本公開涉及無線通信，更具體地，本公開涉及定位領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)的快速增加，在短距離高速率無線通信的基礎(chǔ)上，人們對位置信息感知的需求也日益增大。尤其在復(fù)雜環(huán)境中，如機(jī)場大廳、展廳、倉庫、超市、圖書館、地下停車場、礦井等，或者一些需要對人員定位具有特殊需求的環(huán)境，如監(jiān)獄、幼兒園、醫(yī)院、養(yǎng)老院等，常常需要確定移動(dòng)終端或其持有者、設(shè)施與物品的位置信息，進(jìn)而用于監(jiān)控管理、安全報(bào)警、指揮調(diào)度、物流、遙測遙控和緊急救援等需求。

常用的定位算法有toa(timeofarrival，到達(dá)時(shí)間)定位算法以及tdoa(timedifferenceofarrival，到達(dá)時(shí)間差)定位算法。其中，toa定位算法需要待定位目標(biāo)與定位基站間精確的時(shí)鐘同步，而tdoa只需要定位基站的時(shí)鐘同步，降低了定位系統(tǒng)的復(fù)雜度，因此，tdoa定位算法目前被廣泛使用。tdoa定位算法的原理是通過測定待定位目標(biāo)到達(dá)每兩個(gè)定位基站間的時(shí)間差，測定其到達(dá)相應(yīng)的兩個(gè)定位基站的距離差，從而得到以帶定位基站為焦點(diǎn)的多組雙曲線，通過解雙曲線方程求其交點(diǎn)，即為待定位目標(biāo)的位置所在。但在實(shí)際應(yīng)用場景中，待定位目標(biāo)與定位基站處于不同高度平面，這導(dǎo)致了通過雙曲線相交求得的交點(diǎn)與待定位目標(biāo)真實(shí)位置存在偏差，導(dǎo)致了定位誤差的存在。因此，如何修正tdoa定位算法中，由于待定位目標(biāo)與定位基站處于不同平面帶來的定位誤差，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開了一種校正定位誤差的方法，該方法包括：利用定位裝置對放置在待定位區(qū)域中采樣點(diǎn)上的校準(zhǔn)裝置進(jìn)行定位以獲得采樣點(diǎn)的測量位置；記錄該測量位置以及采樣點(diǎn)的真實(shí)位置并記錄采樣點(diǎn)測量位置與真實(shí)位置之間的對應(yīng)關(guān)系；利用定位裝置對待定位裝置進(jìn)行定位以獲得待定位裝置的測量位置；以及，根據(jù)待定位裝置的測量位置以及采樣點(diǎn)測量位置與真實(shí)位置之間的對應(yīng)關(guān)系來確定待定位裝置的位置。

本發(fā)明的有益效果是，利用校準(zhǔn)裝置測量值修正定位誤差的方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中由于待定位目標(biāo)與定位基站所在平面間的高度差帶來的系統(tǒng)誤差導(dǎo)致的定位精度差的問題。

附圖說明

圖1給出依據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的定位系統(tǒng)中利用校準(zhǔn)裝置測量定位誤差值的方法100的示意圖；

圖2給出依據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例利用多個(gè)校準(zhǔn)裝置測量定位誤差值的方法200的示意圖；

圖3給出依據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例得到校準(zhǔn)裝置定位測量值分布的方法300的示意圖；

圖4給出圖3的局部放大示意圖；

圖5給出利用校準(zhǔn)裝置測量值修正定位誤差的方法500的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實(shí)施例只用于舉例說明，并不用于限制本發(fā)明。在以下描述中，為了提供對本發(fā)明的透徹理解，闡述了大量特定細(xì)節(jié)。然而，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是：不必采用這些特定細(xì)節(jié)來實(shí)行本發(fā)明。在其他實(shí)例中，為了避免混淆本發(fā)明，未具體描述公知的電路、材料或方法。

在整個(gè)說明書中，對“一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“一個(gè)示例”或“示例”的提及意味著：結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，在整個(gè)說明書的各個(gè)地方出現(xiàn)的短語“在一個(gè)實(shí)施例中”、“在實(shí)施例中”、“一個(gè)示例”或“示例”不一定都指同一實(shí)施例或示例。此外，可以以任何適當(dāng)?shù)慕M合和、或子組合將特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性組合在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此提供的示圖都是為了說明的目的，并且示圖不一定是按比例繪制的。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)稱“元件”“連接到”或“耦接”到另一元件時(shí)，它可以是直接連接或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反，當(dāng)稱元件“直接連接到”或“直接耦接到”另一元件時(shí)，不存在中間元件。相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件。這里使用的術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)列出的項(xiàng)目的任何和所有組合。

圖1給出依據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的定位系統(tǒng)中利用校準(zhǔn)裝置測量定位誤差值的方法100的示意圖。如圖1所示，定位系統(tǒng)包括定位基站bs1、bs2和bs3，以及已知位置的校準(zhǔn)裝置ms。其中，定位系統(tǒng)通過校準(zhǔn)裝置ms與定位基站間傳播定位信號(hào)，利用tdoa定位算法獲得校準(zhǔn)裝置ms的位置信息的測量值。在一個(gè)實(shí)施例中，校準(zhǔn)裝置ms與定位基站間傳播定位信號(hào)方式為校準(zhǔn)裝置ms向定位基站發(fā)射定位信號(hào)，定位基站測得定位信號(hào)到達(dá)自身的時(shí)間信息，定位系統(tǒng)利用上述時(shí)間信息通過tdoa定位算法解算校準(zhǔn)裝置ms位置信息的測量值，其中，各個(gè)定位基站時(shí)鐘同步；在另一個(gè)實(shí)施例中，各個(gè)定位基站向校準(zhǔn)裝置ms發(fā)射定位信號(hào)，校準(zhǔn)裝置ms測得各個(gè)定位信號(hào)到達(dá)自身的時(shí)間信息，定位系統(tǒng)利用上述時(shí)間信息通過tdoa定位算法解算校準(zhǔn)裝置ms位置信息的測量值，其中，各定位基站發(fā)射定位信號(hào)的時(shí)序已知。

tdoa定位算法的原理是通過測得在校準(zhǔn)裝置ms和定位基站間傳播的定位信號(hào)的飛行時(shí)間差，得到校準(zhǔn)裝置ms與定位基站間的距離差，從而得到以定位基站為焦點(diǎn)的多組雙曲線，通過解雙曲線方程求取雙曲線的交點(diǎn)，所述交點(diǎn)即為校準(zhǔn)裝置ms的位置信息的測量值。在一個(gè)實(shí)施例中，所述校準(zhǔn)裝置ms的位置信息為二維位置信息，則至少需要兩組雙曲線，即至少需要三個(gè)定位基站。在不考慮由于噪聲等外界因素的影響時(shí)，當(dāng)校準(zhǔn)裝置ms與三個(gè)定位基站處于同一平面時(shí)，利用tdoa定位算法求解的校準(zhǔn)裝置ms的位置信息的測量值即為校準(zhǔn)裝置ms的位置信息的真實(shí)值的無偏估計(jì)。但在很多實(shí)際應(yīng)用場景中，如圖1所示，校準(zhǔn)裝置ms不處于定位基站bs1、bs2、bs3所在的平面xoy，校準(zhǔn)裝置ms與定位基站bs1、bs2、bs3所在的平面xoy存在一個(gè)垂直高度差h，若使通過tdoa雙曲線相交求得的校準(zhǔn)裝置ms的位置信息的測量值等于校準(zhǔn)裝置ms垂直投影到定位基站bs1、bs2、bs3所在平面xoy上的二維位置信息的真實(shí)值msr，則以定位基站bs1、bs2為焦點(diǎn)的雙曲線所利用的距離差r12’＝r1’-r2’，以定位基站bs1、bs3為焦點(diǎn)的雙曲線所利用的距離差r13’＝r1’-r3’。但在實(shí)際測量中，得到的以定位基站bs1、bs2為焦點(diǎn)的雙曲線所利用的距離差r12＝r1-r2，以定位基站bs1、bs3為焦點(diǎn)的雙曲線所利用的距離差r13＝r1-r3。由于垂直高度h的影響，距離r1與r1’、r2與r2’、r3與r3’之間存在偏差，則距離差r12與r12’、r13與r13’之間也存在偏差，上述偏差造成了校準(zhǔn)裝置ms的位置信息的測量值msm與校準(zhǔn)裝置ms二維位置信息的真實(shí)值msr之間存在偏差，這就帶來了定位誤差e，定位誤差e的大小和方向隨著校準(zhǔn)裝置ms位置的不同而變化。在一個(gè)實(shí)施例中，校準(zhǔn)裝置ms相對于定位基站所在平面xoy的高度h是固定的，則在不同的定位周期中，校準(zhǔn)裝置ms位于同一位置時(shí)由高度h帶來的定位誤差e是相同的。本發(fā)明公開的就是預(yù)先測量已知位置的校準(zhǔn)裝置ms在待定位區(qū)域中不同位置的測量值msm，并建立其與已知的位置信息真實(shí)值msr之間的對應(yīng)關(guān)系，從而在定位時(shí)對待定位裝置的測量值進(jìn)行修正，以修正高度h帶來的定位誤差。在一個(gè)實(shí)施例中，校準(zhǔn)裝置ms的真實(shí)位置由全站儀或測距儀預(yù)先測得。在一個(gè)實(shí)施例中，校準(zhǔn)裝置ms的位置信息測量值msm與已知的位置信息真實(shí)值msr之間的對應(yīng)關(guān)系指的是單次測量已知位置的校準(zhǔn)裝置ms的位置信息測量值msm，該位置信息測量值msm與所述已知位置建立一一對應(yīng)關(guān)系。在另一個(gè)實(shí)施例中，校準(zhǔn)裝置ms的位置信息測量值msm與已知的位置信息真實(shí)值msr之間的對應(yīng)關(guān)系指的是多次測量同一已知位置的校準(zhǔn)裝置ms的位置信息測量值msm，多個(gè)位置信息測量值msm的平均值與所述同一已知位置建立一一對應(yīng)關(guān)系。

圖2給出依據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例利用多個(gè)校準(zhǔn)裝置測量定位誤差值的方法200的示意圖。圖2給出的是定位系統(tǒng)的平面示意圖，在三維空間中，校準(zhǔn)裝置與定位基站所在平面存在高度差。在一個(gè)實(shí)施例中，將校準(zhǔn)裝置置于圖2中虛線的交點(diǎn)處，測量校準(zhǔn)裝置處于該位置時(shí)定位測量值。在一個(gè)實(shí)施例中，為了減少移動(dòng)校準(zhǔn)裝置的次數(shù)，將多個(gè)校準(zhǔn)裝置集成為位于同一平面的校準(zhǔn)固件。圖2所示實(shí)施給出的校準(zhǔn)固件由四個(gè)校準(zhǔn)裝置ms1、ms2、ms3和ms4組成，所述校準(zhǔn)固件為正方形，所述四個(gè)校準(zhǔn)裝置位于校準(zhǔn)固件的定點(diǎn)出，校準(zhǔn)裝置之間通過硬質(zhì)連接件固定。在一個(gè)實(shí)施例中，校準(zhǔn)固件的尺寸已知。校準(zhǔn)固件在待定位區(qū)域內(nèi)移動(dòng)，每移動(dòng)一次對校準(zhǔn)固件中的校準(zhǔn)裝置進(jìn)行一次或多次定位，在多次定位的實(shí)施例中，可以多次定位的平均值，以減小測量誤差。在一個(gè)實(shí)施例中，校準(zhǔn)固件的移動(dòng)方式為移動(dòng)后的校準(zhǔn)固件中的校準(zhǔn)裝置ms1和ms4的位置分別為移動(dòng)前的校準(zhǔn)裝置ms2和ms3的位置；在一個(gè)實(shí)施例中，校準(zhǔn)固件的移動(dòng)方式為移動(dòng)后的校準(zhǔn)固件中的校準(zhǔn)裝置ms1和ms2的位置分別為移動(dòng)前的校準(zhǔn)裝置ms4和ms3的位置；在一個(gè)實(shí)施例中，校準(zhǔn)固件的移動(dòng)方向包括前兩個(gè)實(shí)施例中的移動(dòng)方向及其相反方向中的一個(gè)或多個(gè)，以滿足使校準(zhǔn)裝置的位置覆蓋了整個(gè)待定位區(qū)域中虛線交點(diǎn)位置。

采用移動(dòng)校準(zhǔn)固件的方式可以減少校準(zhǔn)裝置的移動(dòng)次數(shù)，同時(shí)無需對每個(gè)校準(zhǔn)裝置通過全站儀或測距儀進(jìn)行真實(shí)位置的測量，只需通過校準(zhǔn)固件的尺寸以及移動(dòng)的方向和次數(shù)，即可得到每個(gè)校準(zhǔn)裝置的真實(shí)位置。

在一個(gè)實(shí)施例中，校準(zhǔn)固件的形狀可以為其他多邊形或多面體，例如，校準(zhǔn)固件為正六面體，包含八個(gè)校準(zhǔn)裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，將校準(zhǔn)固件置于不同高度平面，以得到不同高度不同位置的定位測量值，使校準(zhǔn)裝置的位置覆蓋三維待定位區(qū)域。

圖3給出依據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的得到校準(zhǔn)裝置定位測量值分布的方法300的示意圖。圖3(a)表示校準(zhǔn)裝置的真實(shí)位置，圖3(b)表示校準(zhǔn)裝置的定位測量值。在一個(gè)實(shí)施例中，校準(zhǔn)裝置在待定位區(qū)域中的測量位置的采樣點(diǎn)數(shù)有限，每兩個(gè)測量位置之間有較大的間隔，這導(dǎo)致了在修正定位誤差過程中由于可用信息較少而不能準(zhǔn)確修正定位誤差。本發(fā)明給出了一種得到校準(zhǔn)裝置定位測量值分布的方法。將待定位區(qū)域劃分成以校準(zhǔn)裝置測量位置為頂點(diǎn)圍合成的多個(gè)測量值細(xì)分區(qū)域，圖3所示實(shí)施例中的細(xì)分區(qū)域是由四個(gè)校準(zhǔn)裝置測量位置圍合成的四邊形，圖3(b)中的實(shí)線框區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)測量值細(xì)分區(qū)域mr，其對應(yīng)的真實(shí)值細(xì)分區(qū)域rr為圖3(a)中的實(shí)線框區(qū)域。圖4(a)和圖4(b)分別給出了測量值細(xì)分區(qū)域mr和真實(shí)值細(xì)分區(qū)域rr的局部放大示意圖。

如圖4(b)所示，對測量值細(xì)分區(qū)域mr進(jìn)行了進(jìn)一步劃分，在測量值細(xì)分區(qū)域mr的每條邊上均勻差值n個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)與對邊相對應(yīng)的點(diǎn)連線，所有連線的交點(diǎn)即為新增的內(nèi)插測量值。對真實(shí)值細(xì)分區(qū)域rr采用與測量值細(xì)分區(qū)域mr相同的分割方式，真實(shí)值細(xì)分區(qū)域rr中得到的交點(diǎn)作為與新增的內(nèi)插測量值相對應(yīng)的真實(shí)值。采用此種插值方法，會(huì)得到(n+2)²-4個(gè)新增的內(nèi)插測量值，隨著n的增加可以近似得到校準(zhǔn)裝置定位測量值的分布。定位系統(tǒng)將校準(zhǔn)裝置的測量值和其對應(yīng)的真實(shí)值進(jìn)行存儲(chǔ)，以用于實(shí)際定位中修正測量值的定位誤差。

在一個(gè)實(shí)施例中，測量值細(xì)分區(qū)域還可以為其他多邊形或多面體，可以根據(jù)測量值細(xì)分區(qū)域的形狀確定進(jìn)一步的劃分方案。

圖5給出利用校準(zhǔn)裝置測量值修正定位誤差的方法500的流程圖，修正定位誤差的方法包括如下步驟：

步驟501：查找與目標(biāo)測量值最接近的校準(zhǔn)裝置測量值；

步驟502：在包含最接近的校準(zhǔn)裝置測量值的測量值細(xì)分區(qū)域中查找與目標(biāo)測量值最接近的內(nèi)插測量值；

步驟503：查找最接近的內(nèi)插值對應(yīng)的內(nèi)插真實(shí)值；

步驟504：將對應(yīng)的內(nèi)插真實(shí)值作為修正后的目標(biāo)位置信息。

在一個(gè)實(shí)施例中，步驟1和步驟2中的最接近的含義指代兩個(gè)相對比的向量作差后的1范數(shù)或2范數(shù)。

利用校準(zhǔn)裝置測量值修正定位誤差的方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中由于待定位目標(biāo)與定位基站所在平面間的高度差帶來的系統(tǒng)誤差導(dǎo)致的定位精度差的問題。

如以上所提到的，雖然已經(jīng)說明和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可進(jìn)行許多改變。由此，本發(fā)明的范圍不由優(yōu)選實(shí)施例的公開所限制。而是，應(yīng)當(dāng)完全參考隨后的權(quán)利要求來確定本發(fā)明。