CN104407324A - 物体的目标定位方法及定位设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供的物体的目标定位方法，包括本地物体的至少三个信号接收装置中的每个都接收目标物体的信号发射装置发送的无线信号；根据所述至少三个信号接收装置各自接收到的无线信号分别计算出目标物体与相对应信号接收装置的距离；根据所述至少三个信号接收装置的各信号接收装置在本地物体坐标系中的坐标位置以及目标物体与各信号接收装置的距离确定目标物体在本地物体坐标系中的坐标位置，并确定目标物体与本地物体之间的相对坐标关系；根据本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及目标物体与本地物体的相对坐标关系计算出目标物体在地图坐标系中的坐标位置。本发明还提供了物体的目标定位设备。采用本发明，可以实现目标物体的定位。

Description

物体的目标定位方法及定位设备

技术领域

本发明涉及定位技术领域，更具体地，涉及一种物体的目标定位方法以及物体的目标定位系统。

背景技术

目前，导航和定位主要基于地图的方法，即在预先生成的地图中存储了一定区域范围内的地理位置的信息。现有对物体的定位方法主要利用物体相对于多个无线信号发射点的距离，通过一定算法解算出物体相对于信号发射点所在坐标系的坐标，然后根据与某预定地图的对应，确定实现物体的实际位置，实现定位。这种方法，要求无线信号发射点个数至少3个，在少于3个数则无法实现定位。这种方法需要地图预先生成和更新，然而实际应用中由于地理信息的改变，使得当地图更新不及时时会对导航和定位带来误差，而且，对于运动的目标物体或本地物体，该种方法也不能实现定位。

发明内容

本发明提供了一种与现有物体定位方法不同的物体的目标定位方法以及定位设备。

根据本发明的一方面，提供了一种物体的目标定位方法，其中，目标物体上配置有一个信号发射装置，本地物体上配置具有确定位置相对关系的至少三个信号接收装置，所述定位方法包括以下步骤：

步骤1，本地物体的至少三个信号接收装置中的每个都接收目标物体的信号发射装置发送的无线信号；

步骤2，根据所述至少三个信号接收装置各自接收到的无线信号分别计算出目标物体与相对应信号接收装置的距离；

步骤3，根据所述至少三个信号接收装置的各信号接收装置在本地物体坐标系中的坐标位置以及目标物体与各信号接收装置的距离确定目标物体在本地物体坐标系中的坐标位置，并确定目标物体与本地物体之间的相对坐标关系；

步骤4，根据本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及目标物体与本地物体的相对坐标关系计算出目标物体在地图坐标系中的坐标位置。

可选地，所述至少三个信号接收装置包括第一、第二和第三信号接收装置，并且根据以下公式来确定目标物体在物体坐标系中的坐标位置：

$\left\{\begin{array}{c}{(x_r-x_a)}^2+{(y_r-y_a)}^2+{(z_r-z_a)}^2=d_a^2\\ {(x_r-x_b)}^2+{(y_r-y_b)}^2+{(z_r-z_b)}^2=d_b^2\\ {(x_r-x_c)}^2+{(y_r-y_c)}^2+{(z_r-z_c)}^2=d_c^2\end{array}\right.$

其中，(x_r，y_r，z_r)表示目标物体在本地物体坐标系中的坐标位置，(x_a，y_a，z_a)表示第一信号接收装置在本地物体坐标系中的坐标位置，d_a表示第一信号接收装置与目标物体的距离，(x_b，y_b，z_b)表示第二信号接收装置在本地物体坐标系中的坐标位置，d_b表示第二信号接收装置与目标物体的距离，(x_c，y_c，z_c)表示第三信号接收装置在本地物体坐标系中的坐标位置，d_c表示第三信号接收装置与目标物体的距离。

可选地，目标物体为运动的物体；所述定位方法还包括：根据所述至少三个信号接收装置在第一时刻和第二时刻接收到的无线信号分别计算目标物体在第一时刻和第二时刻与各信号接收装置的距离；根据各信号接收装置在本地物体坐标系中的坐标位置以及所述目标物体在第一时刻和第二时刻与各信号接收装置的距离确定目标物体在第一时刻和第二时刻在本地物体坐标系中的坐标位置，并确定目标物体在第一时刻和第二时刻与本地物体之间的相对坐标关系；以及，根据本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及目标物体在第一时刻和第二时刻与本地物体的相对坐标关系计算出目标物体在第一时刻和第二时刻在地图坐标系中的实时坐标位置。

可选地，本地物体上还配置有导航装置，所述定位方法还包括：步骤5，由导航装置确定本地物体在地图坐标系中的坐标位置；其中，步骤3和步骤4可以由以下步骤替换：步骤6，根据各信号接收装置在本地物体坐标系中的坐标位置、各信号接收装置之间的位置相对关系，以及本地物体在地图坐标系中的坐标位置计算出各信号接收装置在地图坐标系中的坐标位置；步骤7，根据目标物体与各信号接收装置的距离以及各信号接收装置在地图坐标系中的坐标位置确定目标物体在地图坐标系中的坐标位置。需要说明的是，采用步骤1-7的描述只是为了清楚地说明本发明实施例的技术方案，不应理解为本发明的定位方法以步骤1-7的顺序来执行。例如步骤5可以在步骤1之前执行。

可选地，本发明的定位方法还可以包括：在本地物体运动时，根据在某一时刻t0目标物体与本地物体的相对坐标关系以及由所述导航装置确定的本地物体在时刻t0在地图坐标系中的坐标位置计算出目标物体在时刻t0在地图坐标系中的坐标位置。

可选地，本发明的定位方法还可以包括：在本地物体运动时，根据由所述导航装置确定的在时刻t0本地物体在地图坐标系中的坐标位置得到在时刻t0各信号接收装置在地图坐标系中的坐标位置，并根据在时刻t0目标物体与各信号接收装置的距离以及各信号接收装置在地图坐标系中的坐标位置确定目标物体在时刻t0在地图坐标系中的坐标位置。

根据本发明的另一方面，还提供了一种物体的目标定位设备，包括：

配置在本地物体上、具有确定位置相对关系的至少三个信号接收装置，每个都接收目标物体的信号发射装置发送的无线信号；

定位模块，用于执行以下功能：

根据所述至少三个信号接收装置各自接收到的无线信号分别计算出目标物体与相对应信号接收装置的距离；

根据本地物体的各信号接收装置在本地物体坐标系中的坐标位置以及目标物体与各信号接收装置的距离确定目标物体在本地物体坐标系中的坐标位置，并确定目标物体与本地物体之间的相对坐标关系；

根据本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及目标物体与本地物体的相对坐标关系计算出目标物体在地图坐标系中的坐标位置。

可选地，所述至少三个信号接收装置包括第一、第二和第三信号接收装置。所述定位模块用于根据以下公式来确定目标物体在物体坐标系中的坐标位置：

$\left\{\begin{array}{c}{(x_r-x_a)}^2+{(y_r-y_a)}^2+{(z_r-z_a)}^2=d_a^2\\ {(x_r-x_b)}^2+{(y_r-y_b)}^2+{(z_r-z_b)}^2=d_b^2\\ {(x_r-x_c)}^2+{(y_r-y_c)}^2+{(z_r-z_c)}^2=d_c^2\end{array}\right.$

其中，(x_r，y_r，z_r)表示目标物体在本地物体坐标系中的坐标位置，(x_a，y_a，z_a)表示第一信号接收装置在本地物体坐标系中的坐标位置，d_a表示第一信号接收装置与目标物体的距离，(x_b，y_b，z_b)表示第二信号接收装置在本地物体坐标系中的坐标位置，d_b表示第二信号接收装置与目标物体的距离，(x_c，y_c，z_c)表示第三信号接收装置在本地物体坐标系中的坐标位置，d_c表示第三信号接收装置与目标物体的距离。

可选地，目标物体为运动的物体。所述定位模块还用于执行以下功能：根据所述至少三个信号接收装置在第一时刻和第二时刻接收到的无线信号分别计算目标物体在第一时刻和第二时刻与各信号接收装置的距离；根据各信号接收装置在本地物体坐标系中的坐标位置以及所述目标物体在第一时刻和第二时刻与各信号接收装置的距离确定目标物体在第一时刻和第二时刻在本地物体坐标系中的坐标位置，并确定目标物体在第一时刻和第二时刻与本地物体之间的相对坐标关系；以及，根据本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及目标物体在第一时刻和第二时刻与本地物体的相对坐标关系计算出目标物体在第一时刻和第二时刻在地图坐标系中的实时坐标位置。

可选地，所述定位设备还包括配置在本地物体上的导航装置，用于确定本地物体在地图坐标系中的坐标位置。

所述定位模块还用于执行以下功能：根据各信号接收装置在本地物体坐标系中的坐标位置、各信号接收装置之间的位置相对关系，以及本地物体在地图坐标系中的坐标位置计算出各信号接收装置在地图坐标系中的坐标位置；根据目标物体与各信号接收装置的距离以及各信号接收装置在地图坐标系中的坐标位置确定目标物体在地图坐标系中的坐标位置。

可选地，所述定位模块还用于在本地物体运动时，根据在某一时刻t0目标物体与本地物体的相对坐标关系以及由所述导航装置确定的本地物体在时刻t0在地图坐标系中的坐标位置计算出目标物体在时刻t0在地图坐标系中的坐标位置。

可选地，所述定位模块还用于在本地物体运动时，根据由所述导航装置确定的在时刻t0本地物体在地图坐标系中的坐标位置得到在时刻t0各信号接收装置在地图坐标系中的坐标位置，并根据在时刻t0目标物体与各信号接收装置的距离以及各信号接收装置在地图坐标系中的坐标位置确定目标物体在时刻t0在地图坐标系中的坐标位置。

通过本发明实施例的物体的目标定位方法，可以在无论目标物体或者本地物体是否运动的情况下，都可以实现目标物体在地图坐标系中的定位，而且可以实现目标物体在地图坐标系中的实时定位。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的物体的目标定位方法的流程示意图。

图2是根据本发明实施例的实现物体的目标定位方法的一个例子。

图3是根据本发明实施例的实现物体的目标定位方法的另一个例子。

图4是根据本发明一实施例的物体的目标定位系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步的说明。

图1是根据本发明一实施例的物体的目标定位方法的流程示意图。为实现本发明实施例的目标物体定位方法，目标物体上配置有1个信号发射装置，本地物体上配置有至少3个信号接收装置，且这些信号接收装置具有确定的位置相对关系。信号接收装置用于接收信号发射装置发射的无线信号。在本发明实施例中，本地物体是指当前用户所在物体，目标物体是指本地物体以外的其他物体。

如图1所示，该物体的目标定位方法包括以下步骤：

S101，本地物体的至少三个信号接收装置中的每个都接收目标物体的信号发射装置发送的无线信号；

S102，根据所述至少三个信号接收装置各自接收到的无线信号分别计算出目标物体与相对应信号接收装置的距离；

S103，根据本地物体的各信号接收装置在本地物体坐标系中的坐标位置以及目标物体与各信号接收装置的距离确定目标物体在本地物体坐标系中的坐标位置，并确定目标物体与本地物体之间的相对坐标关系；

S104，根据本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及目标物体与本地物体的相对坐标关系计算出目标物体在地图坐标系中的坐标位置。

下面以本地物体上配置有三个信号接收装置为例对本发明的实施方式作进一步的说明。

图2是根据本发明实施例的实现物体的目标定位方法的一个例子。如图2所示，本地物体2上配置有第一信号接收装置4、第二信号接收装置5和第三信号接收装置6。其中，第一信号接收装置4在本地物体坐标系中的坐标为(x_a，y_a，z_a)；第二信号接收装置5在本地物体坐标系中的坐标为(x_b，y_b，z_b)；第三信号接收装置6在本地物体坐标系中的坐标为(x_c，y_c，z_c)。这三个信号接收装置具有确定的位置相对关系，例如第一信号接收装置4与第二信号接收装置5之间的距离为d_ab，第一信号接收装置4与第二信号接收装置6之间的距离为d_ac，第二信号接收装置5与第二信号接收装置6之间的距离为d_bc。

配置在目标物体1上的信号发射装置3发射无线信号。信号接收装置4、5和6接收信号发射装置1发送的无线信号。

根据第一信号接收装置4接收到的无线信号计算到第一信号接收装置4与信号发射装置3的距离d_a，根据第二信号接收装置5接收到的无线信号计算得到第二信号接收装置5与信号发射装置3的距离d_b，根据第三信号接收装置6接收到的无线信号计算得到第三信号接收装置6与信号发射装置3的距离d_c。在本发明实施例中，根据接收到的无线信号计算物体与信号发射装置的距离的方法可以采用现有技术中的接收信号强度法(RSSI)，到达时间计算法(TOA)，到达时间差计算法(TDOA)和接收信号角度计算法(AOA)等。

然后，可以根据以下公式来确定出目标物体在物体坐标系中的坐标位置：

$\left\{\begin{array}{c}{(x_r-x_a)}^2+{(y_r-y_a)}^2+{(z_r-z_a)}^2=d_a^2\\ {(x_r-x_b)}^2+{(y_r-y_b)}^2+{(z_r-z_b)}^2=d_b^2\\ {(x_r-x_c)}^2+{(y_r-y_c)}^2+{(z_r-z_c)}^2=d_c^2\end{array}\right.$    (式1)

其中，(x_r，y_r，z_r)表示目标物体在本地物体坐标系中的坐标位置，(x_a，y_a，z_a)表示第一信号接收装置4在本地物体坐标系中的坐标位置，d_a表示第一信号接收装置4与信号发射装置3的距离，也即第一信号接收装置4与目标物体1的距离；(x_b，y_b，z_b)表示第二信号接收装置5在本地物体坐标系中的坐标位置，d_b表示第二信号接收装置5与信号发射装置3的距离，也即第二信号接收装置5与目标物体1的距离；(x_c，y_c，z_c)表示第三信号接收装置6在本地物体坐标系中的坐标位置，d_c表示第三信号接收装置6与信号发射装置3的距离，也即第三信号接收装置6与目标物体1的距离。

根据第一信号接收装置4在本地物体坐标系中的坐标位置(x_a，y_a，z_a)、第二信号接收装置5在本地物体坐标系中的坐标位置(x_b，y_b，z_b)以及第三信号接收装置6在本地物体坐标系中的坐标位置(x_c，y_c，z_c)可确定本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置。

根据目标物体1在本地物体坐标系中的坐标位置以及本地物体2在本地物体坐标系中的坐标位置可确定目标物体1与本地物体2之间的相对坐标关系。从而，根据本地物体2在地图坐标系中的坐标位置以及目标物体与本地物体的相对坐标关系可计算得到目标物体在地图坐标系中的坐标位置。

本发明实施例的物体的目标定位方法不仅对于固定不动的目标物体可以定位出其在地图坐标系中的坐标位置，而且对于运动过程中的目标物体也可以定位出其在地图坐标系中的实时位置。例如，对于运动中的目标物体，信号接收装置4、5和6可以根据其在不同时刻接收到的无线信号计算出不同时刻目标物体与信号接收装置4、5和6的距离，这样可以进一步计算出目标物体在不同时刻在本地物体坐标系中的实时坐标位置，并确定目标物体在不同时刻与本地物体的相对坐标关系。当本地物体在地图坐标系中的坐标位置确定时，基于不同时刻下目标物体与本地物体的相对坐标关系可以进一步计算出目标物体在地图坐标系中的实时坐标位置。

此外，如果本地物体能够获得自身在地图中的实时位置，则当物体运动时也可以定位目标物体在地图坐标系中的位置。

图3是根据本发明实施例的实现物体的目标定位方法的另一个例子。如图3所示，目标物体1上配置有信号发射装置3，本地物体2上除了配置有第一、第二和第三信号接收装置4、5和6之外，还配置有导航装置7。三个信号接收装置4、5和6具有确定的位置相对关系，例如第一信号接收装置4与第二信号接收装置5之间的距离为d_ab，第一信号接收装置4与第二信号接收装置6之间的距离为d_ac，第二信号接收装置5与第二信号接收装置6之间的距离为d_bc。在该实施例中，目标物体1和本地物体2都是运动的。

在t₀时刻，目标物体1和本地物体2分别位于某一位置。在该t₀时刻，第一信号接收装置4在本地物体坐标系中的坐标为(x_a，y_a，z_a)、第二信号接收装置5在本地物体坐标系中的坐标为(x_b，y_b，z_b)以及第三信号接收装置6在本地物体坐标系中的坐标为(x_c，y_c，z_c)。

信号接收装置4、5和6根据在该t₀时刻接收到的来自信号发射装置3的无线信号可分别计算出信号接收装置4、5和6与信号发射装置3的距离d_a0、d_b0和d_c0。进一步地，可以参照前面的公式(1)计算出在t0时目标物体1在本地物体坐标系统的坐标位置。由于信号接收装置4、5和6的位置相对关系确定，因此，基于信号接收装置4、5和6在物体坐标系中的坐标位置可确定本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置，并因而可以计算出在t₀时刻目标物体1和本地物体2的相对坐标关系。

由于本地物体2的导航装置7可以确定出本体物体2在t₀时刻在地图坐标系中的实时坐标位置，因此基于目标物体1和本地物体2的相对坐标关系以及本地物体2在地图坐标系中的实时坐标位置可以确定出目标物体1在t₀时刻在地图坐标系中的实时坐标位置。

在t₁时刻，目标物体1和本地物体2分别运动到另一位置。在t₁时刻，第一信号接收装置4、5和6在本地物体坐标系中的坐标位置与t0时刻的坐标位置相同。

信号接收装置4、5和6根据接收到的来自信号发射装置3的无线信号可分别计算出在t1时刻信号接收装置4、5和6与信号发射装置3的距离d_a1、d_b1和d_c1。进一步地，可以参照前面的公式(1)计算出在t1时刻目标物体1在本地物体坐标系的坐标位置。基于本地物体2和目标物体1在本地物体坐标系中的坐标位置可以计算出在t₁时刻目标物体1和本地物体2的相对坐标关系。

由于本地物体2的导航装置7可以确定出本体物体2在t₁时刻在地图坐标系中的实时坐标位置，因此基于目标物体1和本地物体2的相对坐标关系以及本地物体2在地图坐标系中的实时坐标位置可以确定出目标物体1在t₁时刻在地图坐标系中的实时坐标位置。

上面描述的以本地物体坐标系为基准确定目标物体1与本地物体2的相对坐标关系的实施例。在本发明的可选实施例中，还可以是导航装置7确定t0时刻本地物体2在地图坐标系中的坐标位置，然后根据导航装置7获取的本地物体2的运动姿态信息以及信号接收装置4、5和6的位置相对关系确定出信号接收装置4、5和6在t0时刻在地图坐标系中的坐标位置。例如，在t0时刻，第一信号接收装置4在地图坐标系中的坐标为(x_a0，y_a0，z_a0)，第二信号接收装置5在地图坐标系中的坐标为(x_b0，y_b0，z_b0)，第三信号接收装置6在地图坐标系中的坐标为(x_c0，y_c0，z_c0)。信号接收装置4、5和6根据接收到的来自信号发射装置3的无线信号可分别计算出信号接收装置4、5和6与信号发射装置3的距离d_a0、d_b0和d_c0。进一步地，可以参照前面的公式(1)计算出在t₀时刻目标物体1在地图坐标系中的坐标位置，实现目标物体的定位。

类似地，在t₁时刻，导航装置7可以确定出在t1时刻本地物体2在地图坐标系中的坐标位置，然后根据导航装置7在t1时刻获取的本地物体2的运动姿态信息以及信号接收装置4、5和6的位置相对关系确定出信号接收装置4、5和6在t1时刻在地图坐标系中的坐标位置。例如，第一信号接收装置4在地图坐标系中的坐标为(x_a1，y_a1，z_a1)，第二信号接收装置5在地图坐标系中的坐标为(x_b1，y_b1，z_b1)，第三信号接收装置6在地图坐标系中的坐标为(x_c1，y_c1，z_c1)。信号接收装置4、5和6根据接收到的来自信号发射装置3的无线信号可分别计算出在t1时刻信号接收装置4、5和6与信号发射装置3的距离d_a1、d_b1和d_c1。进一步地，可以根据公式(1)计算出在t₁时刻目标物体1在地图坐标系中的坐标位置，实现目标物体的定位。

图4是根据本发明一实施例的物体的目标定位系统的结构示意图。参考图4，目标定位系统包括信号发射装置110和目标定位设备。信号发射装置110，配置在目标物体10上，用于发送无线信号。目标定位设备包括配置在本地物体20上的、具有确定位置相对关系的至少三个信号接收装置210，以及配置在本地物体20上的定位模块230。每个信号接收装置210都接收目标物体的信号发射装置110发送的无线信号。定位模块230，用于根据至少三个信号接收装置210各自接收到的无线信号分别计算出目标物体10与相对应信号接收装置210的距离；根据本地物体的各信号接收装置210在本地物体坐标系中的坐标位置以及目标物体与各信号接收装置的距离确定目标物体在本地物体坐标系中的坐标位置，并确定目标物体与本地物体之间的相对坐标关系；根据本地物体20在地图坐标系中的坐标位置以及目标物体与本地物体的相对坐标关系计算出目标物体在地图坐标系中的坐标位置。可选地，定位模块230也可以是不设置在本地物体上。

本发明实施例的定位系统在目标物体为运动时也能够定位目标物体在地图坐标系中的实时坐标位置。在可选实施例中，定位模块可以根据至少三个信号接收装置在第一时刻接收到的无线信号分别计算目标物体在第一时刻与各信号接收装置的距离。然后，根据每个信号接收装置在本地物体坐标系中的坐标位置以及目标物体在第一时刻与各信号接收装置的距离确定目标物体在第一时刻在本地物体坐标系中的坐标位置，并确定目标物体在第一时刻与本地物体之间的相对坐标关系。根据本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及目标物体在第一时刻与本地物体的相对坐标关系计算出目标物体在第一时刻在地图坐标系中的实时坐标位置。

相类似地，定位模块还可以根据至少三个信号接收装置在第二时刻接收到的无线信号分别计算目标物体在第二时刻与各信号接收装置的距离。然后，根据每个信号接收装置在本地物体坐标系中的坐标位置以及目标物体第二时刻与各信号接收装置的距离确定目标物体在第二时刻在本地物体坐标系中的坐标位置，并确定目标物体在第二时刻与本地物体之间的相对坐标关系。进一步地，定位模块根据本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及目标物体第二时刻与本地物体的相对坐标关系计算出目标物体在第一时刻和第二时刻在地图坐标系中的实时坐标位置。

在图4示出的实施例中，定位模块和各信号装置是各自独立的模块。可选地，可以是每个信号接收装置都配置有一个定位模块，或者，第一、第二和第三信号接收装置中的一个配置有所述定位模块。

可选地，所述至少三个信号接收装置包括第一、第二和第三信号接收装置。定位模块根据前面描述的公式(1)来确定目标物体在物体坐标系中的坐标位置。

可选地，本地物体上还配置有导航装置，用于确定本地物体在地图坐标系中的坐标位置。

在一可选实施例中，定位模块还用于在本地物体运动时，根据在某一时刻t0目标物体与本地物体的相对坐标关系以及由所述导航装置确定的本地物体在时刻t0在地图坐标系中的坐标位置计算出目标物体在时刻t0在地图坐标系中的坐标位置。

在另一可选实施例中，定位模块还用于执行以下功能：根据各信号接收装置在本地物体坐标系中的坐标位置、各信号接收装置之间的位置相对关系，以及本地物体在地图坐标系中的坐标位置计算出各信号接收装置在地图坐标系中的坐标位置；以及，根据目标物体与各信号接收装置的距离以及各信号接收装置在地图坐标系中的坐标位置确定目标物体在地图坐标系中的坐标位置。

进一步地，定位模块还用于本地物体运动时，根据由所述导航装置确定的在时刻t0本地物体在地图坐标系中的坐标位置得到在时刻t0各信号接收装置在地图坐标系中的坐标位置，并根据在时刻t0目标物体与各信号接收装置的距离以及各信号接收装置在地图坐标系中的坐标位置确定目标物体在时刻t0在地图坐标系中的坐标位置。

本发明实施例的物体的目标定位方法，无论目标物体或者本地物体是否运动，都可以实现目标物体在地图坐标系中的定位。

尽管本发明允许许多不同形式的实施例，但说明书和附图仅详细描述了本发明的几个可能的实施例。需要理解的是，本公开应该视为对本发明原理的例示，并不是要将本发明限制为在所示例的实施例的范围内。在不脱离本发明的精神的情况下，本领域技术人员会想到许多变形，本发明的保护范围应当由所附权利要求书的内容确定。

Claims (10)

1.一种物体的目标定位方法，其中，目标物体上配置有一个信号发射装置，本地物体上配置具有确定位置相对关系的至少三个信号接收装置，所述定位方法包括以下步骤：

步骤1，本地物体的至少三个信号接收装置中的每个都接收目标物体的信号发射装置发送的无线信号；

步骤2，根据所述至少三个信号接收装置各自接收到的无线信号分别计算出目标物体与相对应信号接收装置的距离；

步骤3，根据所述至少三个信号接收装置的各信号接收装置在本地物体坐标系中的坐标位置以及目标物体与各信号接收装置的距离确定目标物体在本地物体坐标系中的坐标位置，并确定目标物体与本地物体之间的相对坐标关系；

步骤4，根据本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及目标物体与本地物体的相对坐标关系计算出目标物体在地图坐标系中的坐标位置。

2.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述至少三个信号接收装置包括第一、第二和第三信号接收装置，并且根据以下公式来确定目标物体在物体坐标系中的坐标位置：

$\left\{\begin{array}{c}{(x_r-x_a)}^2+{(y_r-y_a)}^2+{(z_r-z_a)}^2=d_a^2\\ {(x_r-x_b)}^2+{(y_r-y_b)}^2+{(z_r-z_b)}^2=d_b^2\\ {(x_r-x_c)}^2+{(y_r-y_c)}^2+{(z_r-z_c)}^2=d_c^2\end{array}\right.$

其中，(x_r，y_r，z_r)表示目标物体在本地物体坐标系中的坐标位置，(x_a，y_a，z_a)表示第一信号接收装置在本地物体坐标系中的坐标位置，d_a表示第一信号接收装置与目标物体的距离，(x_b，y_b，z_b)表示第二信号接收装置在本地物体坐标系中的坐标位置，d_b表示第二信号接收装置与目标物体的距离，(x_c，y_c，z_c)表示第三信号接收装置在本地物体坐标系中的坐标位置，d_c表示第三信号接收装置与目标物体的距离。

3.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，目标物体为运动的物体；

根据所述至少三个信号接收装置在第一时刻和第二时刻接收到的无线信号分别计算目标物体在第一时刻和第二时刻与各信号接收装置的距离；

根据各信号接收装置在本地物体坐标系中的坐标位置以及所述目标物体在第一时刻和第二时刻与各信号接收装置的距离确定目标物体在第一时刻和第二时刻在本地物体坐标系中的坐标位置，并确定目标物体在第一时刻和第二时刻与本地物体之间的相对坐标关系；

根据本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及目标物体在第一时刻和第二时刻与本地物体的相对坐标关系计算出目标物体在第一时刻和第二时刻在地图坐标系中的实时坐标位置。

4.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，本地物体上还配置有导航装置，

所述方法还包括：

步骤5，由导航装置确定本地物体在地图坐标系中的坐标位置；

其中，步骤3和步骤4可以由以下步骤替换：

步骤6，根据各信号接收装置在本地物体坐标系中的坐标位置、各信号接收装置之间的位置相对关系，以及本地物体在地图坐标系中的坐标位置计算出各信号接收装置在地图坐标系中的坐标位置；

步骤7，根据目标物体与各信号接收装置的距离以及各信号接收装置在地图坐标系中的坐标位置确定目标物体在地图坐标系中的坐标位置。

5.根据权利要求1或4所述的定位方法，其特征在于：

本地物体运动时，根据在某一时刻t0目标物体与本地物体的相对坐标关系以及由所述导航装置确定的本地物体在时刻t0在地图坐标系中的坐标位置计算出目标物体在时刻t0在地图坐标系中的坐标位置；或者，

本地物体运动时，根据由所述导航装置确定的在时刻t0本地物体在地图坐标系中的坐标位置得到在时刻t0各信号接收装置在地图坐标系中的坐标位置，并根据在时刻t0目标物体与各信号接收装置的距离以及各信号接收装置在地图坐标系中的坐标位置确定目标物体在时刻t0在地图坐标系中的坐标位置。

6.一种物体的目标定位设备，包括：

配置在本地物体上、具有确定位置相对关系的至少三个信号接收装置，每个都接收目标物体的信号发射装置发送的无线信号；

定位模块，用于执行以下功能：

根据所述至少三个信号接收装置各自接收到的无线信号分别计算出目标物体与相对应信号接收装置的距离；

根据本地物体的各信号接收装置在本地物体坐标系中的坐标位置以及目标物体与各信号接收装置的距离确定目标物体在本地物体坐标系中的坐标位置，并确定目标物体与本地物体之间的相对坐标关系；

根据本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及目标物体与本地物体的相对坐标关系计算出目标物体在地图坐标系中的坐标位置。

7.根据权利要求6所述的定位设备，其特征在于：

所述至少三个信号接收装置包括第一、第二和第三信号接收装置；

所述定位模块用于根据以下公式来确定目标物体在物体坐标系中的坐标位置：

$\left\{\begin{array}{c}{(x_r-x_a)}^2+{(y_r-y_a)}^2+{(z_r-z_a)}^2=d_a^2\\ {(x_r-x_b)}^2+{(y_r-y_b)}^2+{(z_r-z_b)}^2=d_b^2\\ {(x_r-x_c)}^2+{(y_r-y_c)}^2+{(z_r-z_c)}^2=d_c^2\end{array}\right.$

其中，(x_r，y_r，z_r)表示目标物体在本地物体坐标系中的坐标位置，(x_a，y_a，z_a)表示第一信号接收装置在本地物体坐标系中的坐标位置，d_a表示第一信号接收装置与目标物体的距离，(x_b，y_b，z_b)表示第二信号接收装置在本地物体坐标系中的坐标位置，d_b表示第二信号接收装置与目标物体的距离，(x_c，y_c，z_c)表示第三信号接收装置在本地物体坐标系中的坐标位置，d_c表示第三信号接收装置与目标物体的距离。

8.根据权利要求6所述的定位设备，其特征在于，目标物体为运动的物体；

所述定位模块还用于执行以下功能：

根据所述至少三个信号接收装置在第一时刻和第二时刻接收到的无线信号分别计算目标物体在第一时刻和第二时刻与各信号接收装置的距离；

根据各信号接收装置在本地物体坐标系中的坐标位置以及所述目标物体在第一时刻和第二时刻与各信号接收装置的距离确定目标物体在第一时刻和第二时刻在本地物体坐标系中的坐标位置，并确定目标物体在第一时刻和第二时刻与本地物体之间的相对坐标关系；

根据本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及目标物体在第一时刻和第二时刻与本地物体的相对坐标关系计算出目标物体在第一时刻和第二时刻在地图坐标系中的实时坐标位置。

9.根据权利要求6所述的定位设备，其特征在于：

所述定位设备还包括配置在本地物体上的导航装置，用于确定本地物体在地图坐标系中的坐标位置；

所述定位模块还用于执行以下功能：

根据各信号接收装置在本地物体坐标系中的坐标位置、各信号接收装置之间的位置相对关系，以及本地物体在地图坐标系中的坐标位置计算出各信号接收装置在地图坐标系中的坐标位置；

根据目标物体与各信号接收装置的距离以及各信号接收装置在地图坐标系中的坐标位置确定目标物体在地图坐标系中的坐标位置。

10.根据权利要求6或9所述的定位设备，其特征在于，所述定位模块还用于在本地物体运动时，根据在某一时刻t0目标物体与本地物体的相对坐标关系以及由所述导航装置确定的本地物体在时刻t0在地图坐标系中的坐标位置计算出目标物体在时刻t0在地图坐标系中的坐标位置；或者，

本地物体运动时，根据由所述导航装置确定的在时刻t0本地物体在地图坐标系中的坐标位置得到在时刻t0各信号接收装置在地图坐标系中的坐标位置，并根据在时刻t0目标物体与各信号接收装置的距离以及各信号接收装置在地图坐标系中的坐标位置确定目标物体在时刻t0在地图坐标系中的坐标位置。