nèi)時,確認所述移動目標由運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止狀態(tài)。

具體的,本發(fā)明實施例提供了判斷所述移動目標是否由運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止狀態(tài)的方法參見圖5所示,可通過慣性導航系統(tǒng)的三軸陀螺儀、三軸加速度計、以及加速度計解算出的加速度的方差值進行判定,如果其輸出在設定的閾值范圍內(nèi),則可以判定定位目標的位置沒有變化,即移動目標由運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止狀態(tài)。

本發(fā)明實施例公開了一種定位裝置,參見圖6所示,該裝置包括:

定位單元601,用于利用無線定位系統(tǒng)解算得到對移動目標的第一定位結(jié)果,并計算得到所述第一定位結(jié)果的權(quán)重因子,以及利用慣性導航系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果,并計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子;

融合單元602,用于根據(jù)所述第一定位結(jié)果的權(quán)重因子,以及所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子,對所述第一定位結(jié)果與所述第二定位結(jié)果進行加權(quán)融合處理,得到對所述移動目標的定位結(jié)果;

檢測單元603,用于檢測所述移動目標是否由運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止狀態(tài);

第一處理單元604,用于當檢測到所述移動目標由運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止狀態(tài)時,控制所述定位單元601停止利用所述慣性導航系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果,以及停止計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子,同時保持利用所述無線定位系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第一定位結(jié)果,并根據(jù)所述無線定位系統(tǒng)解算得到的對所述移動目標的第一定位結(jié)果,計算得到對所述移動目標的定位結(jié)果;

第二處理單元605,用于當檢測到所述移動目標由靜止狀態(tài)再次進入運動狀態(tài)時,控制所述定位單元601利用根據(jù)所述無線定位系統(tǒng)解算得到的對所述移動目標的第一定位結(jié)果,計算得到的對所述移動目標的定位結(jié)果,對所述慣性導航系統(tǒng)進行參數(shù)歸零處理和校正處理,并控制定位單元601開始利用所述慣性導航系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果,并計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子。

具體的,本實施例中各個單元的具體工作內(nèi)容,請參見對應的方法實施例的內(nèi)容,此處不再贅述。

本發(fā)明實施例提出的定位裝置,在對定位目標進行定位時,首先由定位單元601利用無線定位系統(tǒng)解算得到對移動目標的第一定位結(jié)果,并計算得到所述第一定位結(jié)果的權(quán)重因子,以及利用慣性導航系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果,并計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子;然后融合單元602根據(jù)所述第一定位結(jié)果的權(quán)重因子,以及所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子,對所述第一定位結(jié)果與所述第二定位結(jié)果進行加權(quán)融合處理,得到對所述移動目標的定位結(jié)果。同時,當檢測單元603檢測到移動目標處于靜止狀態(tài)時,第一處理單元604控制定位單元601停止利用慣性導航系統(tǒng)對移動目標進行定位,僅通過無線定位系統(tǒng)對移動目標進行定位;當檢測到移動目標再次開始運動時,第二處理單元605控制定位單元601利用無線定位系統(tǒng)的定位結(jié)果,對慣性導航系統(tǒng)進行校正處理。采用上述定位技術(shù)方案,實現(xiàn)了對慣性導航系統(tǒng)以及無線定位系統(tǒng)的定位結(jié)果的基于誤差特性分析的動態(tài)加權(quán),使得對慣性導航系統(tǒng)獲取的定位結(jié)果與無線定位系統(tǒng)獲取的定位結(jié)果的權(quán)重分配與慣性導航系統(tǒng)及無線定位系統(tǒng)的定位過程相匹配,同時在定位過程中實現(xiàn)了對慣性導航系統(tǒng)的校正,降低了慣性導航系統(tǒng)的定位誤差,利于提升定位精度。

可選的,在本發(fā)明的另一個實施例中,定位單元601利用無線定位系統(tǒng)解算得到對移動目標的第一定位結(jié)果,并計算得到所述第一定位結(jié)果的權(quán)重因子時,具體用于:

利用無線定位系統(tǒng)解算得到移動目標的可能坐標點;分別計算得到所述可能坐標點中的每個坐標點與所述無線定位系統(tǒng)中的各個錨節(jié)點之間的信賴度因子;根據(jù)所述每個坐標點與所述無線定位系統(tǒng)中的各個錨節(jié)點之間的信賴度因子,計算得到所述每個坐標點的權(quán)重;根據(jù)所述每個坐標點的權(quán)重,對所述每個坐標點進行加權(quán)處理,得到對所述移動目標的第一定位結(jié)果,以及計算得到所述每個坐標點的權(quán)重的平均值,作為所述第一定位結(jié)果的權(quán)重因子。

具體的,本實施例中定位單元601的具體工作內(nèi)容,請參見對應的方法實施例的內(nèi)容,此處不再贅述。

可選的,在本發(fā)明的另一個實施例中,定位單元601利用慣性導航系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果,并計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子時,具體用于:

按照設定的定位周期,循環(huán)執(zhí)行以下操作:

利用慣性導航系統(tǒng),對所述移動目標進行定位,得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果;根據(jù)得到所述第二定位結(jié)果的時間,以及預先設定的信賴度計算函數(shù),計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子;其中,所述信賴度計算函數(shù)為用于計算在一個定位周期內(nèi)獲取的定位結(jié)果的權(quán)重因子的函數(shù);在定位周期結(jié)束時,控制所述慣性導航系統(tǒng),將基準定位信息重置為在當前定位周期結(jié)束時刻,通過加權(quán)融合所述無線定位系統(tǒng)以及所述慣性導航系統(tǒng)的解算數(shù)據(jù)獲得的對所述移動目標的定位結(jié)果。

具體的,本實施例中定位單元601的具體工作內(nèi)容,請參見對應的方法實施例的內(nèi)容,此處不再贅述。

可選的,在本發(fā)明的另一個實施例中,檢測單元603檢測所述移動目標是否由運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止狀態(tài)時,具體用于:

監(jiān)測所述慣性導航系統(tǒng)的陀螺儀與加速度計的解算結(jié)果;當監(jiān)測確認所述慣性導航系統(tǒng)的陀螺儀與加速度計的解算結(jié)果在設定的閾值范圍內(nèi)時,確認所述移動目標由運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止狀態(tài)。

具體的,本實施例中檢測單元603的具體工作內(nèi)容,請參見對應的方法實施例的內(nèi)容,此處不再贅述。

本發(fā)明實施例還公開了一種定位系統(tǒng),參見圖7所示,該系統(tǒng)包括:

第一定位單元701,用于利用無線定位系統(tǒng)解算得到對移動目標的第一定位結(jié)果,并計算得到所述第一定位結(jié)果的權(quán)重因子;

第二定位單元702,用于利用慣性導航系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果,并計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子;

融合處理單元703,用于根據(jù)所述第一定位結(jié)果的權(quán)重因子,以及所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子,對所述第一定位結(jié)果與所述第二定位結(jié)果進行加權(quán)融合處理,得到對所述移動目標的定位結(jié)果;

檢測處理單元704,用于檢測所述移動目標是否由運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止狀態(tài);當檢測到所述移動目標由運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止狀態(tài)時,控制第二定位單元702停止利用所述慣性導航系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果,以及停止計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子,同時控制第一定位單元701保持利用所述無線定位系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第一定位結(jié)果,并根據(jù)所述無線定位系統(tǒng)解算得到的對所述移動目標的第一定位結(jié)果,計算得到對所述移動目標的定位結(jié)果;當檢測到所述移動目標由靜止狀態(tài)再次進入運動狀態(tài)時,利用根據(jù)所述無線定位系統(tǒng)解算得到的對所述移動目標的第一定位結(jié)果,計算得到的對所述移動目標的定位結(jié)果,對所述慣性導航系統(tǒng)進行參數(shù)歸零處理和校正處理,并控制第二定位單元702開始利用所述慣性導航系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果,并計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子。

具體的,本實施例中各個單元的具體工作內(nèi)容,請參見對應的方法實施例的內(nèi)容,此處不再贅述。

可選的,在本發(fā)明的另一個實施例中,參見圖8所示,第一定位單元701,包括:

解算定位單元7011,用于利用無線定位系統(tǒng)解算得到移動目標的可能坐標點;

第一計算單元7012,用于分別計算得到所述可能坐標點中的每個坐標點與所述無線定位系統(tǒng)中的各個錨節(jié)點之間的信賴度因子;

第二計算單元7013,用于根據(jù)所述每個坐標點與所述無線定位系統(tǒng)中的各個錨節(jié)點之間的信賴度因子,計算得到所述每個坐標點的權(quán)重;

第三計算單元7014,用于根據(jù)所述每個坐標點的權(quán)重,對所述每個坐標點進行加權(quán)處理,得到對所述移動目標的第一定位結(jié)果,以及計算得到所述每個坐標點的權(quán)重的平均值,作為所述第一定位結(jié)果的權(quán)重因子。

具體的,本實施例中各個單元的具體工作內(nèi)容,請參見對應的方法實施例的內(nèi)容,此處不再贅述。

可選的,在本發(fā)明的另一個實施例中,第二定位單元702利用慣性導航系統(tǒng)解算得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果,并計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子時,具體用于:

按照設定的定位周期,循環(huán)執(zhí)行以下操作:

利用慣性導航系統(tǒng),對所述移動目標進行定位,得到對所述移動目標的第二定位結(jié)果;根據(jù)得到所述第二定位結(jié)果的時間,以及預先設定的信賴度計算函數(shù),計算得到所述第二定位結(jié)果的權(quán)重因子;其中,所述信賴度計算函數(shù)為用于計算在一個定位周期內(nèi)獲取的定位結(jié)果的權(quán)重因子的函數(shù);在定位周期結(jié)束時,控制所述慣性導航系統(tǒng),將基準定位信息重置為在當前定位周期結(jié)束時刻,通過加權(quán)融合所述無線定位系統(tǒng)以及所述慣性導航系統(tǒng)的解算數(shù)據(jù)獲得的對所述移動目標的定位結(jié)果。

具體的,本實施例中第二定位單元702的具體工作內(nèi)容,請參見對應的方法實施例的內(nèi)容,此處不再贅述。

可選的,在本發(fā)明的另一個實施例中,檢測處理單元704檢測所述移動目標是否由運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止狀態(tài)時,具體用于:

監(jiān)測所述慣性導航系統(tǒng)的陀螺儀與加速度計的解算結(jié)果;

當監(jiān)測確認所述慣性導航系統(tǒng)的陀螺儀與加速度計的解算結(jié)果在設定的閾值范圍內(nèi)時,確認所述移動目標由運動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止狀態(tài)。

具體的,本實施例中檢測處理單元704的具體工作內(nèi)容,請參見對應的方法實施例的內(nèi)容,此處不再贅述。

對所公開的實施例的上述說明,使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的,本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下,在其它實施例中實現(xiàn)。因此,本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例,而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。

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