CN102736093A - 融合定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种融合定位方法及装置，属于定位技术领域。所述方法包括：获取全球定位系统GPS定位信息与基站定位信息，并获取水平精度因子HDOP值；根据所述HDOP值确定所述GPS定位信息与所述基站定位信息在定位结果中的权值，并根据所述GPS定位信息与所述基站定位信息及确定的权值获取定位结果。所述装置包括：第一获取模块、确定模块和第二获取模块。本发明通过根据HDOP值确定GPS定位信息与基站定位信息在定位结果中的权值，并依此获取定位结果，从而提高融合定位的精度。

Description

融合定位方法及装置

技术领域

本发明涉及定位技术领域，特别涉及一种融合定位方法及装置。

背景技术

随着定位技术的发展，基于位置的定位应用越来越多，室内定位方法主要有RFID（RadioFrequency Identification，射频识别）、Zigbee（紫蜂）、WiFi（Wireless Fidelity，无线保真）等；室外定位方法主要有基于卫星的定位，如GPS(Global Positioning System，全球定位系统)定位等。为了满足随时随地获得精确位置信息的需求，融合定位显得尤为重要。其中，融合定位是指以两种或两种以上的定位技术进行定位。

目前对于室内室外融合定位的方式也有多种，如通过加入冗余信息实现GNSS(GlobalNavigation Satellite System，全球导航卫星系统)与WiFi的融合定位等方式。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有的GNSS与WiFi的融合定位方式中，如果GNSS定位精度不高时过分依赖WiFi定位信息或者WiFi定位精度不高时过分依赖GNSS定位信息，均将导致较大的融合定位误差甚至定位错误。

发明内容

为了提高融合定位的精度，本发明实施例提供了一种融合定位方法及装置。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种融合定位方法，所述方法包括：

获取全球定位系统GPS定位信息与基站定位信息，并获取HDOP（Horizontal Dilution OfPrecision，水平精度因子）值；

根据所述HDOP值确定所述GPS定位信息与所述基站定位信息在定位结果中的权值，并根据所述GPS定位信息与所述基站定位信息及确定的权值获取定位结果。

其中，所述根据所述HDOP值确定所述GPS定位信息与所述基站定位信息在定位结果中的权值，具体包括：

当所述HDOP值大于等于第一阈值，且小于等于第二阈值时，则根据所述GPS定位信息的权值与所述HDOP值之间的关系Y1=aX²+bX+c得到所述GPS定位信息的权值，并根据所述基站定位信息的权值与所述GPS定位信息的权值之间的关系Y2=1-Y1得到所述基站定位信息的权值；

其中，所述Y1为所述GPS定位信息的权值，所述X为所述HDOP值，所述Y2为基站定位信息的权值，所述a、b、c为与所述第一阈值和第二阈值相关的参数，所述第一阈值大于零，且小于所述第二域值；

所述根据所述GPS定位信息与所述基站定位信息及确定的权值获取定位结果，具体包括：

将所述GPS定位信息与所述基站定位信息按照确定的权值进行整合后，将整合后的数值进行卡尔曼滤波，得到定位结果。

进一步地，所述a与所述第一阈值和第二阈值的关系为：

所述b与所述第一阈值和第二阈值的关系为：

所述c与所述第一阈值和第二阈值的关系为：

其中，所述第一阈值为X₁，所述第二阈值为X₂。

可选地，所述根据所述HDOP值确定所述GPS定位信息与所述基站定位信息在定位结果中的权值，具体包括：

当所述HDOP值小于第一阈值或基站无信号时，则将所述GPS定位信息的权值确定为1；

所述根据所述GPS定位信息与所述基站定位信息及确定的权值获取定位结果，具体包括：

将所述GPS定位信息进行卡尔曼滤波，得到定位结果。

可选地，所述根据所述HDOP值确定所述GPS定位信息与所述基站定位信息在定位结果中的权值，具体包括：

当所述HDOP值大于第二阈值或在GPS盲区，则将所述基站定位信息的权值确定为1；

所述根据所述GPS定位信息与所述基站定位信息及确定的权值获取定位结果，具体包括：

将所述基站定位信息进行卡尔曼滤波，得到定位结果。

另一方面，还提供了一种融合定位装置，所述装置包括：

第一获取模块，用于获取全球定位系统GPS定位信息与基站定位信息，并获取水平精度因子HDOP值；

确定模块，用于根据所述第一获取模块获取到的HDOP值确定所述GPS定位信息与所述基站定位信息在定位结果中的权值；

第二获取模块，用于根据所述第一获取模块获取到的GPS定位信息与所述基站定位信息及所述确定模块确定的权值获取定位结果。

其中，所述确定模块，具体用于当所述HDOP值大于等于第一阈值，且小于等于第二阈值时，则根据所述GPS定位信息的权值与所述HDOP值之间的关系Y1=aX²+bX+c得到所述GPS定位信息的权值，并根据所述基站定位信息的权值与所述GPS定位信息的权值之间的关系Y2=1-Y1得到所述基站定位信息的权值；其中，所述Y1为所述GPS定位信息的权值，所述X为所述HDOP值，所述Y2为基站定位信息的权值，所述a、b、c为与所述第一阈值和第二阈值相关的参数，所述第一阈值大于零，且小于所述第二域值；

所述第二获取模块，具体用于将所述GPS定位信息与所述基站定位信息按照所述确定模块确定的权值进行整合后，将整合后的数值进行卡尔曼滤波，得到定位结果。

进一步地，所述确定模块确定GPS定位信息的权值时用到的所述a与所述第一阈值和第二阈值的关系为：所述b与所述第一阈值和第二阈值的关系为：所述c与所述第一阈值和第二阈值的关系为：

其中，所述第一阈值为X₁，所述第二阈值为X₂。

可选地，所述确定模块，具体用于当所述HDOP值小于第一阈值或基站无信号，则将所述GPS定位信息的权值确定为1；

所述第二获取模块，具体用于将所述GPS定位信息进行卡尔曼滤波，得到定位结果。

可选地，所述确定模块，具体用于当所述HDOP值大于第二阈值或在GPS盲区，则将所述基站定位信息的权值确定为1；

所述第二获取模块，具体用于将所述基站定位信息进行卡尔曼滤波，得到定位结果。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过根据HDOP值确定GPS定位信息与基站定位信息在定位结果中的权值，并依此获取定位结果，从而提高融合定位的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种融合定位方法流程图；

图2是本发明实施例二提供的一种融合定位方法流程图；

图3是本发明实施例二提供的一种GPS定位信息与基站定位信息的权值关系示意图；

图4是本发明实施例三提供的一种融合定位装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本实施例提供了一种融合定位方法，该方法针对GPS定位及基站定位的融合，给出了一种提高定位精度的融合定位方式。参见图1，本实施例提供的方法流程具体如下：

101：获取GPS定位信息与基站定位信息，并获取HDOP值；

102：根据HDOP值确定GPS定位信息与基站定位信息在定位结果中的权值，并根据GPS定位信息与基站定位信息及确定的权值获取定位结果。

其中，根据HDOP值确定GPS定位信息与基站定位信息在定位结果中的权值，具体包括：

当HDOP值大于等于第一阈值，且小于等于第二阈值时，则根据GPS定位信息的权值与HDOP值之间的关系Y1=aX²+bX+c得到GPS定位信息的权值，并根据基站定位信息的权值与GPS定位信息的权值之间的关系Y2=1-Y1得到基站定位信息的权值；

其中，Y1为GPS定位信息的权值，X为HDOP值，Y2为基站定位信息的权值，a、b、c为与第一阈值和第二阈值相关的参数，第一阈值大于零，且小于第二域值；

相应地，根据GPS定位信息与基站定位信息及确定的权值获取定位结果，具体包括：

将GPS定位信息与基站定位信息按照确定的权值进行整合后，将整合后的数值进行卡尔曼滤波，得到定位结果。

进一步地，a与第一阈值和第二阈值的关系为：

b与第一阈值和第二阈值的关系为：

c与第一阈值和第二阈值的关系为：

其中，第一阈值为X₁，第二阈值为X₂。

可选地，根据HDOP值确定GPS定位信息与基站定位信息在定位结果中的权值，具体包括：

当HDOP值小于第一阈值或基站无信号时，则将GPS定位信息的权值确定为1；

相应地，根据GPS定位信息与基站定位信息及确定的权值获取定位结果，具体包括：

将GPS定位信息进行卡尔曼滤波，得到定位结果。

可选地，根据HDOP值确定GPS定位信息与基站定位信息在定位结果中的权值，具体包括：

当HDOP值大于第二阈值或在GPS盲区，则将基站定位信息的权值确定为1；

根据GPS定位信息与基站定位信息及确定的权值获取定位结果，具体包括：

将基站定位信息进行卡尔曼滤波，得到定位结果。

本实施例提供的方法，通过根据HDOP值确定GPS定位信息与基站定位信息在定位结果中的权值，并依此获取定位结果，从而提高融合定位的精度。

为了更加清楚地阐述上述实施例提供的融合定位方法，结合上述内容，以如下实施例二为例，对融合定位方法进行详细地说明，详见如下实施例二：

实施例二

本实施例提供了一种融合定位方法，结合上述实施例一的内容，本实施例以基站的定位频率为基准，1.8秒定位一次为例，对GPS定位和基站定位的融合定位方法进行举例说明。参见图2，本实施例提供的方法流程具体如下：

201：获取GPS定位信息与基站定位信息，并获取HDOP值；

针对该步骤，本实施例不对获取GPS定位信息与基站定位信息的方式进行限定，实际应用中，可按照定位频率依据现有技术分别获取GPS定位信息与基站定位信息。在获取HDOP值时，可通过接收卫星数据，从接收到的卫星数据中解析出HDOP值。

202：根据HDOP值确定GPS定位信息与基站定位信息在定位结果中的权值；

具体地，根据HDOP值确定GPS定位信息与基站定位信息在定位结果中的权值时，本实施例提供的方法根据HDOP值大小对定位精度的影响，设定了第一阈值和第二阈值，并通过HDOP与第一阈值和第二阈值之间的关系，以及GPS定位信息与HDOP值的关系，来确定GPS定位信息与基站定位信息的权值，具体包括但不限于如下几种情况：

(1)第一种情况：当HDOP值大于等于第一阈值，且小于等于第二阈值时，则根据GPS定位信息的权值与HDOP值之间的关系Y1=aX²+bX+c得到GPS定位信息的权值，并根据基站定位信息的权值与GPS定位信息的权值之间的关系Y2=1-Y1得到基站定位信息的权值；

其中，Y1为GPS定位信息的权值，X为HDOP值，Y2为基站定位信息的权值，a、b、c为与第一阈值和第二阈值相关的参数，第一阈值大于零，且小于第二域值。

进一步地，a与第一阈值和第二阈值的关系为：

b与第一阈值和第二阈值的关系为：

c与第一阈值和第二阈值的关系为：

其中，上述第一阈值为X₁，第二阈值为X₂。

（2）第二种情况：当HDOP值小于第一阈值或基站无信号时，则将GPS定位信息的权值确定为1。

（3）第三种情况：当HDOP值大于第二阈值或在GPS盲区，则将基站定位信息的权值确定为1。

实际应用中，由于观测成果的好坏与被测量的人造卫星和接收仪间的几何形状有关且影响甚大，所以计算相对误差所引起的误差量称为精度的强弱度，以DOP（Dilution ofPrecision，精度强弱度）表示，天空中卫星分布程度越好，定位精度越高。DOP按照取值可分为以下几类：

“理想”级别，该级别的DOP值为1，这是最高的信任级别，定位的应用程序可以在任何时候获取最高的精度；

“极好”级别，该级别的DOP值为2-3，此级别是值得信任的级别，位置的测量相当精确，可以应用于绝大多数定位应用程序，但对于有些非常敏感的定位应用程序不太适用；

“好”级别，该级别的DOP值为4-6，此级别是用来做商业应用的最低等级，位置的测量可以用来做线路导航建议；

“中等”级别，该级别的DOP值为7-8，此级别的位置测量可以用来计算，但是质量还应该提高。推荐用语天空观察；

“中下”级别，该级别的DOP值为9-20，此级别的信任级别很低，位置测量结果应该丢弃或者仅用于粗略估计当前位置；

“差”级别，该级别的DOP值为21-50，在这个级别的测量结果是不精确的，大概会有半个足球场大的误差，应该丢弃。

由于HDOP为上述DOP中的水平坐标精度强弱度，因此，针对上述DOP值的级别分析，本实施例以此可得出：

HDOP值为1-3时，定位精度较高，也就是说，在HDOP<3时，GPS定位可信度高，所以本实施例以X1取值范围为1<X1<3为例，X1取值随基站定位精度的增大而减小，具体可根据基站定位精度微调，以保证融合定位始终具有较高精度。

HDOP值为4-6时为商用最低等级，也就是说，当HDOP值>6时，GPS定位精度较差，难以达到商用标准，所以本实施例以X2取值范围为4<X2<6为例，X2取值随基站定位精度的增大而减小，具体可根据基站定位精度微调，以保证融合定位始终具有较高精度。

具体地，基于上述确定权值的过程，本实施例以X1=2，X2=5为例，则a=1/9，b=-10/9，c=25/9，则GPS定位信息的权值与基站定位信息的权值可如图3中纵坐标所示，横坐标代表HDOP值。图3中，权值先由1逐渐降低到0的线条代表GPS定位信息的权值，权值由0逐渐增高至1的线条代表基站定位信息的权值。

203：根据GPS定位信息与基站定位信息及确定的权值获取定位结果。

针对该步骤，结合上述步骤202确定GPS定位信息与基站定位信息的权值的几种情况，该步骤获取定位结果的方式同样可对应分为如下几种情况：

（1）针对上述第一种情况确定的权值，该步骤获取定位结果的方式为：

将GPS定位信息与基站定位信息按照确定的权值进行整合后，将整合后的数值进行卡尔曼滤波，得到定位结果。

（2）针对上述第二种情况确定的权值，该步骤获取定位结果的方式为：

将GPS定位信息进行卡尔曼滤波，得到定位结果。

（3）针对上述第三种情况确定的权值，该步骤获取定位结果的方式为：

将基站定位信息进行卡尔曼滤波，得到定位结果。

需要说明的是，本实施例提供的融合定位方法除了以上述基站的定位频率为基准外，还可以选择其他定位频率，第一阈值和第二阈值也还可以为其他值，本实施例对此均不做具体限定。

本实施例提供的方法，通过根据HDOP值确定GPS定位信息与基站定位信息在定位结果中的权值，并依此获取定位结果，从而提高融合定位的精度。

实施例三

本实施例提供了一种融合定位装置，该装置用于执行上述实施例一和实施例二提供的融合定位方法。参见图4，该装置包括：

第一获取模块401，用于获取GPS定位信息与基站定位信息，并获取HDOP值；

确定模块402，用于根据第一获取模块401获取到的HDOP值确定GPS定位信息与基站定位信息在定位结果中的权值；

第二获取模块403，用于根据第一获取模块401获取到的GPS定位信息与基站定位信息及确定模块302确定的权值获取定位结果。

其中，第一获取模块401获取GPS定位信息、基站定位信息及HDOP值的方式详见上述实施例二中步骤201的相关描述，此处不再赘述。

结合上述实施例二中步骤202和步骤203的相关描述，确定模块402，具体用于当HDOP值大于等于第一阈值，且小于等于第二阈值时，则根据GPS定位信息的权值与HDOP值之间的关系Y1=aX²+bX+c得到GPS定位信息的权值，并根据基站定位信息的权值与GPS定位信息的权值之间的关系Y2=1-Y1得到基站定位信息的权值；其中，Y1为GPS定位信息的权值，X为HDOP值，Y2为基站定位信息的权值，a、b、c为与第一阈值和第二阈值相关的参数，第一阈值大于零，且小于第二域值；

第二获取模块403，具体用于将GPS定位信息与基站定位信息按照确定模块302确定的权值进行整合后，将整合后的数值进行卡尔曼滤波，得到定位结果。

可选地，确定模块402确定GPS定位信息的权值时用到的a与第一阈值和第二阈值的关系为：

b与第一阈值和第二阈值的关系为：

c与第一阈值和第二阈值的关系为：

其中，第一阈值为X₁，第二阈值为X₂。

可选地，确定模块402，具体用于当HDOP值小于第一阈值或基站无信号，则将GPS定位信息的权值确定为1；

第二获取模块403，具体用于将GPS定位信息进行卡尔曼滤波，得到定位结果。

可选地，确定模块402，具体用于当HDOP值大于第二阈值或在GPS盲区，则将基站定位信息的权值确定为1；

第二获取模块403，具体用于将基站定位信息进行卡尔曼滤波，得到定位结果。

本实施例提供的装置，通过根据HDOP值确定GPS定位信息与基站定位信息在定位结果中的权值，并依此获取定位结果，从而提高融合定位的精度。

需要说明的是：上述实施例提供的融合定位装置在进行融合定位时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的融合定位装置与融合定位方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种融合定位方法，其特征在于，所述方法包括：

获取全球定位系统GPS定位信息与基站定位信息，并获取水平精度因子HDOP值；

根据所述HDOP值确定所述GPS定位信息与所述基站定位信息在定位结果中的权值，并根据所述GPS定位信息与所述基站定位信息及确定的权值获取定位结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述HDOP值确定所述GPS定位信息与所述基站定位信息在定位结果中的权值，具体包括：

当所述HDOP值大于等于第一阈值，且小于等于第二阈值时，则根据所述GPS定位信息的权值与所述HDOP值之间的关系Y1=aX²+bX+c得到所述GPS定位信息的权值，并根据所述基站定位信息的权值与所述GPS定位信息的权值之间的关系Y2=1-Y1得到所述基站定位信息的权值；

其中，所述Y1为所述GPS定位信息的权值，所述X为所述HDOP值，所述Y2为基站定位信息的权值，所述a、b、c为与所述第一阈值和第二阈值相关的参数，所述第一阈值大于零，且小于所述第二域值；

所述根据所述GPS定位信息与所述基站定位信息及确定的权值获取定位结果，具体包括：

将所述GPS定位信息与所述基站定位信息按照确定的权值进行整合后，将整合后的数值进行卡尔曼滤波，得到定位结果。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述a与所述第一阈值和第二阈值的关系为： $a=\frac{1}{{(X_1-X_2)}^2};$

所述b与所述第一阈值和第二阈值的关系为：

所述c与所述第一阈值和第二阈值的关系为：

其中，所述第一阈值为X₁，所述第二阈值为X₂。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述HDOP值确定所述GPS定位信息与所述基站定位信息在定位结果中的权值，具体包括：

当所述HDOP值小于第一阈值或基站无信号时，则将所述GPS定位信息的权值确定为1；

所述根据所述GPS定位信息与所述基站定位信息及确定的权值获取定位结果，具体包括：

将所述GPS定位信息进行卡尔曼滤波，得到定位结果。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述HDOP值确定所述GPS定位信息与所述基站定位信息在定位结果中的权值，具体包括：

当所述HDOP值大于第二阈值或在GPS盲区，则将所述基站定位信息的权值确定为1；

所述根据所述GPS定位信息与所述基站定位信息及确定的权值获取定位结果，具体包括：

将所述基站定位信息进行卡尔曼滤波，得到定位结果。

6.一种融合定位装置，其特征在于，所述装置包括：

第一获取模块，用于获取全球定位系统GPS定位信息与基站定位信息，并获取水平精度因子HDOP值；

确定模块，用于根据所述第一获取模块获取到的HDOP值确定所述GPS定位信息与所述基站定位信息在定位结果中的权值；

第二获取模块，用于根据所述第一获取模块获取到的GPS定位信息与所述基站定位信息及所述确定模块确定的权值获取定位结果。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于当所述HDOP值大于等于第一阈值，且小于等于第二阈值时，则根据所述GPS定位信息的权值与所述HDOP值之间的关系Y1=aX²+bX+c得到所述GPS定位信息的权值，并根据所述基站定位信息的权值与所述GPS定位信息的权值之间的关系Y2=1-Y1得到所述基站定位信息的权值；其中，所述Y1为所述GPS定位信息的权值，所述X为所述HDOP值，所述Y2为基站定位信息的权值，所述a、b、c为与所述第一阈值和第二阈值相关的参数，所述第一阈值大于零，且小于所述第二域值；

所述第二获取模块，具体用于将所述GPS定位信息与所述基站定位信息按照所述确定模块确定的权值进行整合后，将整合后的数值进行卡尔曼滤波，得到定位结果。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述确定模块确定GPS定位信息的权值时用到的所述a与所述第一阈值和第二阈值的关系为：

所述b与所述第一阈值和第二阈值的关系为：所述c与所述第一阈值和第二阈值的关系为：其中，所述第一阈值为X₁，所述第二阈值为X₂。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于当所述HDOP值小于第一阈值或基站无信号，则将所述GPS定位信息的权值确定为1；

所述第二获取模块，具体用于将所述GPS定位信息进行卡尔曼滤波，得到定位结果。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于当所述HDOP值大于第二阈值或在GPS盲区，则将所述基站定位信息的权值确定为1；

所述第二获取模块，具体用于将所述基站定位信息进行卡尔曼滤波，得到定位结果。

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