一步用于當(dāng)有效定位條件不足時(shí)，依據(jù)所述有效定位條件以及至少一個(gè)所述定位虛錨點(diǎn)獲得當(dāng)前位置信息。通過(guò)上述本發(fā)明的技術(shù)方案可以看出，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的基于虛錨點(diǎn)無(wú)線(xiàn)定位方法、裝置及終端至少具有以下有益效果:
[0062]本發(fā)明融合多種定位手段，在多徑豐富的場(chǎng)景(例如室內(nèi)、密集城區(qū)等)，通過(guò)連續(xù)記錄的實(shí)際無(wú)線(xiàn)信號(hào)發(fā)射站多徑的虛錨點(diǎn)結(jié)合其他有效定位條件進(jìn)行定位，充分利用了多徑信息，減少了信號(hào)反射和衍射造成的定位誤差，同時(shí)有效解決了有效定位錨點(diǎn)個(gè)數(shù)不足的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0063]圖1是現(xiàn)有的采取球面方程進(jìn)行定位的示意圖；
[0064]圖2是現(xiàn)有的采取雙曲面方程進(jìn)行定位的示意圖；
[0065]圖3是實(shí)際電磁波反射傳播虛像原理圖；
[0066]圖4是實(shí)際電磁波先衍射后反射傳播時(shí)虛像原理圖；
[0067]圖5是多徑分離示意圖；
[0068]圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于虛錨點(diǎn)無(wú)線(xiàn)定位方法流程示意圖；
[0069]圖7是本發(fā)明實(shí)施例1提供的在礦井環(huán)境中基于虛錨點(diǎn)無(wú)線(xiàn)定位的示意圖；
[0070]圖8是本發(fā)明實(shí)施例2提供的在室內(nèi)環(huán)境中基于虛錨點(diǎn)無(wú)線(xiàn)定位的示意圖；
[0071]圖9是本發(fā)明實(shí)施例3提供的在密集城區(qū)環(huán)境中基于虛錨點(diǎn)無(wú)線(xiàn)定位的示意圖；
[0072]圖10是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于虛錨點(diǎn)無(wú)線(xiàn)定位裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0073]圖11是本發(fā)明實(shí)施例提供的多徑分離和跟蹤模塊功能結(jié)構(gòu)示意圖；
[0074]圖12是本發(fā)明實(shí)施例提供的多徑測(cè)距模塊功能結(jié)構(gòu)示意圖；
[0075]圖13是本發(fā)明實(shí)施例提供的虛錨點(diǎn)處理模塊功能結(jié)構(gòu)示意圖。
[0076]本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)異效果，下面將結(jié)合具體實(shí)施例以及附圖做進(jìn)一步的說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0077]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實(shí)施，但所舉實(shí)施例不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0078]本發(fā)明的核心思想是通過(guò)基于多徑跟蹤、識(shí)別，通過(guò)虛錨點(diǎn)實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜無(wú)線(xiàn)多徑環(huán)境，如室內(nèi)環(huán)境、密集城區(qū)等環(huán)境下的無(wú)線(xiàn)定位。所謂虛錨點(diǎn)，是指真實(shí)錨點(diǎn)發(fā)射的信號(hào)被接收機(jī)接收后，接收機(jī)假設(shè)信號(hào)直線(xiàn)傳輸，沒(méi)有經(jīng)過(guò)衍射和反射后，虛擬發(fā)射信號(hào)源的位置稱(chēng)為真實(shí)錨點(diǎn)的虛錨點(diǎn)。如圖3所示，其示出了實(shí)際電磁波反射傳播虛像原理圖，如圖4所示，由于信號(hào)發(fā)射源S發(fā)射的無(wú)線(xiàn)信號(hào)在被反射物反射之后，到達(dá)終端I或2，如果反射物的反射面不發(fā)生變化，終端I或2看到信號(hào)發(fā)射源S (錨點(diǎn))虛像的位置S’是不變的。傳統(tǒng)定位方法使用真實(shí)的錨點(diǎn)位置坐標(biāo)，然后解距離方程得到終端I或2的位置，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，采用這種傳統(tǒng)方法在信號(hào)被反射較大或者較多的情況，定位結(jié)果的誤差會(huì)很大。
[0079]另外，依據(jù)本發(fā)明，當(dāng)存在衍射的情況，如果衍射點(diǎn)離定位終端比較遠(yuǎn)，也可以根據(jù)虛像進(jìn)行終端定位，如圖5所示，基站信號(hào)先經(jīng)過(guò)衍射后再經(jīng)過(guò)反射到達(dá)終端，終端計(jì)算的虛像位置會(huì)自動(dòng)向遠(yuǎn)方調(diào)整，當(dāng)距離比較遠(yuǎn)的時(shí)候，移動(dòng)終端移動(dòng)時(shí)觀察虛像的變化也是非常小的。另外信號(hào)經(jīng)過(guò)多次反射，其虛像位置也不隨定位終端移動(dòng)而改變。參考圖5，在存在多個(gè)傳播徑的情況之下，接收信號(hào)在時(shí)間上就體現(xiàn)為一個(gè)個(gè)包絡(luò)，信號(hào)包絡(luò)間的時(shí)間差是不同傳播徑距離差造成的。本發(fā)明即是通過(guò)利用錨點(diǎn)的虛像位置，來(lái)計(jì)算并定位終端的位置，以此來(lái)降低由于多徑反射而帶來(lái)的定位誤差問(wèn)題。
[0080]參考圖6所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于虛錨點(diǎn)無(wú)線(xiàn)定位方法，其包括:
[0081]S10、當(dāng)有效定位條件滿(mǎn)足時(shí)，獲取并保存定位數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)接收到的信號(hào)發(fā)射站發(fā)射的無(wú)線(xiàn)信號(hào)進(jìn)行多徑分析和跟蹤，計(jì)算并保存每條徑的傳播距離信息，并根據(jù)所述定位數(shù)據(jù)以及信號(hào)發(fā)射站每條徑的傳播距離信息計(jì)算并保存信號(hào)發(fā)射站每條徑的虛像位置信息；
[0082]S20、當(dāng)有效定位條件不足時(shí)，從信號(hào)發(fā)射站多徑的虛像中選擇至少一個(gè)虛像作為定位虛錨點(diǎn)，并依據(jù)所述有效定位條件以及至少一個(gè)所述定位虛錨點(diǎn)獲得當(dāng)前位置信息。
[0083]例如，本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)于所述步驟S10，信號(hào)接收站(例如用戶(hù)終端，所述用戶(hù)終端可能處于移動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài))獲取定位數(shù)據(jù)的方法可以為:
[0084]如果信號(hào)接收站能夠搜到足夠的衛(wèi)星，則使用和信號(hào)發(fā)射站相同的位置計(jì)算方法。如果信號(hào)接收站使用衛(wèi)星和虛錨點(diǎn)融合信息，則:
[0085]設(shè)信號(hào)接收站的空間坐標(biāo)為(α，χ, y，z)，通過(guò)和衛(wèi)星的距離和虛錨點(diǎn)的距離，列出球面方程組，解出信號(hào)接收站坐標(biāo)。
[0086]如果不包括衛(wèi)星錨點(diǎn)，則信號(hào)接收站坐標(biāo)設(shè)置為(X，y, z)，通過(guò)和虛錨點(diǎn)的距離，列出球面方程組，解出信號(hào)接收站坐標(biāo)。
[0087]本實(shí)施例中，對(duì)于所述步驟S10，當(dāng)有效定位條件滿(mǎn)足時(shí)，獲取并保存定位數(shù)據(jù)的方法包括但不限于通過(guò)衛(wèi)星定位獲取或通過(guò)移動(dòng)通信系統(tǒng)的蜂窩定位獲取。
[0088]其中，所述定位數(shù)據(jù)包括定位時(shí)間信息以及定位位置信息。
[0089]對(duì)于所述步驟S10，對(duì)接收到的信號(hào)發(fā)射站發(fā)射的無(wú)線(xiàn)信號(hào)進(jìn)行多徑分析和跟蹤的方法為:
[0090]通過(guò)信號(hào)分析技術(shù)分離接收到的多徑信號(hào)，在時(shí)間上對(duì)這些多徑信號(hào)進(jìn)行連續(xù)跟蹤，如果單徑存在的時(shí)間低于預(yù)設(shè)的時(shí)間閾值和/或徑信號(hào)強(qiáng)度低于預(yù)設(shè)的信號(hào)輕度閾值，則放棄對(duì)該單徑的跟蹤。
[0091]對(duì)于所述步驟S10，對(duì)接收到的信號(hào)發(fā)射站發(fā)射的無(wú)線(xiàn)信號(hào)進(jìn)行多徑分析和跟蹤之后，計(jì)算并保存每條徑的傳播距離信息的方法為:
[0092]S101、獲取每條徑的信號(hào)傳播時(shí)間；
[0093]S102、依據(jù)所述信號(hào)傳播時(shí)間以及光速物理衡量獲得徑傳播距離，并將所述獲得的徑傳播距離、相應(yīng)徑的徑編號(hào)、以及時(shí)間信息作為每條徑的傳播距離信息進(jìn)行連續(xù)保存。
[0094]對(duì)于所述步驟S10，在根據(jù)所述定位數(shù)據(jù)以及信號(hào)發(fā)射站每條徑的傳播距離信息計(jì)算信號(hào)發(fā)射站在每條徑上的虛像位置信息時(shí)，需要預(yù)先獲取信號(hào)發(fā)射站的真實(shí)位置信息，獲取真實(shí)位置信息的方法包括但不限于:
[0095]1、通過(guò)信令向信號(hào)發(fā)射站獲取，其中所述信號(hào)發(fā)射站通過(guò)至少一種定位方法獲取并存儲(chǔ)了其真實(shí)位置信息或存儲(chǔ)了通過(guò)工程勘測(cè)方法測(cè)得的真實(shí)位置信息；
[0096]2、或者，在本地直接獲取預(yù)先存儲(chǔ)的通過(guò)工程勘測(cè)方法測(cè)得的信號(hào)發(fā)射站的真實(shí)位置信息。
[0097]本發(fā)明實(shí)施例中，信號(hào)發(fā)射站通過(guò)至少一種定位方法獲取真實(shí)位置信息的方法為:
[0098]設(shè)信號(hào)發(fā)射站的空間坐標(biāo)為(α，x, y，z)，其中α表示信號(hào)發(fā)射站和衛(wèi)星的定時(shí)差；x、y、z表示信號(hào)發(fā)射站的空間坐標(biāo)。信號(hào)發(fā)射站能夠搜索到至少4顆GPS衛(wèi)星，并測(cè)量信號(hào)發(fā)射站和至少4顆衛(wèi)星之間的距離di。根據(jù)球面方程，列出方程組，解出信號(hào)發(fā)射站坐標(biāo)；或者將信號(hào)發(fā)射站和兩個(gè)衛(wèi)星的距離相減，列出雙曲方程組，解出信號(hào)發(fā)射站坐標(biāo)。
[0099]對(duì)于所述步驟S10，根據(jù)所述定位數(shù)據(jù)以及信號(hào)發(fā)射站每條徑的傳播距離信息計(jì)算信號(hào)發(fā)射站每條徑的虛像位置信息的方法包括:
[0100]S103、從定位數(shù)據(jù)的保存記錄中選取至少三個(gè)有效位置差別大于預(yù)設(shè)的第一門(mén)限的定位數(shù)據(jù)；
[0101]S104、依據(jù)所述定位數(shù)據(jù)的時(shí)間索引，從徑傳播距離的保存記錄中取出相應(yīng)的徑傳播距離信息；
[0102]S105、依據(jù)所述定位數(shù)據(jù)以及徑傳播距離計(jì)算信號(hào)發(fā)射站每條徑的虛像位置。
[0103]在所述步驟S20中，例如，判斷當(dāng)前有效定位條件是否滿(mǎn)足可以為:
[0104]1、如果搜到的衛(wèi)星個(gè)數(shù)大于等于4，則定位錨點(diǎn)集合中只包含衛(wèi)星；
[0105]2、或者如果搜到的衛(wèi)星個(gè)數(shù)小于4，則定位錨點(diǎn)結(jié)合包括搜到的衛(wèi)星、和選擇的虛錨點(diǎn)。其中衛(wèi)星個(gè)數(shù)和虛錨點(diǎn)個(gè)數(shù)和大于等于4。
[0106]對(duì)于所述步驟S20，當(dāng)有效定位條件不足時(shí)，從信號(hào)發(fā)射站多徑的虛像中選擇虛像作為定位虛錨點(diǎn)的依據(jù)是:
[0107]一、徑的徑信號(hào)強(qiáng)度超過(guò)預(yù)設(shè)的第二門(mén)限；
[0108]二、以及，信號(hào)發(fā)射站每條徑的最近幾次連續(xù)的虛像位置變化小于預(yù)設(shè)的第三門(mén)限。
[0109]對(duì)于所述步驟S20，依據(jù)所述有效定位條件的至少一個(gè)以及所述定位虛錨點(diǎn)獲得當(dāng)前位置信息時(shí)，所述定位虛錨點(diǎn)為選擇的信號(hào)強(qiáng)度超過(guò)預(yù)設(shè)的第四門(mén)限的定位虛錨點(diǎn)。
[0110]為了更好的說(shuō)明本發(fā)明的發(fā)明精神，以下舉將本發(fā)明應(yīng)用至礦井、室內(nèi)移機(jī)密集城區(qū)的具體實(shí)施例。
[0111]實(shí)施例1，礦井虛錨點(diǎn)無(wú)線(xiàn)定位。
[0112]如圖7所示，礦井中，有I個(gè)用戶(hù)終端UE從位置SI移動(dòng)到S2，假設(shè)空中可見(jiàn)衛(wèi)星有4個(gè)。
[0113]根據(jù)目前的衛(wèi)星導(dǎo)航定位算法，要完成定位至少需要接受4個(gè)衛(wèi)星信號(hào)。在本實(shí)施例中:
[0114]在UE位置SI的時(shí)候:
[0115]UE能夠收到GPS1、GPS2、GPS3、GPS4共4顆衛(wèi)星的信號(hào)，滿(mǎn)足獨(dú)立定位條件，設(shè)定位后信息為(ct , xl, yl, zl)，其中α為信號(hào)接收站時(shí)鐘和衛(wèi)星的時(shí)差。xl,yl,zl分別為三維坐標(biāo)。
[0116]UE同時(shí)能夠收到基站Bsl的2徑信號(hào)，即能夠收到基站Bsl的直射徑Pll