一種室內定位的方法及裝置與流程

文檔序號：12280413閱讀：282來源：國知局

本發(fā)明涉及無線通信技術領域，特別是涉及一種室內定位的方法及裝置。

背景技術：

隨著新型移動設備比如手機、平板電腦、可穿戴設備等的性能飛速增長和基于位置感知的應用的激增，位置感知發(fā)揮了越來越重要的作用。在室內和室外的環(huán)境下，連續(xù)可靠地提供位置信息可以為用戶帶來更好的用戶體驗。室外定位和基于位置的服務已經成熟，基于GPS和地圖的位置服務被廣泛應用，并成為各種移動設備使用最多的應用之一。近年來，位置服務的相關技術和產業(yè)正向室內發(fā)展以提供無所不在的基于位置的服務。

室內位置感知能夠支持多種應用場景，并且正在改變移動設備的傳統(tǒng)使用模式。例如：用戶可以尋找特定的餐館，在機場或火車站找登機口/站臺或其它設施，在博物館里更有效地了解展品信息和觀看展覽，醫(yī)院確定醫(yī)護人員或醫(yī)療設備的位置，消防員在起火大廈里的定位等等；這些都會給我們日常的生活和工作帶來方便。

但是，由于室內環(huán)境的多樣性，使得室內環(huán)境復雜多變；在定位過程，發(fā)射源發(fā)射的信號不是直接傳播到移動設備，而是經過信號的反射或衍射等傳播到移動設備，造成定位結果與實際位置產生誤差，稱為非視距誤差。

為了消除信號傳播過程中產生的非視距誤差，本領域的技術人員提出了多種定位方法，但是，都是通過以下方式進行定位的：

首先，鑒別信號傳播過程中是否存在非視距誤差；

其次，在存在非視距誤差時，首先計算出該非視距誤差并消除該非視距誤差；

最后，再根據消除非視距誤差后的信號傳播過程進行定位。

但是，現有的在定位過程中鑒別、計算并消除非視距誤差的方式會使得定位時間過長。

技術實現要素：

本發(fā)明實施例的目的在于提供一種室內定位的方法及裝置，通過建立非視距誤差分布模型，在定位時，直接從預先建立的非視距誤差分布模型中獲取待定位點對應的非視距誤差值，并消除該非視距誤差，以實現縮短定位時間。具體技術方案如下：

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種室內定位的方法，包括：

從預先建立的室內空間的非視距誤差分布模型中獲取待定位點相對于室內空間中的第一發(fā)射源的第一非視距誤差、相對于第二發(fā)射源的第二非視距誤差、相對于第三發(fā)射源的第三非視距誤差，其中，非視距誤差分布模型用于預先確定室內空間的多個位置坐標的非視距誤差，非視距誤差包括：第一非視距誤差、第二非視距誤差、第三非視距誤差，非視距誤差包括：到達時間誤差和到達時間差誤差；

獲取并根據待定位點相對于第一發(fā)射源的第一到達時間、第二發(fā)射源的第二到達時間、第三發(fā)射源的第三到達時間，消除第一非視距誤差、第二非視距誤差、第三非視距誤差，得到待定位點相對于第一發(fā)射源的第一視距傳播值、第二發(fā)射源的第二視距傳播值、第三發(fā)射源的第三視距傳播值；

分別獲取第一發(fā)射源的位置坐標、第二發(fā)射源的位置坐標、第三發(fā)射源的位置坐標，并根據第一視距傳播值、第二視距傳播值、第三視距傳播值，得到待定位點的位置坐標。

可選的，在所述從預先建立的室內空間的非視距誤差分布模型中獲取待定位點相對于室內空間中的第一發(fā)射源的第一非視距誤差、相對于第二發(fā)射源的第二非視距誤差、相對于第三發(fā)射源的第三非視距誤差之前，本發(fā)明實施例的室內定位的方法還包括：

獲取室內空間的空間模擬圖，在預設坐標系下對空間模擬圖進行網格劃分，得到網格劃分后的空間模擬圖，其中，網格劃分后的空間模擬圖中每個網格單元的位置坐標為每個網格單元中心點的位置坐標；

通過射線跟蹤法對發(fā)射源發(fā)射的每條電磁波信號進行跟蹤，得到室內空間的接收信號強度分布圖，其中，發(fā)射源包括第一發(fā)射源、第二發(fā)射源、第三發(fā)射源；

獲取發(fā)射源的位置坐標，將接收信號強度分布圖對應擬合到網格劃分后的空間模擬圖中，得到空間模擬圖中每個網格單元相對于發(fā)射源的接收信號強度；

根據空間模擬圖中每個網格單元相對于發(fā)射源的接收信號強度、發(fā)射源的位置坐標及每個網格單元的位置坐標，確定每個網格單元相對于發(fā)射源的非視距誤差；

根據非視距誤差，建立室內空間的非視距誤差分布模型。

可選的，所述根據所述空間模擬圖中每個網格單元相對于發(fā)射源的接收信號強度、發(fā)射源的位置坐標及每個網格單元的位置坐標，確定每個網格單元相對于發(fā)射源的非視距誤差，包括：

根據對數距離路徑損耗模型公式

得到每個網格單元相對于發(fā)射源的電磁波信號的信號傳播距離；

其中，d_k1為第k個網格單元相對于發(fā)射源的電磁波信號的信號傳播距離，P_k為第k個網格單元相對于發(fā)射源的接收信號強度，單位為dBm，P₀為在參考距離d₀處接收到的信號強度，在室內環(huán)境中，d₀取值為1m，n為路徑損耗指數，γ是服從高斯分布的隨機變量，表示噪聲對信號分布的影響，k為大于或等于1的自然數；

根據發(fā)射源的位置坐標及每個網格單元的位置坐標，并根據公式

得到所述每個網格單元相對于發(fā)射源的幾何距離；

其中，d_k2為第k個網格單元相對于發(fā)射源的幾何距離，(x_k,y_k,z_k)為第k個網格單元在預設坐標系中的位置坐標，(x,y,z)為發(fā)射源在預設坐標系中的位置坐標；

根據信號傳播距離、幾何距離和電磁波信號的信號傳輸速率，確定每個網格單元相對于發(fā)射源的非視距誤差的到達時間誤差；

相應的，根據非視距誤差，建立室內空間的非視距誤差分布模型，包括：

統(tǒng)計網格劃分后的空間模擬圖中每個網格單元相對于發(fā)射源的非視距誤差的到達時間誤差，建立室內空間的到達時間誤差分布模型。

可選的，在根據信號傳播距離、幾何距離和電磁波信號的信號傳輸速率，確定每個網格單元相對于發(fā)射源的非視距誤差的到達時間誤差之后，本發(fā)明實施例的室內定位的方法還包括：

在室內空間中有至少兩個發(fā)射源時，分別獲取每個網格單元相對于至少兩個發(fā)射源中的第四發(fā)射源的第四到達時間誤差和相對于至少兩個發(fā)射源中的第五發(fā)射源的第五到達時間誤差，其中，所述第四發(fā)射源、第五發(fā)射源分別為所述第一發(fā)射源、第二發(fā)射源、第三發(fā)射源中的任一個發(fā)射源，且所述第四發(fā)射源與第五發(fā)射源不相同；

根據第四到達時間誤差和第五到達時間誤差，確定每個網格單元相對于第四發(fā)射源和第五發(fā)射源的非視距誤差的到達時間差誤差；

相應的，根據非視距誤差，建立室內空間的非視距誤差分布模型，包括：

統(tǒng)計網格劃分后的空間模擬圖中每個網格單元相對于第四發(fā)射源和第五發(fā)射源的非視距誤差的到達時間差誤差，得到室內空間的到達時間差誤差分布模型。

可選的，獲取并根據待定位點相對于第一發(fā)射源的第一到達時間、第二發(fā)射源的第二到達時間、第三發(fā)射源的第三到達時間，消除第一非視距誤差、第二非視距誤差、第三非視距誤差，得到待定位點相對于第一發(fā)射源的第一視距傳播值、第二發(fā)射源的第二視距傳播值、第三發(fā)射源的第三視距傳播值，包括：

通過公式：

r_i＝t_ic-δt_ic

消除第一非視距誤差、第二非視距誤差、第三非視距誤差，得到待定位點相對于第一發(fā)射源的第一視距傳播值、第二發(fā)射源的第二視距傳播值、第三發(fā)射源的第三視距傳播值；

其中，第一視距傳播值為待定位點相對于第一發(fā)射源的視距傳播距離，第二視距傳播值為待定位點相對于第二發(fā)射源的視距傳播距離，第三視距傳播值為待定位點相對于第三發(fā)射源的視距傳播距離；

相應的，分別獲取第一發(fā)射源的位置坐標、第二發(fā)射源的位置坐標、第三發(fā)射源的位置坐標，并根據第一視距傳播值、第二視距傳播值、第三視距傳播值，得到待定位點的位置坐標，包括：

通過公式：

得到待定位點的位置坐標；

其中，r_i為待定位點相對于第i發(fā)射源的視距傳播距離，t_i為待定位點相對于第i發(fā)射源的到達時間，δt_i為待定位點相對于第i發(fā)射源的到達時間誤差，c為電磁波信號的傳播速率，(x_i，y_i，z_i)為第i發(fā)射源的位置坐標，(x_m，y_m，z_m)為待定位點的位置坐標，i＝1,2,3。

通過公式

r_i-r_j＝TDOA_ijc-δt_ijc

其中，第一視距傳播值為待定位點相對于第一發(fā)射源和第二發(fā)射源的視距傳播距離差，第二視距傳播值為待定位點相對于第二發(fā)射源和第三發(fā)射源的視距傳播距離差，第三視距傳播值為待定位點相對于第三發(fā)射源和第一發(fā)射源的視距傳播距離差；

相應的，分別獲取第一發(fā)射源位置坐標、第二發(fā)射源的位置坐標、第三發(fā)射源的位置坐標，并根據第一視距傳播值、第二視距傳播值、第三視距傳播值，得到待定位點的位置坐標，包括：

通過公式：

得到待定位點的位置坐標；

其中，r_i為待定位點相對于第i發(fā)射源的視距傳播距離，r_j為待定位點相對于第j發(fā)射源的視距傳播距離，TDOA_ij為待定位點相對于第i發(fā)射源和第j發(fā)射源的到達時間差，δt_ij為待定位點相對于第i發(fā)射源和第j發(fā)射源的到達時間差誤差，(x_i，y_i，z_i)為第i發(fā)射源的位置坐標，(x_m，y_m，z_m)為待定位點的位置坐標，(x_j，y_j，z_j)為第j發(fā)射源的位置坐標，i＝1，2，3，j＝1，2，3，且i與j不相同。

另一方面，本發(fā)明實施例提供了一種室內定位的裝置，包括：

獲取模塊，用于從預先建立的室內空間的非視距誤差分布模型中獲取待定位點相對于室內空間中的第一發(fā)射源的第一非視距誤差、相對于第二發(fā)射源的第二非視距誤差、相對于第三發(fā)射源的第三非視距誤差，其中，所述非視距誤差分布模型用于預先確定所述室內空間的多個位置坐標的非視距誤差，所述非視距誤差包括：所述第一非視距誤差、所述第二非視距誤差、所述第三非視距誤差，所述非視距誤差包括：到達時間誤差和到達時間差誤差；

非視距誤差消除模塊，用于獲取并根據所述待定位點相對于所述第一發(fā)射源的第一到達時間、所述第二發(fā)射源的第二到達時間、所述第三發(fā)射源的第三到達時間，消除所述第一非視距誤差、所述第二非視距誤差、所述第三非視距誤差，得到所述待定位點相對于所述第一發(fā)射源的第一視距傳播值、所述第二發(fā)射源的第二視距傳播值、所述第三發(fā)射源的第三視距傳播值；

定位模塊，用于分別獲取所述第一發(fā)射源的位置坐標、所述第二發(fā)射源的位置坐標、所述第三發(fā)射源的位置坐標，并根據所述第一視距傳播值、所述第二視距傳播值、所述第三視距傳播值，得到所述待定位點的位置坐標。

可選的，本發(fā)明實施例的室內定位的裝置還包括：

網格劃分模塊，用于獲取室內空間的空間模擬圖，在預設坐標系下對空間模擬圖進行網格劃分，得到網格劃分后的空間模擬圖，其中，網格劃分后的空間模擬圖中每個網格單元的位置坐標為每個網格單元中心點的位置坐標；

接收信號強度獲取模塊，用于通過射線跟蹤法對發(fā)射源發(fā)射的每條電磁波信號進行跟蹤，得到室內空間的接收信號強度分布圖，其中，發(fā)射源包括第一發(fā)射源、第二發(fā)射源、第三發(fā)射源；

擬合模塊，用于獲取發(fā)射源的位置坐標，將接收信號強度分布圖對應擬合到網格劃分后的空間模擬圖中，得到空間模擬圖中每個網格單元相對于發(fā)射源的接收信號強度；

非視距誤差確定模塊，用于根據空間模擬圖中每個網格單元相對于發(fā)射源的接收信號強度、發(fā)射源的位置坐標及每個網格單元的位置坐標，確定每個網格單元相對于發(fā)射源的非視距誤差；

模型建立模塊，用于根據非視距誤差，建立室內空間的非視距誤差分布模型。

可選的，本發(fā)明實施例的非視距誤差確定模塊包括：

信號傳播距離計算子模塊，用于根據對數距離路徑損耗模型公式

得到每個網格單元相對于發(fā)射源的電磁波信號的信號傳播距離；

幾何距離計算子模塊，用于根據發(fā)射源的位置坐標及每個網格單元的位置坐標，并根據公式

得到每個網格單元相對于發(fā)射源的幾何距離；

到達時間誤差計算子模塊，用于根據信號傳播距離、幾何距離和電磁波信號的信號傳輸速率，確定每個網格單元相對于發(fā)射源的非視距誤差的到達時間誤差；

相應的，本發(fā)明實施例的模型建立模塊具體用于統(tǒng)計網格劃分后的空間模擬圖中每個網格單元相對于發(fā)射源的非視距誤差的到達時間誤差，建立室內空間的到達時間誤差分布模型。

可選的，本發(fā)明實施例的非視距誤差確定模塊還包括：

到達時間誤差獲取子模塊，用于在室內空間中有至少兩個發(fā)射源時，分別獲取每個網格單元相對于至少兩個發(fā)射源中的第四發(fā)射源的第四到達時間誤差和相對于至少兩個發(fā)射源中的第五發(fā)射源的第五到達時間誤差，其中，第四發(fā)射源、第五發(fā)射源分別為第一發(fā)射源、第二發(fā)射源、第三發(fā)射源中的任一個發(fā)射源，且第四發(fā)射源與第五發(fā)射源不相同；

到達時間差誤差計算子模塊，用于根據第四到達時間誤差和第五到達時間誤差，確定每個網格單元相對于第四發(fā)射源和第五發(fā)射源的非視距誤差的到達時間差誤差；

相應的，本發(fā)明實施例的模型建立模塊具體還用于統(tǒng)計網格劃分后的空間模擬圖中每個網格單元相對于第四發(fā)射源和第五發(fā)射源的非視距誤差的到達時間差誤差，得到室內空間的到達時間差誤差分布模型。

本發(fā)明實施例提供的一種室內定位的方法及裝置，通過從預先建立的非視距誤差分布模型中獲取待定位點相對于室內空間中的第一發(fā)射源的第一非視距誤差、第二發(fā)射源的第二非視距誤差、第三發(fā)射源的第三非視距誤差，并消除該第一非視距誤差、第二非視距誤差、第三非視距誤差，得到第一視距傳播值、第二視距傳播值、第三視距傳播值，再根據第一視距傳播值、第二視距傳播值、第三視距傳播值進行定位，能夠在定位時，直接從預先建立的非視距誤差分布模型中獲取待定位點對應的非視距誤差值，并消除該非視距誤差，以實現縮短定位時間，當然，實施本發(fā)明的任一產品或方法必不一定需要同時達到以上所述的所有優(yōu)點。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術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)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例的一種室內定位的方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例的一種室內定位的裝置的結構圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、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?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(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。

為了解決現有技術，本發(fā)明實施例提供了一種室內定位的方法及裝置，以實現在定位解算前消除非視距誤差，降低定位時間，降低計算復雜度。

下面，首先對本發(fā)明實施例提供的一種室內定位的方法進行介紹。

如圖1所示，為本發(fā)明實施例的一種室內定位的方法的第一種流程圖，本發(fā)明實施例的室內定位的方法可以包括：

S101，從預先建立的室內空間的非視距誤差分布模型中獲取待定位點相對于室內空間中的第一發(fā)射源的第一非視距誤差、相對于第二發(fā)射源的第二非視距誤差、相對于第三發(fā)射源的第三非視距誤差，其中，非視距誤差分布模型用于預先確定室內空間的多個位置坐標的非視距誤差，非視距誤差包括：第一非視距誤差、第二非視距誤差、第三非視距誤差，非視距誤差包括：到達時間誤差和到達時間差誤差；

其中，非視距誤差分布模型可以包括到達時間誤差分布模型，也可以包括到達時間差誤差分布模型，還可以包括到達時間誤差分布模型和到達時間差誤差分布模型，在實際室內定位時，可以根據實際需要進行選擇，這里不作限定；

在通過到達時間進行定位時，可以從到達時間誤差分布模型中通過查詢獲取第一非視距誤差的第一到達時間誤差、第二非視距誤差的第二到達時間誤差、第三非視距誤差的第三到達時間誤差。

在通過到達時間差進行定位時，可以從到達時間差誤差分布模型中通過查詢獲取第一非視距誤差的第一到達時間差誤差、第二非視距誤差的第二到達時間差誤差、第三非視距誤差的第三到達時間差誤差。

需要說明的是，第一發(fā)射源、第二發(fā)射源、第三發(fā)射源為室內空間中的任意三個發(fā)射源。

S102，獲取并根據待定位點相對于第一發(fā)射源的第一到達時間、第二發(fā)射源的第二到達時間、第三發(fā)射源的第三到達時間，消除第一非視距誤差、第二非視距誤差、第三非視距誤差，得到待定位點相對于第一發(fā)射源的第一視距傳播值、第二發(fā)射源的第二視距傳播值、第三發(fā)射源的第三視距傳播值；

在本步驟中，可以通過脈沖測量得到第一到達時間、第二到達時間、第三到達時間，還可以通過擴頻測距技術測量得到第一到達時間、第二到達時間、第三到達時間，還可以通過測量碼相位得到第一到達時間、第二到達時間、第三到達時間，其中，脈沖測量、擴頻測距技術和測量碼相位都屬于現有技術，此處不再贅述。

應當理解的是，在本步驟中，以上三種技術都是為了更清楚的說明本發(fā)明實施例，并不能用于限定本發(fā)明實施例中獲取第一到達時間、第二到達時間、第三到達時間，凡是能夠通過測量得到第一到達時間、第二到達時間、第三到達時間的方法，都應當屬于本發(fā)明實施例的保護范圍。

相應于步驟S101，在通過到達時間進行定位時，在獲取到第一到達時間、第二到達時間、第三到達時間及第一到達時間誤差、第二到達時間誤差、第三到達時間誤差后，可以通過算術運算的方式消除第一到達時間的到達時間誤差、第二到達時間的到達時間誤差、第三到達時間的到達時間誤差，并與電磁波信號的傳播速率相乘，得到待定位點相對于第一發(fā)射源的第一視距傳播距離、第二發(fā)射源的第二視距傳播距離、第三發(fā)射源的第三視距傳播距離。

在通過到達時間差進行定位時，在獲取到第一到達時間、第二到達時間、第三到達時間及第一到達時間差誤差、第二到達時間差誤差、第三到達時間差誤差后，可以通過算術運算的方式消除第一到達時間與第二到達時間的到達時間差誤差、第二到達時間與第三到達時間的到達時間誤差、第三到達時間與第一到達時間的到達時間差誤差，并與電磁波信號的傳播速率相乘，得到待定位點相對于第一發(fā)射源和第二發(fā)射源的第一視距傳播距離差、相對于第二發(fā)射源和第三發(fā)射源的第二視距傳播距離差，相對于第三發(fā)射源和第一發(fā)射源的第三視距傳播距離差。

其中，上述的算術運算包括加法運算和減法運算。

S103，分別獲取第一發(fā)射源的位置坐標、第二發(fā)射源的位置坐標、第三發(fā)射源的位置坐標，并根據第一視距傳播值、第二視距傳播值、第三視距傳播值，得到待定位點的位置坐標。

其中，第一發(fā)射源的位置坐標、第二發(fā)射源的位置坐標、第三發(fā)射源的位置坐標可以在安裝該第一發(fā)射源、第二發(fā)射源、第三發(fā)射源時得到，在進行定位時，通過查詢獲取到該第一發(fā)射源的位置坐標、第二發(fā)射源的位置坐標、第三發(fā)射源的位置坐標，通過本步驟，可以縮短獲取第一發(fā)射源的位置坐標、第二發(fā)射源的位置坐標、第三發(fā)射源的位置坐標的時間，進而縮短定位時間。

本發(fā)明實施例中，通過從預先建立的非視距誤差分布模型中獲取待定位點相對于室內空間中的第一發(fā)射源的第一非視距誤差、第二發(fā)射源的第二非視距誤差、第三發(fā)射源的第三非視距誤差，并消除該第一非視距誤差、第二非視距誤差、第三非視距誤差，得到第一視距傳播值、第二視距傳播值、第三視距傳播值，再根據第一視距傳播值、第二視距傳播值、第三視距傳播值進行定位，能夠在定位時，直接從預先建立的非視距誤差分布模型中獲取待定位點對應的非視距誤差值，并消除該非視距誤差，以實現縮短定位時間，

具體地，在所述從預先建立的室內空間的非視距誤差分布模型中獲取待定位點相對于室內空間中的第一發(fā)射源的第一非視距誤差、相對于第二發(fā)射源的第二非視距誤差、相對于第三發(fā)射源的第三非視距誤差之前，本發(fā)明實施例的室內定位的方法還包括：

第一步，獲取室內空間的空間模擬圖，在預設坐標系下對空間模擬圖進行網格劃分，得到網格劃分后的空間模擬圖，其中，網格劃分后的空間模擬圖中每個網格單元的位置坐標為每個網格單元中心點的位置坐標；

首先，在室內空間建立預設坐標系，并設置網格大小，再根據網格大小對空間模擬圖進行網格劃分，在進行網格劃分時，在墻壁穿過網格時，可根據實際情況對網格大小進行調整，使得墻壁在網格邊界上，降低墻壁對網格的影響，在對室內空間的空間模擬圖進行網格劃分后，每個網格單元都對應有室內空間的一塊空間區(qū)域。

其中，預設坐標系可以是笛卡爾坐標系、也可以是墨卡托坐標系，還可以是WGS-84坐標系，可根據實際應用設置具體地坐標系，這里不作限定。

通過對室內空間的空間模擬圖進行網格劃分，能夠方便后續(xù)計算非視距誤差，并且網格劃分的大小會影響到計算的復雜度，網格劃分越大，計算速度越快；網格劃分越小，后面求得的非視距誤差精度越高。

第二步，通過射線跟蹤法對發(fā)射源發(fā)射的每條電磁波信號進行跟蹤，得到室內空間的接收信號強度分布圖，其中，發(fā)射源包括第一發(fā)射源、第二發(fā)射源、第三發(fā)射源；

在本步驟中，首先，從發(fā)射源發(fā)射一條電磁波信號，通過射線跟蹤法進行跟蹤，得到一條電磁波信號在不同位置的接收信號強度，然后將該條射線進行球形旋轉掃射，得到室內空間的所有位置的接收信號強度，在旋轉掃射時，可以根據實際使用情況，選擇不同的掃射角度增量，掃射角度增量越大，計算量越小，計算速度越快；掃射角度增量越小，后面求得的非視距誤差精度越高。

通過射線跟蹤法對室內空間進行接收信號強度跟蹤，得到室內空間的接收信號強度分布圖，為后續(xù)計算空間模擬圖的每個網格單元的接收信號強度提供條件。

第三步，獲取發(fā)射源的位置坐標，將接收信號強度分布圖對應擬合到網格劃分后的空間模擬圖中，得到空間模擬圖中每個網格單元相對于發(fā)射源的接收信號強度；

其中，發(fā)射源的位置坐標可以與空間模擬圖的位置坐標原點重合，也可以不重合，這里不作限定。

在發(fā)射源的位置坐標與空間模擬圖的位置坐標原點重合時，發(fā)射源的位置坐標為(0,0,0)，然后將接收信號強度分布圖對應擬合到網格劃分后的空間模擬圖中，每個網格單元對應一個接收信號強度，其中，發(fā)射源的接收信號強度最強，也就是網格劃分后的空間模擬圖的位置坐標原點處的接收信號強度最強，為發(fā)射源的發(fā)射信號強度。

在發(fā)射源的位置坐標與空間模擬圖的位置坐標原點不重合時，發(fā)射源的位置坐標可以是除空間模擬圖的位置坐標原點外的任一坐標點，則該任一坐標點處的接收信號強度最強，為發(fā)射源的發(fā)射信號強度。

在本步驟中，通過將接收信號強度分布圖對應擬合到網格劃分后的空間模擬圖中，得到所述空間模擬圖的每個網格單元對應的接收信號強度；有利于后續(xù)計算每個網格單元處的非視距誤差，

第四步，根據空間模擬圖中每個網格單元相對于發(fā)射源的接收信號強度、發(fā)射源的位置坐標及每個網格單元的位置坐標，確定每個網格單元相對于發(fā)射源的非視距誤差。

其中，根據每個網格單元對應的接收信號強度，能夠得到每個網格單元相對于發(fā)射源的信號傳播距離，根據發(fā)射源的位置坐標和每個網格單元的位置坐標，能夠得到每個網格單元相對于發(fā)射源的幾何距離，并根據每個網格單元相對于發(fā)射源的信號傳播距離與幾何距離得到每個網格單元的非視距誤差，

第五步，根據非視距誤差，建立室內空間的非視距誤差分布模型。

在得到每個網格單元的非視距誤差后，通過統(tǒng)計室內空間中所有網格單元的非視距誤差，可以得到室內空間的非視距誤差分布模型。

在本步驟中，統(tǒng)計每個網格單元對應的非視距誤差是借助與硬件結合的計算機應用程序來實現的，這里不作過多介紹。

應當理解的是，由于網格劃分的大小會影響到計算的復雜度以及求得的非視距誤差值的精度。網格劃分越大，計算復雜度越低，計算速度越快，但是求得的非視距誤差值的精度會降低；網格劃分越小，求得的非視距誤差精度越高，但是計算復雜度高，計算速度會降低。因此，為了降低計算復雜度和提高非視距誤差值的精度，可以在實際運用中將空間模擬圖的網格劃分的較大，然后通過數值運算得到較小的網格單元的非視距誤差值，這些在實際運用中都是可以的，并不能用于限定本發(fā)明實施例，其中，上述的數值運算至少包括：插值運算、擬合運算。

具體地，根據空間模擬圖中每個網格單元相對于發(fā)射源的接收信號強度、發(fā)射源的位置坐標及每個網格單元的位置坐標，確定每個網格單元相對于發(fā)射源的非視距誤差，包括：

第一步，根據對數距離路徑損耗模型公式

得到每個網格單元相對于發(fā)射源的電磁波信號的信號傳播距離；

在得到空間模擬圖的每個網格單元對應的接收信號強度后，通過對數距離路徑損耗模型可以計算得到每個網格單元相對于發(fā)射源的電磁波信號的信號傳播距離。

需要說明的是，信號傳播距離反映的是電磁波信號在室內空間中傳播過程中實際距離，其中，電磁波信號在室內空間中傳播會發(fā)生反射、透射、饒射的現象，因此，能夠反映信號在室內空間中傳播的真實過程。

第二步，根據發(fā)射源的位置坐標及每個網格單元的位置坐標，并根據公式

得到所述每個網格單元相對于發(fā)射源的幾何距離；

在網格劃分后的空間模擬圖中，發(fā)射源和每個網格單元在預設坐標系中都有對應的位置坐標，通過計算每個網格單元相對于發(fā)射源坐標的幾何距離，能夠得出每個網格單元相對于發(fā)射源在室內空間中的空間距離。

其中，幾何距離用于反映每個網格單元在預設坐標系中相對于發(fā)射源的空間距離。

第三步，根據信號傳播距離、幾何距離和電磁波信號的信號傳輸速率，確定每個網格單元相對于發(fā)射源的非視距誤差的到達時間誤差；

其中，幾何距離用于反映每個網格單元相對于發(fā)射源在視距環(huán)境中的電磁波信號的傳播距離。信號傳播距離用于反映每個網格單元相對于發(fā)射源在非視距環(huán)境中的電磁波信號的傳播距離。

在本步驟中，用信號傳播距離除以電磁波信號的傳輸速率，得到電磁波信號在非視距環(huán)境中的到達時間，即電磁波信號在非視距環(huán)境中從發(fā)射源到每個網格單元的時間；用幾何距離除以電磁波信號的傳輸速率，得到電磁波信號在視距環(huán)境中的到達時間，即電磁波信號在視距環(huán)境中從發(fā)射源到每個網格單元的時間。然后對電磁波信號在非視距環(huán)境中的到達時間和電磁波信號在視距環(huán)境中的到達時間進行差值運算，則可以得到每個網格單元對應的非視距誤差的到達時間誤差。

需要說明的是，本發(fā)明實施例中，可以通過電磁波信號在非視距環(huán)境中的到達時間減去電磁波信號在視距環(huán)境中的到達時間得到每個網格單元對應的非視距誤差的到達時間誤差；還可以通過電磁波信號在視距環(huán)境中的到達時間減去電磁波信號在非視距環(huán)境中的到達時間得到每個網格單元對應的非視距誤差的到達時間誤差，這都是可以的，這里不作限定，相應于上述方法，得到的到達時間誤差可以是正誤差，也可以是負誤差。

具體地，根據信號傳播距離、幾何距離和電磁波信號的傳輸速率，得到每個網格單元相對于發(fā)射源的非視距誤差的到達時間誤差，包括：

根據公式

得到每個網格單元相對于發(fā)射源的非視距誤差的到達時間誤差；

其中，ΔTOA_k為第k個網格單元相對于發(fā)射源的非視距誤差的到達時間誤差，d_k1為第k個網格單元相對于發(fā)射源的電磁波信號的信號傳播距離，d_k2為第k個網格單元相對于發(fā)射源的幾何距離，c為信號傳輸速率，k為大于或等于1的自然數。

應當理解的是，上述公式還可以變形為：

這也是可以的，并不能用于限制本發(fā)明實施例的計算每個網格單元對應的非視距誤差的到達時間誤差的方法。

相應的，根據非視距誤差，建立室內空間的非視距誤差分布模型，包括：

統(tǒng)計網格劃分后的空間模擬圖中每個網格單元相對于發(fā)射源的非視距誤差的到達時間誤差，得到室內空間的到達時間誤差分布模型。

在本步驟中，統(tǒng)計每個網格單元對應的非視距誤差的到達時間誤差是借助與硬件結合的計算機應用程序來實現的，這里不作過多介紹。

具體地，在根據信號傳播距離、幾何距離和電磁波信號的信號傳輸速率，確定每個網格單元相對于發(fā)射源的非視距誤差的到達時間誤差之后，本發(fā)明實施例的室內定位的方法還包括：

第一步，在室內空間中有至少兩個發(fā)射源時，分別獲取每個網格單元相對于至少兩個發(fā)射源中的第四發(fā)射源的第四到達時間誤差和相對于至少兩個發(fā)射源中的第五發(fā)射源的第五到達時間誤差，其中，所述第四發(fā)射源、第五發(fā)射源分別為所述第一發(fā)射源、第二發(fā)射源、第三發(fā)射源中的任一個發(fā)射源，且所述第四發(fā)射源與第五發(fā)射源不相同；

在本步驟中，第四發(fā)射源的第四到達時間誤差是通過第四發(fā)射源的信號傳播距離、幾何距離以及電磁波信號的信號傳輸速率得到的；第五發(fā)射源的第五到達時間誤差是通過第五發(fā)射源的信號傳播距離、幾何距離以及電磁波信號的信號傳輸速率得到的。

第二步，根據第四到達時間誤差和第五到達時間誤差，確定每個網格單元相對于第四發(fā)射源和第五發(fā)射源的非視距誤差的到達時間差誤差；

在本步驟中，可以通過第四到達時間誤差減去第五到達時間誤差得到每個網格單元對應的非視距誤差的到達時間差誤差；還可以第五到達時間誤差減去第四到達時間誤差得到每個網格單元對應的非視距誤差的到達時間差誤差，這都是可以的，這里不作限定，相應于上述方法，得到的到達時間誤差可以是正誤差，也可以是負誤差。

具體地，根據第四到達時間誤差和第五到達時間誤差，得到每個網格單元相對于第四發(fā)射源和第五發(fā)射源的非視距誤差的到達時間差誤差，包括：

根據公式

ΔTDOA_k＝ΔTOA_k1-ΔTOA_k2

得到每個網格單元相對于第四發(fā)射源和第五發(fā)射源的非視距誤差的到達時間差誤差。

其中，所述ΔTDOA_k為第k個網格單元相對于第四發(fā)射源和第五發(fā)射源的非視距誤差的到達時間差誤差，ΔTOA_k1為第k個網格單元的第四到達時間誤差，ΔTOA_k2為第k個網格單元的第五到達時間誤差，k為大于或等于1的自然數。

相應的，根據非視距誤差，建立室內空間的非視距誤差分布模型，包括：

統(tǒng)計網格劃分后的空間模擬圖中每個網格單元相對于第一發(fā)射源和第二發(fā)射源的非視距誤差的到達時間差誤差，建立室內空間的到達時間差誤差分布模型。

在本步驟中，統(tǒng)計每個網格單元對應的非視距誤差的到達時間差誤差是借助與硬件結合的計算機應用程序來實現的，這里不作過多介紹。

具體地，本發(fā)明實施例的室內定位的方法中，獲取并根據待定位點相對于第一發(fā)射源的第一到達時間、第二發(fā)射源的第二到達時間、第三發(fā)射源的第三到達時間，消除第一非視距誤差、第二非視距誤差、第三非視距誤差，得到待定位點相對于第一發(fā)射源的第一視距傳播值、第二發(fā)射源的第二視距傳播值、第三發(fā)射源的第三視距傳播值，包括：

通過公式：

r_i＝t_ic-δt_ic

通過公式：

得到待定位點的位置坐標；

為了更清楚的說明本發(fā)明實施例的室內定位的方法，下面舉例進行說明：

在利用本發(fā)明實施例建立的非視距誤差分布模型進行定位時，首先獲取該室內空間中待定位點相對于第一發(fā)射源的第一到達時間誤差、第二發(fā)射源的第二到達時間誤差及第三發(fā)射源的第三到達時間誤差，并通過公式

r₁＝t₁c-δt₁c，r₂＝t₂c-δt₂c，r₃＝t₃c-δt₃c

消除該第三到達時間誤差、第四到達時間誤差及第五到達時間誤差，再根據公式：

進行定位解算，得到該室內空間待定位點的位置坐標，實現定位。

其中，t₁為待定位點相對于第一發(fā)射源的第一到達時間，δt₁為待定位點相對于第一發(fā)射源的第一到達時間誤差，t₂為待定位點相對于第二發(fā)射源的第二到達時間，δt₂為待定位點相對于第二發(fā)射源的第二到達時間誤差，t₃為待定位點相對于第三發(fā)射源的第三到達時間，δt₃為待定位點相對于第三發(fā)射源的第三到達時間誤差，c為電磁波信號的傳播速率，r₁為消除第一到達時間誤差后的待定位點相對于第一發(fā)射源的視距傳播距離，r₂為消除第二到達時間誤差后的待定位點相對于第二發(fā)射源的視距傳播距離，r₃為消除第三到達時間誤差后的待定位點相對于第三發(fā)射源的視距傳播距離，(x₁，y₁，z₁)為第一發(fā)射源在預設坐標系中的位置坐標，(x₂，y₂，z₂)為第二發(fā)射源在預設坐標系中的位置坐標，(x₃，y₃，z₃)為第三發(fā)射源在預設坐標系中的位置坐標，(x_m，y_m，z_m)為該待定位點在預設坐標系中的位置坐標。

相比于現有的在定位解算過程中消除非視距誤差的方法，本發(fā)明實施例能夠縮短定位時間，降低計算復雜度。

通過公式

r_i-r_j＝TDOA_ijc-δt_ijc

通過公式：

得到待定位點的位置坐標；

為了更清楚的說明本發(fā)明實施例的室內定位的方法，下面舉例進行說明：

假設三個發(fā)射源分別為：第六發(fā)射源、第七發(fā)射源、和第八發(fā)射源，該待定位點相對于第六發(fā)射源的到達時間為第六到達時間TOA₆，該待定位點相對于第七發(fā)射源的到達時間為第七到達時間TOA₇，該待定位點相對于第八發(fā)射源的到達時間為第八到達時間TOA₈，該定位點相對于第六發(fā)射源與第七發(fā)射源的第六到達時間差為TDOA₆₇，該待定位點相對于第七發(fā)射源與第八發(fā)射源的到達時間差為TDOA₇₈，該待定位點相對于第八發(fā)射源與第六發(fā)射源的到達時間差為TDOA₈₆，該定位點相對于第六發(fā)射源與第七發(fā)射源的第六到達時間差誤差為δt₆₇，該待定位點相對于第七發(fā)射源與第八發(fā)射源的到達時間差誤差為δt₇₈，該待定位點相對于第七發(fā)射源與第八發(fā)射源的到達時間差誤差為δt₈₆

可以通過公式

r₆-r₇＝TDOA₆₇c-δt₆₇c

r₇-r₈＝TDOA₇₈c-δt₇₈c

r₈-r₆＝TDOA₈₆c-δt₈₆c

消除第六到達時間差誤差、第七到達時間差誤差、第八到達時間差誤差。

相應的，在消除第六到達時間差誤差、第七到達時間差誤差、第八到達時間差誤差后，可以通過公式：

進行定位解算，得到該該待定位點在預設坐標系中的位置坐標。

其中，r₆為待定位點相對于第六發(fā)射源的視距傳播距離，r₇為待定位點相對于第七發(fā)射源的視距傳播距離，r₈為待定位點相對于第八發(fā)射源的視距傳播距離，(x₆，y₆，z₆)為第六發(fā)射源在預設坐標系中的位置坐標，(x₇，y₇，z₇)為第七發(fā)射源在預設坐標系中的位置坐標，(x₈，y₈，z₈)為第八發(fā)射源在預設坐標系中的位置坐標，c為電磁波信號的傳播速率，(x_m，y_m，z_m)為該任一位置在預設坐標系中的位置坐標。

相比于現有的在定位解算過程中消除非視距誤差的方法，本發(fā)明實施例能夠在定位解算前獲取非視距誤差，不需要在定位結算過程中計算非視距誤差，能夠縮短定位時間。

相應于上述方法實施例，本發(fā)明實施例提供了一種室內定位的裝置，如圖2所示，所述裝置可以包括：

獲取模塊201，用于從預先建立的室內空間的非視距誤差分布模型中獲取待定位點相對于室內空間中的第一發(fā)射源的第一非視距誤差、相對于第二發(fā)射源的第二非視距誤差、相對于第三發(fā)射源的第三非視距誤差，其中，所述非視距誤差分布模型用于預先確定所述室內空間的多個位置坐標的非視距誤差，所述非視距誤差包括：所述第一非視距誤差、所述第二非視距誤差、所述第三非視距誤差，所述非視距誤差包括：到達時間誤差和到達時間差誤差；

非視距誤差消除模塊202，用于獲取并根據所述待定位點相對于所述第一發(fā)射源的第一到達時間、所述第二發(fā)射源的第二到達時間、所述第三發(fā)射源的第三到達時間，消除所述第一非視距誤差、所述第二非視距誤差、所述第三非視距誤差，得到所述待定位點相對于所述第一發(fā)射源的第一視距傳播值、所述第二發(fā)射源的第二視距傳播值、所述第三發(fā)射源的第三視距傳播值；

定位模塊203，用于分別獲取所述第一發(fā)射源的位置坐標、所述第二發(fā)射源的位置坐標、所述第三發(fā)射源的位置坐標，并根據所述第一視距傳播值、所述第二視距傳播值、所述第三視距傳播值，得到所述待定位點的位置坐標。

需要說明的是，本發(fā)明實施例的裝置是應用上述室內定位的方法的裝置，則上述室內定位的方法的所有實施例均適用于該裝置，且均能達到相同或相似的有益效果。

具體地，在獲取模塊201之前，本發(fā)明實施例的室內定位的裝置還包括：

擬合模塊，用于獲取發(fā)射源的位置坐標，將接收信號強度分布圖對應擬合到網格劃分后的空間模擬圖中，得到空間模擬圖的每個網格單元相對于發(fā)射源的接收信號強度；

模型建立模塊，用于根據非視距誤差，建立室內空間的非視距誤差分布模型。

具體地，

更進一步的，本發(fā)明實施例的非視距誤差確定模塊包括：

信號傳播距離計算子模塊，用于根據對數距離路徑損耗模型公式

得到每個網格單元相對于發(fā)射源的電磁波信號的信號傳播距離；

幾何距離計算子模塊，用于根據發(fā)射源的位置坐標及每個網格單元的位置坐標，并根據公式

得到每個網格單元相對于發(fā)射源的幾何距離；

更進一步的，本發(fā)明實施例的非視距誤差確定模塊還包括：

具體地，本發(fā)明實施例的室內定位的裝置中的非視距誤差消除模塊202具體用于

通過公式：

r_i＝t_ic-δt_ic

相應的，本發(fā)明實施例的室內定位的裝置中的定位模塊203具體用于：

通過公式：

得到待定位點的位置坐標；

更進一步的，本發(fā)明實施例的室內定位的裝置中的非視距誤差消除模塊202還具體用于

通過公式：

r_i-r_j＝TDOA_ijc-δt_ijc

相應的，本發(fā)明實施例的室內定位的裝置中的定位模塊203具體用于：

通過公式：

得到待定位點的位置坐標；

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

本說明書中的各個實施例均采用相關的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對于系統(tǒng)實施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發(fā)明的保護范圍內。

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