CN103857033B - 对区域内的多个移动设备定位的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对区域内的多个移动设备定位的方法，包括：收集所述多个移动设备的定位相关信息；基于所述定位相关信息，生成表明所述多个移动设备的相对位置的总拓扑结构；以及将所述总拓扑结构与所述区域的地图进行匹配以定位所述多个移动设备。本发明还公开了相应的对区域的多个移动设备定位的系统。

Description

对区域内的多个移动设备定位的方法及系统

技术领域

本发明涉及移动设备的定位技术，更具体地，涉及对在区域内的多个移动设备进行定位的方法及系统。

背景技术

当前，基于位置的服务被应用于许多领域。例如，在信息服务领域，基于位置的服务可以提供附近的酒店、商店等或者提供附近的交通信息或者提供移动广告等；在交通服务领域，基于位置的服务可以提供汽车导航、手机导航等。基于位置的服务正成为商业“热点”。

在基于位置的服务中，首先需要对移动设备进行定位。现有的定位技术主要利用无线信号。一种定位技术可根据移动通信网络的基站确定移动终端的相对位置，例如Google公司的My Location应用。该定位技术利用现有的移动通信网络，采用十点差分定位的技术，通过移动终端与基站之间的多点接收来对移动终端进行定位。另一种定位技术基于位置扩展协议对室内的移动终端进行定位，例如，Nokia公司的室内定位导航应用。在该定位技术中，在室内设置的蓝牙天线与进入室内的移动终端之间使用蓝牙4.0进行通信，并通过应用三角定位方法来对室内的移动终端进行定位。再一种定位技术是Locata公司提出的定位技术。在该定位技术中，在某一区域的已知位置安装有多个信号发射装置（称为“LocataLite”），其使用与WiFi相同的频率发射信号与被安装有能够接收该频率发射信号的接收器的移动设备进行通信，这些移动设备能够通过三角定位方法进行定位。

在上述的定位技术中，都需要多个无线信号发射装置，例如基站、蓝牙天线、LocataLite等，并且需要知道这些无线信号发射装置的准确位置。这样，根据移动设备相对无线信号发射装置的偏移，能够确定移动终端的位置。另外，对于上述的第一种定位技术，如果移动设备处于无线信号被屏蔽的区域，则无法应用该定位技术进行定位。对于上述的后两种定位技术，还需要安装专门的设备和网络，因此，成本很高。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种对区域内的多个移动设备定位的方法，包括：收集所述多个移动设备的定位相关信息；基于所述定位相关信息，生成表明所述多个移动设备的相对位置的总拓扑结构；以及将所述总拓扑结构与所述区域的地图进行匹配以定位所述多个移动设备。

根据本发明的另一个方面，提供了一种对区域内的多个移动设备定位的系统，包括：收集装置，其被配置为收集所述多个移动设备的定位相关信息；拓扑生成装置，其被配置为基于所述定位相关信息，生成表明所述多个移动设备的相对位置的总拓扑结构；以及地图匹配装置，其被配置为将所述总拓扑结构与所述区域的地图进行匹配以定位所述多个移动设备。

根据本发明的再一个方面，提供了一种对区域内的多个移动设备定位的系统，包括：至少一个收集装置，其被配置为收集其覆盖范围内的移动设备的定位相关信息；拓扑生成装置，其被配置为基于来自所述至少一个收集装置的所述定位相关信息，生成表明所述多个移动设备的相对位置的总拓扑结构；以及地图匹配装置，其被配置为将所述总拓扑结构与所述区域的地图进行匹配以定位所述多个移动设备。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机系统/服务器12的框图；

图2是根据本发明的一个实施例的对区域内的多个移动设备定位的方法的流程图；

图3是图2所示的实施例中的生成总拓扑结构的示意性流程图；

图4是图3中的合并步骤的示意性流程图；

图5是图2所示的实施例中的将总拓扑结构与地图进行匹配的一个实施例的示意性流程图；

图6是图2所示的实施例中的将总拓扑结构与地图进行匹配的另一个实施例的示意性流程图；

图7是示意性地说明总拓扑结构的生成的实例的图；

图8是示意性地说明在生成总拓扑结构期间确定与两个移动设备相邻的移动设备的位置的实例的图；

图9是示意性地说明将总拓扑结构与地图进行匹配的实例的图；

图10是根据本发明的一个实施例的对区域内的多个移动设备定位的装置的示意性方框图；

图11是根据本发明的一个实施例的对区域内的多个移动设备定位的系统的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

所属技术领域的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：可以是完全的硬件、也可以是完全的软件（包括固件、驻留软件、微代码等），还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。

可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器（CD-ROM）、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言-诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言-诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网（LAN）或广域网（WAN）—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。

下面将参照本发明实施例的方法、装置（系统）和计算机程序产品的流程图和/或框图描述本发明。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，这些计算机程序指令通过计算机或其它可编程数据处理装置执行，产生了实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的装置。

也可以把这些计算机程序指令存储在能使得计算机或其它可编程数据处理装置以特定方式工作的计算机可读介质中，这样，存储在计算机可读介质中的指令就产生出一个包括实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的指令装置（instructionmeans）的制造品（manufacture）。

也可以把计算机程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机或其它可编程装置上执行的指令能够提供实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的过程。

图1示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机系统/服务器12的框图。图1显示的计算机系统/服务器12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图1所示，计算机系统/服务器12以通用计算设备的形式表现。计算机系统/服务器12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件（包括系统存储器28和处理单元16）的总线18。

总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构（ISA）总线，微通道体系结构（MAC）总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会（VESA）局域总线以及外围组件互连（PCI）总线。

计算机系统/服务器12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机系统/服务器12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器（RAM）30和/或高速缓存存储器32。计算机系统/服务器12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质（图1未显示，通常称为“硬盘驱动器”）。尽管图1中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘（例如“软盘”）读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘（例如CD-ROM、DVD-ROM或者其它光介质）读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组（例如至少一个）程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。

具有一组（至少一个）程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括——但不限于——操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。

计算机系统/服务器12也可以与一个或多个外部设备14（例如键盘、指向设备、显示器24等）通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机系统/服务器12交互的设备通信，和/或与使得该计算机系统/服务器12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备（例如网卡，调制解调器等等）通信。这种通信可以通过输入/输出（I/O）接口22进行。并且，计算机系统/服务器12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络（例如局域网（LAN），广域网（WAN）和/或公共网络，例如因特网）通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与计算机系统/服务器12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合计算机系统/服务器12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

图2是根据本发明的一个实施例的对区域内的多个移动设备定位的方法的流程图。下面结合附图，对本实施例进行详细描述。

如图2所示，在步骤S210，收集在区域中的多个移动设备的定位相关信息。在本实施例中，区域可以是室内区域，例如建筑物内的区域，或者室外具有明显特征的区域。移动设备的定位相关信息可以包括移动设备的相邻移动设备的列表和移动设备与相邻移动设备之间的距离。可选地，定位相关信息还可包括移动设备的移动方向。在区域中的多个移动设备可形成自组织无线传感器网络，并各自根据信号强度计算其与相邻移动设备之间的距离，并将其作为定位相关信息的一部分。

定位相关信息的收集可以周期性地执行或者在定位相关信息被更新时执行。在一个实施例中，定位相关信息可以直接从各移动设备获取。在另一个实施例中，各移动设备可选择具有最多数量的相邻移动设备或者最佳信号强度或者距离用于收集定位相关信息的装置最近的移动设备作为代表移动设备，并将各自的定位相关信息发送到代表移动设备。然后，定位相关信息可从代表移动设备获取。上述的代表移动设备可以随着各个移动设备在区域内的移动而动态地改变。

接着，在步骤S220，基于所收集的定位相关信息，生成表明区域中的多个移动设备的相对位置的总拓扑结构。在本实施例中，总拓扑结构的生成采用三角形原理。下面通过图3和图4详细描述总拓扑结构的生成过程。

图3示出了生成总拓扑结构的示意性流程图。参见图3，首先在步骤S310，根据所接收的定位相关信息，可将多个移动设备的至少一部分组成至少一个三角形。在该步骤中，从所接收的定位相关信息中可以获取各移动设备的相邻移动设备的列表以及与相邻移动设备的距离，并根据这些信息，将移动设备的一部分或全部组成一个或多个三角形。

然后，在步骤S320，基于所组成的三角形，生成至少一个子拓扑结构，其中，在所生成的每个子拓扑结构中，各移动设备与至少两个移动设备相邻。

在本实施例中，首先，在步骤S3201，在所组成的三角形中选择一个三角形。所选择的三角形被当作当前子拓扑结构。

在选择三角形时，首先对于所生成的每一个三角形，计算组成该三角形的三个移动设备的相邻移动设备的个数总和，作为该三角形的相邻级数。具体地，首先可以根据这三个移动设备的相邻移动设备的列表，获得每一个移动设备的相邻移动设备的个数，然后将三个移动设备的相邻移动设备的个数进行相加。然后，选择相邻级数最大的三角形，作为生成当前子拓扑结构的种子。

对于本领域的普通技术人员来说，应当理解，也可以选择任意一个三角形作为种子。

接着，在通过步骤S3201生成了当前子拓扑结构之后，在步骤S3202，在当前子拓扑结构的基础上添加相邻移动设备以生成子拓扑结构（添加操作）。

在步骤S3202的一个实施例中，可以将与当前子拓扑结构中的至少三个移动设备相邻的移动设备添加到当前子拓扑结构上，以生成新的子拓扑结构。由于新添加的移动设备与当前子拓扑结构中的至少三个移动设备之间的距离是确定的，因此，可以唯一地确定新添加的移动设备在当前子拓扑结构中的位置。然后，将所生成的新的子拓扑结构当作当前子拓扑结构，判断是否存在与当前子拓扑结构中的至少三个移动设备相邻的移动设备。如果存在，则再次将与当前子拓扑结构中的至少三个移动设备相邻的移动设备添加到当前子拓扑结构上。如果不存在，则进行到步骤S3203。

在步骤S3202的另一个实施例中，可以在当前子拓扑结构上添加所有与当前子拓扑结构中的三个移动设备相邻的移动设备，以生成子拓扑结构。

然后，在步骤S3203，判断除了在所生成的子拓扑结构中包含的三角形以外是否还剩余有三角形。如果有（步骤S3203的“是”），则对剩余的三角形，执行上述的步骤S3201的选择操作和步骤S3202的添加操作，以生成其它子拓扑结构。如果没有剩余的三角形（步骤S3202的“否”），则进行到步骤S330。

在步骤S330，将所生成的子拓扑结构以及未组成三角形的移动设备（如果有的话）进行合并，以生成总拓扑结构。

图4示出了步骤S330的示意性流程图。如图4所示，在步骤S401，在所生成的子拓扑结构中选择一个子拓扑结构，作为当前总拓扑结构。优选地，可以选择具有最多数量的移动设备的子拓扑结构。本领域的普通技术人员能够理解，也可以选择任意一个子拓扑结构。

接着，在步骤S402，在剩余的子拓扑结构中，对于与当前总拓扑结构具有相邻移动设备的子拓扑结构，确定该子拓扑结构中与当前总拓扑结构中的移动设备相邻的移动设备相对当前总拓扑结构的位置。由于该移动设备仅与当前总拓扑结构中的两个或一个移动设备相邻，因此，根据该移动设备与其相邻移动设备之间的距离，只能估计该移动设备相对当前总拓扑结构的可能位置范围。例如，对于与当前总拓扑结构中的两个移动设备相邻的移动设备，其可能位置范围是两个可能位置。对于与当前总拓扑结构中的一个移动设备相邻的移动设备，则其可能位置范围是以相邻移动设备为圆心、该移动设备与相邻移动设备之间的距离为半径的圆周。然后，在所估计的可能位置范围的基础上，根据该移动设备与当前总拓扑结构外的其它相邻移动设备（如果存在的话）之间的距离，去除不可能的位置，从而确定该移动设备的位置。如果根据与其它相邻移动设备之间的距离还不能够确定该移动设备的位置，则可进一步根据该移动设备与相邻移动设备之间的距离的变化，确定该移动设备的位置。由于可以不断地收集移动设备的定位相关信息，因此，可以根据定位相关信息中与相邻移动设备之间的距离的变化，去除所估计的可能位置范围中不可能的位置，从而确定移动设备的位置。

然后，在步骤S403，将子拓扑结构在所确定的位置处与当前总拓扑结构进行合并，以生成新的总拓扑结构。将合并后的总拓扑结构作为当前总拓扑结构，并在步骤S404，判断是否还有未合并的子拓扑结构。如果有（步骤S404的“是”），则重复执行步骤S402和步骤S403。如果没有未合并的子拓扑结构（步骤S404的“否”），则进行到步骤S405。

在上述的合并子拓扑结构的过程中，可以每次选择与当前总拓扑结构具有最多数量的相邻移动设备的子拓扑结构。

然后，在步骤S405，对于未组成三角形的移动设备，确定未组成三角形的移动设备相对当前总拓扑结构的位置，并在步骤S406中，将未组成三角形的移动设备在所确定的位置处与当前总拓扑结构合并。步骤S405中确定未组成三角形的移动设备相对当前总拓扑结构的位置的方法与步骤S402中的位置确定方法类似，此处不再赘述。

返回到图2，在生成了总拓扑结构之后，在步骤S230，将所生成的总拓扑结构与区域的地图进行匹配以定位多个移动设备。下面通过图5和图6详细地描述该步骤。

图5示出了将总拓扑结构与地图进行匹配的一个实施例的示意性流程图。如图5所示，在步骤S501，根据区域的地图的特征，将总拓扑结构划分成多个拓扑群。区域的地图的特征可以是例如路线的特点、固定物的位置、形状等。然后，在步骤S505，将所划分的多个拓扑群匹配到地图上。该匹配可使用现有技术的任意一种匹配方法，例如以使匹配相似性概率最大的方式进行匹配。一般地，可以从地图中提取具有不变特征或明显特征的子区域，然后在多个拓扑群中搜索匹配的拓扑群，如果某个拓扑群与某个子区域的匹配相似概率最大，则该拓扑群与该子区域匹配。

然后，在步骤S510，根据多个拓扑群之间的相对位置关系，产生多个可能的匹配结果。在该步骤中，匹配后的多个拓扑群可以根据彼此的相对位置关系（例如，两个拓扑群共有的移动设备）进行组合。根据各拓扑群的不同指向，可以组合成多个可能的匹配结果。

然后，在步骤S515，在多个拓扑群中选择在至少两个拓扑群之间移动的一个移动设备。优选地，选择在最多数量的拓扑群之间移动的移动设备。该选择可基于所收集的移动设备的定位相关信息。移动设备在区域中移动时，其定位相关信息也不断被收集。根据所收集的定位相关信息，可以知道移动设备的移动历史，包括移动设备与相邻移动设备的距离、移动设备的移动方向等。通过移动设备与相邻移动设备的距离的变化，能够确定在多个拓扑群之间移动的移动设备。

在步骤S620，根据所选择的移动设备与相邻移动设备的距离的变化，去除不可能的匹配结果。接着，在步骤S625，判断是否还有多个匹配结果。如果有（步骤S625的“是”），则返回到步骤S615，再次选择另一个移动设备，并在步骤S620中，根据所选择的另一个移动设备与相邻移动设备的距离的变化，去除不可能的匹配结果。如果没有（步骤S625的“否”），则匹配过程结束。

图6示出了将总拓扑结构与地图进行匹配的另一个实施例的示意性流程图。如图6所示，在步骤S601，将所生成的总拓扑结构直接匹配到区域的地图上，以获得一个或多个匹配结果。这种匹配可使用现有技术的任意一种匹配方法。然后，在步骤S605，从总拓扑结构中选择一个移动设备，并在步骤S610，根据所选择的移动设备与相邻移动设备的距离的变化，去除不可能的匹配结果。在步骤S615，判断是否还有多个匹配结果。如果有（步骤S615的“是”），则返回到步骤S605，再次选择一个移动设备，并执行步骤S610。如果没有（步骤S615的“否”），即当前只有一个匹配结果，则匹配过程结束。

通过以上描述可以看出，本实施例的对区域内的多个移动设备定位的方法基于三角形原理形成拓扑结构，并利用移动设备的移动方向及其与相邻移动设备的距离而将拓扑结构准确地与地图匹配，从而能够在没有固定的无线信号发射装置的场景下对区域内的移动设备进行定位，具有较高的灵活性和可扩展性，并且成本低。

下面通过几个例子具体地说明图2至图6所示的实施例的方法中总拓扑结构的生成、在生成总拓扑结构期间确定与两个移动设备相邻的移动设备的位置以及将总拓扑结构与地图进行匹配的过程。

图7示出了示意性地说明总拓扑结构的生成的实例的图。请注意，该图仅为示意性地说明，并未按实际的比例进行绘制。在该实例中，假定在某一区域内有11个移动设备，并且假定所收集的11个移动设备之间的距离如表1所示。

表1

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
												1		3	5	7
2	3		5	5	8			3	5
												3	5	5		5	5					7
4	7	5	5		4	6	8			9
												5		8	5	4		6	8
6				6	6		6				8
												7				8	8	6
8		3							4
												9		5						4
10			7	9
												11						8

根据表1，可以组成13个三角形（1，2，3）、（1，2，4）、（1，3，4）、（2，3，4）、（2，3，5）、（2，4，5）、（2，8，9）、（3，4，5）、（3，4，10）、（4，5，6）、（4，5，7）、（4，6，7）和（5、6、7），并剩余1个未组成三角形的移动设备11。接着，分别计算各个三角形的相邻级数。在该例中，三角形（1，2，3）的相邻级数等于14，三角形（1，2，4）的相邻级数等于16，三角形（1，3，4）的相邻级数等于15，三角形（2，3，4）的相邻级数等于18，三角形（2，3，5）的相邻级数等于16，三角形（2，4，5）的相邻级数等于18，三角形（2，8，9）的相邻级数等于10，三角形（3，4，5）的相邻级数等于17，三角形（3，4，10）的相邻级数等于14，三角形（4，5，6）的相邻级数等于16，三角形（4，5，7）的相邻级数等于15，三角形（4，6，7）的相邻级数等于14，三角形（5，6，7）的相邻级数等于12。这样，相邻级数最大的三角形是（2，3，4）和（2，4，5）。

接着，选择任意一个相邻级数最大的三角形，例如三角形（2，3，4），作为当前子拓扑结构的种子，如图7(a)所示。将与当前子拓扑结构（即三角形（2，3，4））的三个移动设备相邻的移动设备添加到当前子拓扑结构上。例如，移动设备1与移动设备2、3、4都相邻，因此，添加移动设备1以生成新的子拓扑结构，如图7(b)所示。然后，将图7(b)所示的子拓扑结构作为当前子拓扑结构，添加与当前子拓扑结构的至少三个移动设备相邻的移动设备。例如，移动设备5与移动设备2、3、4都相邻，因此，添加移动设备5以生成如图7(c)所示的当前子拓扑结构。对于图7(c)所示的当前子拓扑结构，由于没有移动设备与其至少三个移动设备相邻，因此，此时的当前子拓扑结构成为子拓扑结构1。

此时，在所组成的三角形中还剩余有三角形（2，8，9）、（3，4，10）、（4，5，6）、（4，5，7）、（4，6，7）和（5，6，7）。在剩余的三角形中选择相邻级数最大的三角形作为当前子拓扑结构，即三角形（4，5，6），如图7(d)所示。然后，将当前剩余的移动设备中与当前子拓扑结构（即三角形（4，5，6））的三个移动设备相邻的移动设备添加到当前子拓扑结构上。例如，移动设备7与移动设备4、5、6都相邻，因此，将移动设备7添加到当前子拓扑结构上，如图7(e)所示。对于图7(e)所示的当前子拓扑结构，由于没有移动设备与其至少三个移动设备相邻，因此，此时的当前子拓扑结构成为子拓扑结构2。

此时，所组成的三角形中还剩余有三角形（2，8，9）和（3，4，10）。再次选择相邻级数最大的三角形作为当前子拓扑结构，即三角形（3，4，10）。由于当前剩余的移动设备中没有与三角形（3，4，10）中的三个移动设备相邻的移动设备，因此，三角形（3，4，10）成为子拓扑结构3。类似地，三角形（2，8，9）成为子拓扑结构4，如图7(f)所示。

然后，在所生成的四个子拓扑结构中，选择具有最多数量的移动设备的子拓扑结构。在该例子中，子拓扑结构1的移动设备个数是5个，子拓扑结构2的移动设备个数是4个，子拓扑结构3和4的移动设备个数都是两个。因此，选择子拓扑结构1作为当前总拓扑结构。接着，选择与当前总拓扑结构具有最多数量的相邻移动设备的子拓扑结构。实际上，子拓扑结构之间相邻的移动设备是两个或一个。在该例子中，子拓扑结构2、3与当前总拓扑结构具有两个相邻移动设备。因此，在子拓扑结构2和3中，分别确定与当前总拓扑结构中的两个移动设备相邻的移动设备，即移动设备6和10。然后，分别确定移动设备6和10相对当前总拓扑结构的位置。

下面通过一个简单的例子来说明确定与当前总结构中的两个移动设备相邻的移动设备的位置的基本原理。如图8所示，三角形EFG被假定为当前总结构，且移动设备E、F之间的距离为6，移动设备E、G之间的距离为10，移动设备F、G之间的距离为8。移动设备A与三角形EFG中的移动设备F、G相邻，且距离分别为9和4。因此，移动设备A具有两个可能位置A1、A2。此外，移动设备A还与移动设备B相邻，其与移动设备B之间的距离为5，而移动设备B与移动设备E之间的距离为5。由于移动设备E到可能位置A2的距离大于10，而移动设备E与移动设备B之间的距离和移动设备A与移动设备B之间的距离都等于5，因此，可能位置A2被去除，从而确定移动设备A的位置在A1处。关于移动设备B，其也有两个可能位置B1和B2。由于移动设备F与移动设备B彼此不相邻，因此，可能位置B2被去除，从而确定移动设备B的位置在B1。

返回图7，利用图8所示的基本原理，通过移动设备7的位置，可以确定移动设备6的位置在移动设备4、5的右侧。而对于移动设备10，由于其与移动设备1不相邻，因此，可以确定移动设备10的位置在移动设备3、4的下方。然后，分别在所确定的位置处将子结构2和3合并到当前总拓扑结构中，如图7(g)所示。

在子结构4中，对于移动设备8，其与移动设备2之间的距离为3，因此，其可能位置范围是以移动设备2为圆心、距离3为半径的圆周上。而对于移动设备9，其与移动设备2之间的距离为5，因此，其可能位置范围是以移动设备2为圆心、距离5为半径的圆周上。同时由于移动设备8与9之间的距离为4，并且移动设备8、9与其它移动设备不相邻，因此，可以确定移动设备8和9的大致位置。然后，在所确定的位置处将子结构4合并到当前总结构中。

对于移动设备11，可以确定其可能位置范围在以移动设备6为圆心、距离8为半径的圆周上，然后可以根据移动设备11与相邻移动设备之间的距离的变化，确定移动设备11的位置。然后，将移动设备11合并到当前总拓扑结构中。

由此，能够生成11个移动设备的总拓扑结构，如图7(h)所示。

图9是示意性地说明将总拓扑结构与地图进行匹配的实例的图，假定总拓扑结构如图9(a)所示。根据地图的特征，总拓扑结构可被划分成拓扑群1和拓扑群2。然后，将拓扑群1和2分别匹配到地图上。根据拓扑群1和拓扑群2的相对位置关系，例如，拓扑群1和2共有移动设备m、n，则拓扑群1和2可被组合成四种情形的匹配结果，如图9(b)所示。为了去除不可能的匹配结果，可以根据选择在拓扑群1和2之间移动的移动设备，例如拓扑群1中的移动设备a。根据所收集的定位相关信息，移动设备a移动到位置a’处，此时，移动设备a与移动设备m之间的距离发生了变化，并且移动设备a与拓扑群2中的移动设备b相邻，如图9(c)所示。因此，根据移动设备a与移动设备m之间的距离的变化，可以去除情形3和4的匹配结果。然后，根据移动设备a与移动设备b之间的距离，可以去除情形2的匹配结果。因此，最终的匹配结果可被确定为情形1的匹配结果。

图10是根据本发明的一个实施例的对区域内的多个移动设备定位的装置的示意性方框图。下面结合附图，对本实施例进行详细描述，其中对于与前面实施例相同的部分，适当省略其说明。

如图10所示，本实施例的装置1000可包括：收集模块1001，其可收集多个移动设备的定位相关信息；拓扑生成模块1002，其可基于所接收的定位相关信息，生成表明多个移动设备的相对位置的总拓扑结构；以及地图匹配模块1003，其可将所生成的总拓扑结构与区域的地图进行匹配以定位多个移动设备。

在本实施例的装置1000中，收集模块1001收集区域中的移动设备的定位相关信息，可包括各移动设备的相邻移动设备的列表、与相邻移动设备之间的距离和移动方向。所收集的定位相关信息被提供给拓扑生成模块1002。

在一个实施例的拓扑生成模块1002中，三角形组成单元10021可根据定位相关信息，将多个移动设备的至少一部分组成至少一个三角形。接着，子拓扑生成单元10022可基于由三角形组成单元10021所组成的三角形，生成至少一个子拓扑结构，以使得在每个子拓扑结构中各移动设备与至少两个移动设备相邻。

在子拓扑生成单元10022中，选择单元可在所组成的三角形中选择一个三角形，以生成当前子拓扑结构。在一个实施例中，选择单元可选择任意一个三角形。在另一个实施例中，选择单元可包括计算子单元和选择子单元，其中，计算子单元可对于所组成的三角形的每一个，计算组成该三角形的三个移动设备的相邻移动设备的个数总和，然后由选择子单元选择相邻移动设备的个数总和最大的三角形。在选择单元选择了一个三角形作为当前子拓扑结构后，添加单元可在当前子拓扑结构的基础上添加相邻移动设备以生成子拓扑结构。在一个实施例中，添加单元可将与当前子拓扑结构中的至少三个移动设备相邻的移动设备添加到当前子拓扑结构上，所生成的子拓扑结构成为当前子拓扑结构。然后，添加单元重复执行其操作，直到不存在与所述当前子拓扑结构中的至少三个移动设备相邻的移动设备为止。在另一个实施例中，添加单元可在当前子拓扑结构上添加与当前子拓扑结构中的三个移动设备相邻的移动设备，以生成子拓扑结构。然后，如果除了在所生成的子拓扑结构中包含的三角形以外还剩余有三角形，则选择单元和添加单元重复执行其操作，以生成其它子拓扑结构。

然后，合并单元10023可将在子拓扑生成单元10022中生成的子拓扑结构以及未组成三角形的移动设备进行合并，以生成总拓扑结构。

在合并单元10023中，选择子单元可在所生成的子拓扑结构中选择一个子拓扑结构，作为当前总拓扑结构。优选地，选择子单元可选择具有最多数量的移动设备的子拓扑结构作为当前总拓扑结构。

在剩余的子拓扑结构中，对于与当前总拓扑结构具有相邻移动设备的子拓扑结构，位置确定子单元可确定与当前总拓扑结构中的移动设备相邻的移动设备相对当前总拓扑结构的位置。在位置确定子单元中，位置估计子模块根据该移动设备与当前总拓扑结构中的相邻移动设备之间的距离，估计该移动设备相对当前总拓扑结构的可能位置范围，然后，位置确定子模块根据该移动设备与当前总拓扑结构外的其它相邻移动设备之间的距离或者根据该移动设备与相邻移动设备之间的距离的变化，在所估计的可能位置范围中确定该移动设备的位置。

然后，合并子单元将子拓扑结构在所确定的位置处与当前总拓扑结构进行合并，合并后的总拓扑结构成为当前总拓扑结构。对于与当前总拓扑结构具有相邻移动设备的子拓扑结构，位置确定子单元和合并子单元重复执行其操作，直到所有的子拓扑结构被合并。

在所有的子拓扑结构被合并后，对于未组成三角形的移动设备，位置确定子单元确定未组成三角形的移动设备相对当前总拓扑结构的位置，并由合并子单元将未组成三角形的移动设备在所确定的位置处与当前总拓扑结构合并，以生成总拓扑结构。

在生成了总拓扑结构后，地图匹配模块1003将在拓扑生成模块1002中生成的总拓扑结构与区域的地图进行匹配以定位多个移动设备。在一个实施例中，在地图匹配模块1003中，划分单元10031可根据区域的地图的特征，将总拓扑结构划分成多个拓扑群，并由匹配单元10032将多个拓扑群以使匹配相似性概率最大的方式匹配到地图上。然后，结果生成单元10033根据所划分的多个拓扑群之间的相对位置关系，产生多个可能的匹配结果。为了确定最终的匹配结果，选择单元10034在多个拓扑群中选择在至少两个拓扑群之间移动的至少一个移动设备，并由去除单元10035根据所选择的至少一个移动设备与相邻移动设备的距离的变化，去除不可能的匹配结果以确定最佳匹配结果。

在另一个实施例中，在地图匹配模块1003中，匹配单元将所生成的总拓扑结构匹配到区域的地图上，从而可获得至少一个匹配结果。然后，去除单元根据总拓扑结构中的至少一个移动设备与相邻移动设备的距离，去除不可能的匹配结果以确定最佳匹配结果。

应当注意，本实施例的对区域内的多个移动设备定位的装置1000可以在操作上实现图2至图6所示的对区域内的多个移动设备定位的方法。

图11是根据本发明的一个实施例的对区域内的多个移动设备定位的系统的示意图。如图11所示，本实施例的系统1100可包括：至少一个收集装置1101，其中各收集装置可收集其覆盖范围内的移动设备的定位相关信息；拓扑生成装置1102，其可基于来自至少一个收集装置1101的定位相关信息，生成表明多个移动设备的相对位置的总拓扑结构；以及地图匹配装置1103，其可将总拓扑结构与区域的地图进行匹配以定位多个移动设备。

在本实施例的系统1100中，至少一个收集装置1101可被分布在区域中。每个收集装置1101仅收集其覆盖范围内的移动设备的定位相关信息，并将其提供给拓扑生成装置1102。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (21)

1.一种对区域内的多个移动设备定位的方法，包括：

收集所述多个移动设备的定位相关信息；

基于所述定位相关信息，生成表明所述多个移动设备的相对位置的总拓扑结构；以及

将所述总拓扑结构与所述区域的地图进行匹配以定位所述多个移动设备，

其中，基于所述定位相关信息生成表明所述多个移动设备的相对位置的总拓扑结构包括：

根据所述定位相关信息，将所述多个移动设备的至少一部分组成至少一个三角形；

基于所组成的三角形，生成至少一个子拓扑结构，其中在所述至少一个子拓扑结构中，各移动设备与至少两个移动设备相邻；以及

将所生成的子拓扑结构以及未组成三角形的移动设备进行合并，以生成总拓扑结构。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述定位相关信息至少包括移动设备的相邻移动设备的列表以及移动设备与相邻移动设备之间的距离。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所组成的三角形生成至少一个子拓扑结构包括：

选择操作，其中，在所组成的三角形中选择一个三角形，作为当前子拓扑结构；

添加操作，其中，在所述当前子拓扑结构的基础上添加相邻移动设备以生成子拓扑结构；以及

对于除了在所生成的子拓扑结构中包含的三角形以外的三角形，执行所述选择操作和所述添加操作，以生成其它子拓扑结构。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，在所组成的三角形中选择一个三角形包括：

对于所组成的三角形的每一个，计算组成该三角形的三个移动设备的相邻移动设备的个数总和；以及

选择相邻移动设备的个数总和最大的三角形。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述当前子拓扑结构的基础上添加相邻移动设备以生成子拓扑结构包括：

将与所述当前子拓扑结构中的至少三个移动设备相邻的移动设备添加到所述当前子拓扑结构上，所生成的子拓扑结构成为当前子拓扑结构；

重复上述的添加步骤，直到不存在与所述当前子拓扑结构中的至少三个移动设备相邻的移动设备为止。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述当前子拓扑结构的基础上添加相邻移动设备以生成子拓扑结构包括：

在所述当前子拓扑结构上添加与所述当前子拓扑结构中的三个移动设备相邻的移动设备，以生成子拓扑结构。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，将所生成的子拓扑结构以及未组成三角形的移动设备进行合并包括：

在所生成的子拓扑结构中选择一个子拓扑结构，作为当前总拓扑结构；

对于与所述当前总拓扑结构具有相邻移动设备的子拓扑结构，

确定与所述当前总拓扑结构中的移动设备相邻的移动设备相对所述当前总拓扑结构的位置；

将所述子拓扑结构在所确定的位置处与所述当前总拓扑结构进行合并，合并后的总拓扑结构成为当前总拓扑结构；

重复执行上述的确定步骤和合并步骤，直到所有的子拓扑结构被合并；以及

对于所述未组成三角形的移动设备，

确定所述未组成三角形的移动设备相对所述当前总拓扑结构的位置；以及

将所述未组成三角形的移动设备在所确定的位置处与所述当前总拓扑结构合并。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，确定与所述当前总拓扑结构中的移动设备相邻的移动设备相对所述当前总拓扑结构的位置或者确定所述未组成三角形的移动设备相对所述当前总拓扑结构的位置包括：

根据所述移动设备与所述当前总拓扑结构中的相邻移动设备之间的距离，估计所述移动设备相对所述当前总拓扑结构的可能位置范围；以及

根据所述移动设备与所述当前总拓扑结构外的其它相邻移动设备之间的距离或者根据所述移动设备与相邻移动设备之间的距离的变化，在所估计的可能位置范围中确定所述移动设备的位置。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述总拓扑结构与所述区域的地图进行匹配以定位所述多个移动设备包括：

将所述总拓扑结构匹配到所述地图上，以获得至少一个匹配结果；以及

根据所述总拓扑结构中的至少一个移动设备与相邻移动设备的距离的变化，去除不可能的匹配结果以确定最佳匹配结果。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述总拓扑结构与所述区域的地图进行匹配以定位所述多个移动设备包括：

根据所述区域的地图的特征，将所述总拓扑结构划分成多个拓扑群；

将所述多个拓扑群匹配到所述地图上；

根据所述多个拓扑群之间的相对位置关系，产生多个可能的匹配结果；

在所述多个拓扑群中选择在至少两个拓扑群之间移动的至少一个移动设备；

根据所选择的至少一个移动设备与相邻移动设备的距离的变化，去除不可能的匹配结果以确定最佳匹配结果。

11.一种对区域内的多个移动设备定位的装置，包括：

收集模块，其被配置为收集所述多个移动设备的定位相关信息；

拓扑生成模块，其被配置为基于所述定位相关信息，生成表明所述多个移动设备的相对位置的总拓扑结构；以及

地图匹配模块，其被配置为将所述总拓扑结构与所述区域的地图进行匹配以定位所述多个移动设备，

其中，所述拓扑生成模块包括；

三角形组成单元，其被配置为根据所述定位相关信息，将所述多个移动设备的至少一部分组成至少一个三角形；

子拓扑生成单元，其被配置为基于所组成的三角形，生成至少一个子拓扑结构，其中，在所述至少一个子拓扑结构中，各移动设备与至少两个移动设备相邻；以及

合并单元，其被配置为将所生成的子拓扑结构以及未组成三角形的移动设备进行合并，以生成总拓扑结构。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述定位相关信息至少包括移动设备的相邻移动设备的列表以及移动设备与相邻移动设备之间的距离。

13.根据权利要求11所述的装置，其中，所述子拓扑生成单元包括：

选择单元，其被配置为在所组成的三角形中选择一个三角形，作为当前子拓扑结构；以及

添加单元，其被配置为在所述当前子拓扑结构的基础上添加相邻移动设备以生成子拓扑结构；

其中，对于除了在所生成的子拓扑结构中包含的三角形以外的三角形，所述选择单元和所述添加单元重复执行其操作，以生成其它子拓扑结构。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述选择单元包括：

计算子单元，其被配置为对于所组成的三角形的每一个，计算组成该三角形的三个移动设备的相邻移动设备的个数总和；以及

选择子单元，其被配置为选择相邻移动设备的个数总和最大的三角形。

15.根据权利要求13所述的装置，其中，所述添加单元被配置为将与所述当前子拓扑结构中的至少三个移动设备相邻的移动设备添加到所述当前子拓扑结构上，所生成的子拓扑结构成为当前子拓扑结构；

其中，所述添加单元重复执行其操作，直到不存在与所述当前子拓扑结构中的至少三个移动设备相邻的移动设备为止。

16.根据权利要求13所述的装置，其中，所述添加单元被配置为在所述当前子拓扑结构上添加与所述当前子拓扑结构中的三个移动设备相邻的移动设备，以生成子拓扑结构。

17.根据权利要求11所述的装置，其中，所述合并单元包括：

选择子单元，其被配置为在所生成的子拓扑结构中选择一个子拓扑结构，作为当前总拓扑结构；

位置确定子单元，其被配置为对于与所述当前总拓扑结构具有相邻移动设备的子拓扑结构，确定与所述当前总拓扑结构中的移动设备相邻的移动设备相对所述当前总拓扑结构的位置，以及对于所述未组成三角形的移动设备，确定所述未组成三角形的移动设备相对所述当前总拓扑结构的位置；以及

合并子单元，其被配置为将所述子拓扑结构在所确定的位置处与所述当前总拓扑结构进行合并，合并后的总拓扑结构成为当前总拓扑结构，以及将所述未组成三角形的移动设备在所确定的位置处与所述当前总拓扑结构合并；

其中，对于与所述当前总拓扑结构具有相邻移动设备的子拓扑结构，所述位置确定子单元和所述合并子单元重复执行其操作，直到所有的子拓扑结构被合并。

18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述位置确定子单元包括：

位置估计子模块，其被配置为根据所述移动设备与所述当前总拓扑结构中的相邻移动设备之间的距离，估计所述移动设备相对所述当前总拓扑结构的可能位置范围；以及

位置确定子模块，其被配置为根据所述移动设备与所述当前总拓扑结构外的其它相邻移动设备之间的距离或者根据所述移动设备与相邻移动设备之间的距离的变化，在所估计的可能位置范围中确定所述移动设备的位置。

19.根据权利要求11所述的装置，其中，所述地图匹配模块包括：

匹配单元，其被配置为将所述总拓扑结构匹配到所述地图上，以获得至少一个匹配结果；以及

去除单元，其被配置为根据所述总拓扑结构中的至少一个移动设备与相邻移动设备的距离的变化，去除不可能的匹配结果以确定最佳匹配结果。

20.根据权利要求11所述的装置，其中，所述地图匹配模块包括：

划分单元，其被配置为根据所述区域的地图的特征，将所述总拓扑结构划分成多个拓扑群；

匹配单元，其被配置为将所述多个拓扑群匹配到所述地图上；

结果生成单元，其被配置为根据所述多个拓扑群之间的相对位置关系，产生多个可能的匹配结果；

选择单元，其被配置为在所述多个拓扑群中选择在至少两个拓扑群之间移动的至少一个移动设备；以及

去除单元，其被配置为根据所选择的至少一个移动设备与相邻移动设备的距离的变化，去除不可能的匹配结果以确定最佳匹配结果。

21.一种对区域内的多个移动设备定位的系统，包括：

至少一个收集装置，其被配置为收集其覆盖范围内的移动设备的定位相关信息；

拓扑生成装置，其被配置为基于来自所述至少一个收集装置的所述定位相关信息，生成表明所述多个移动设备的相对位置的总拓扑结构；以及

地图匹配装置，其被配置为将所述总拓扑结构与所述区域的地图进行匹配以定位所述多个移动设备，

其中，所述拓扑生成装置包括；

三角形组成单元，其被配置为根据所述定位相关信息，将所述多个移动设备的至少一部分组成至少一个三角形；

子拓扑生成单元，其被配置为基于所组成的三角形，生成至少一个子拓扑结构，其中，在所述至少一个子拓扑结构中，各移动设备与至少两个移动设备相邻；以及

合并单元，其被配置为将所生成的子拓扑结构以及未组成三角形的移动设备进行合并，以生成总拓扑结构。