CN104457742A - 物体的目标定位方法及定位设备 - Google Patents

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CN104457742A CN201410742410.3A CN201410742410A CN104457742A CN 104457742 A CN104457742 A CN 104457742A CN 201410742410 A CN201410742410 A CN 201410742410A CN 104457742 A CN104457742 A CN 104457742A
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Abstract

本发明公开了一种物体的目标定位方法，本地物体上配置有信号接收装置和导航装置，目标物体上配置有信号发射装置，所述定位方法包括：由所述信号接收装置在物体运动过程中的至少三个时刻接收到目标物体的信号发射装置发射的无线信号；由导航装置确定所述至少三个时刻中各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置；根据所述接收到的无线信号计算出所述至少三个时刻中各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离；以及，根据各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离计算出目标物体在地图坐标系中的坐标位置。本发明还公开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。
发明内容
针对上述技术问题，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，本地物体上配置有信号接收装置和运动测量传感器，目标物体上配置有信号发射装置，所述定位方法包括：
由所述信号接收装置在物体运动过程中的至少三个时刻接收到目标物体的信号发射装置发射的无线信号；
由所述运动测量传感器确定所述至少三个时刻中各时刻本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置，并根据各时刻本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置和本地物体在地图坐标系中的初始坐标位置确定各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置；
根据所接收到的无线信号计算出所述至少三个时刻中各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离；
根据各时刻本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离计算出目标物体在本地物体坐标系中的坐标位置；
根据目标物体在本地物体坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置确定各时刻目标物体和本地物体之间的相对坐标关系。
根据各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体和目标物体之间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，所述至少三个时刻包括三个时刻t0、t1和t2。所述定位方法中，根据所接收到的无线信号分别计算出所述至少三个时刻中各时刻本体物体与目标物体的信号发射装置的距离，包括：根据在t0时刻接收到的第一无线信号计算出本地物体在t0时刻与信号发射装置的距离；根据在t1时刻接收到的第二无线信号计算出本地物体在t1时刻与信号发射装置的距离；以及根据在t2时刻接收到的第三无线信号计算出本地物体在t2时刻与信号发射装置的距离。
可选地，根据各时刻本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离计算出目标物体在本地物体坐标系中的坐标位置，包括：
根据以下公式来确定目标物体的信号发射装置在本地物体坐标系中的坐标位置：
( x r - x 0 ) 2 + ( y r - y 0 ) 2 + ( z r - z 0 ) 2 = d 0 2 ( x r - x 1 ) 2 + ( y r - y 1 ) 2 + ( z r - z 1 ) 2 = d 1 2 ( x r - x 2 ) 2 + ( y r - y 2 ) 2 + ( z r - z 2 ) 2 = d 2 2
其中，(xr，yr，zr)表示目标物体的信号发射装置在本地物体坐标系中的坐标位置，(x0，y0，z0)表示本地物体在t0时刻在本地物体坐标系中的坐标位置，d0表示在t0时刻本地物体与信号发射装置的距离，(x1，y1，z1)表示本地物体在t1时刻在本地物体坐标系中的坐标位置，d1表示在t1时刻本地物体与信号发射装置的距离，(x2，y2，z2)表示本地物体在t2时刻在物体坐标系中的坐标位置，d2表示在t2时刻本地物体与信号发射装置的距离。
根据本发明的另一方面，提供了一种物体的目标定位方法，其中，本地物体上配置有信号接收装置和导航装置，目标物体上配置有信号发射装置，所述定位方法包括：
由所述信号接收装置在物体运动过程中的至少三个时刻接收到目标物体的信号发射装置发射的无线信号；
由导航装置确定所述至少三个时刻中各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置；
根据所述接收到的无线信号计算出所述至少三个时刻中各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离；
根据各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离计算出目标物体在地图坐标系中的坐标位置。
可选地，所述至少三个时刻包括三个时刻t0、t1和t2。所述定位方法中，根据各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离计算出目标物体在地图坐标系中的坐标位置包括：
根据以下公式来确定目标物体的信号发射装置在地图坐标系中的坐标位置：
( x r - x 0 ) 2 + ( y r - y 0 ) 2 + ( z r - z 0 ) 2 = d 0 2 ( x r - x 1 ) 2 + ( y r - y 1 ) 2 + ( z r - z 1 ) 2 = d 1 2 ( x r - x 2 ) 2 + ( y r - y 2 ) 2 + ( z r - z 2 ) 2 = d 2 2
其中，(xr，yr，zr)表示目标物体的信号发射装置在地图坐标系中的坐标位置，(x0，y0，z0)表示本地物体在t0时刻在地图坐标系中的坐标位置，d0表示在t0时刻本地物体与信号发射装置的距离，(x1，y1，z1)表示本地物体在t1时刻在地图坐标系中的坐标位置，d1表示在t1时刻本地物体与信号发射装置的距离，(x2，y2，z2)表示本地物体在t2时刻在地图坐标系中的坐标位置，d2表示在t2时刻本地物体与信号发射装置的距离。
根据本发明的又一方面，提供了一种物体的目标定位设备，包括：
信号接收装置，配置在本地物体上，用于在本地物体运动过程中，在至少三个时刻接收目标物体的信号发射装置发射的无线信号；
运动测量传感器，配置在本地物体上，用于确定所述至少三个时刻中各时刻本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置；
定位模块，用于执行以下功能：
根据各时刻本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置和本地物体在地图坐标系中的初始坐标位置确定各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置；
根据所接收到的无线信号计算出所述至少三个时刻中各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离；
根据各时刻本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离计算出目标物体在本地物体坐标系中的坐标位置；
根据目标物体在本地物体坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置确定各时刻目标物体和本地物体之间的相对坐标关系；以及，
根据各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体和目标物体之间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，所述至少三个时刻包括三个时刻t0、t1和t2。所述定位模块根据各时刻本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置的距离计算出目标物体在本地物体坐标系中的坐标位置包括：根据以下公式来确定目标物体的信号发射装置在本地物体坐标系中的坐标位置：
( x r - x 0 ) 2 + ( y r - y 0 ) 2 + ( z r - z 0 ) 2 = d 0 2 ( x r - x 1 ) 2 + ( y r - y 1 ) 2 + ( z r - z 1 ) 2 = d 1 2 ( x r - x 2 ) 2 + ( y r - y 2 ) 2 + ( z r - z 2 ) 2 = d 2 2
其中，(xr，yr，zr)表示目标物体的信号发射装置在本地物体坐标系中的坐标位置，(x0，y0，z0)表示本地物体在t0时刻在本地物体坐标系中的坐标位置，d0表示在t0时刻本地物体与信号发射装置的距离，(x1，y1，z1)表示本地物体在t1时刻在本地物体坐标系中的坐标位置，d1表示在t1时刻本地物体与信号发射装置的距离，(x2，y2，z2)表示本地物体在t2时刻在物体坐标系中的坐标位置，d2表示在t2时刻本地物体与信号发射装置的距离。
根据本发明的又一方面，还提供了一种物体的目标定位设备，包括：
信号接收装置，配置在本地物体上，用于在本地物体运动过程中，在至少三个时刻接收目标物体的信号发射装置发射的无线信号；
导航装置，配置在本地物体上，用于确定所述至少三个时刻中各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置；
定位模块，用于执行以下功能：根据所述接收到的无线信号计算出所述至少三个时刻中各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离；以及，根据各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离计算出目标物体在地图坐标系中的坐标位置。
可选地，所述至少三个时刻包括三个时刻t0、t1和t2。所述定位模块根据各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离计算出目标物体在地图坐标系中的坐标位置包括：
根据以下公式来确定目标物体的信号发射装置在地图坐标系中的坐标位置：
( x r - x 0 ) 2 + ( y r - y 0 ) 2 + ( z r - z 0 ) 2 = d 0 2 ( x r - x 1 ) 2 + ( y r - y 1 ) 2 + ( z r - z 1 ) 2 = d 1 2 ( x r - x 2 ) 2 + ( y r - y 2 ) 2 + ( z r - z 2 ) 2 = d 2 2
其中，(xr，yr，zr)表示目标物体的信号发射装置在地图坐标系中的坐标位置，(x0，y0，z0)表示本地物体在t0时刻在地图坐标系中的坐标位置，d0表示在t0时刻本地物体与信号发射装置的距离，(x1，y1，z1)表示本地物体在t1时刻在地图坐标系中的坐标位置，d1表示在t1时刻本地物体与信号发射装置的距离，(x2，y2，z2)表示本地物体在t2时刻在地图坐标系中的坐标位置，d2表示在t2时刻本地物体与信号发射装置的距离。
可选地，所述定位模块设置在所述信号接收装置内，或者，所述定位模块和所述信号接收装置各自是单独的模块。
本发明实施例利用本地物体至少三个时刻在本地物体或地图坐标系中的坐标位置以及所述至少三个时刻中各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置的距离可以确定目标物体的信号发射装置在地图坐标系中的坐标位置，即确定了目标物体在地图坐标系中的坐标位置，从而可以实现目标物体的定位。
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是根据本发明一实施例的物体的目标定位方法的流程示意图。
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。
图5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。其中，本地物体上配置有信号接收装置和运动测量传感器，目标物体上配置有信号发射装置。如图1所示，该定位方法包括：
S101，由所述信号接收装置在物体运动过程中的至少三个时刻接收到目标物体的信号发射装置发射的无线信号；
S102，由所述运动测量传感器确定所述至少三个时刻中各时刻本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置；
S103，根据各时刻本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置和本地物体在地图坐标系中的初始坐标位置确定各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置；
S104，根据所接收到的无线信号计算出所述至少三个时刻中各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离；
S105，根据各时刻本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离计算出目标物体在本地物体坐标系中的坐标位置；
S106，根据目标物体在本地物体坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置确定各时刻目标物体和本地物体之间的相对坐标关系。
S107，根据各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体和目标物体之间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。
下面以信号接收装置接收三个时刻的无线信号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本身携带有运动测量传感器5，用来实时计算本地物体2的位置和姿态从而确定本地物体2在t0时刻在本地物体坐标系中的坐标位置(x0，y0，z0)、在t1时刻在本地物体坐标系中的坐标位置(x1，y1，z1)以及在t2时刻在本地物体坐标系中的坐标位置(x2，y2，z2)。可选地，首先定义本地物体在物体坐标系中的初始位置，然后可以根据运动测量传感器5获得的位置和姿态信息确定各时刻本地物体在物体坐标系中的坐标位置。
进一步地，根据本地物体2的信号接收装置4在t0时刻接收到的第一无线信号计算出t0时刻本地物体2与位于目标物体1上的信号发射装置3的距离d0，根据在t1时刻接收到的第二无线信号计算出t1时刻本地物体2与信号发射装置3的距离d1；以及根据在t2时刻接收到的第三无线信号计算出在t2时刻本地物体2与信号发射装置3的距离d2。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，根据本地物体2分别在t0、t1和t2时刻在本地物体坐标系中的坐标位置以及与信号发射装置3的距离计算出信号发射装置在本地物体坐标系中的坐标位置，其中通过以下公式来确定信号发射装置3在物体坐标系中的坐标位置：
( x r - x 0 ) 2 + ( y r - y 0 ) 2 + ( z r - z 0 ) 2 = d 0 2 ( x r - x 1 ) 2 + ( y r - y 1 ) 2 + ( z r - z 1 ) 2 = d 1 2 ( x r - x 2 ) 2 + ( y r - y 2 ) 2 + ( z r - z 2 ) 2 = d 2 2
其中，(xr，yr，zr)表示信号发射装置2在本地物体坐标系中的坐标位置，(x0，y0，z0)表示本地物体2在t0时刻在本地物体坐标系中的坐标位置，d0表示在t0时刻本地物体2与信号发射装置3的距离，(x1，y1，z1)表示本地物体2在t1时刻在本地物体坐标系中的坐标位置，d1表示在t1时刻本地物体2与信号发射装置3的距离，(x2，y2，z2)表示本地物体2在t2时刻在本地物体坐标系中的坐标位置，d2表示在t2时刻本地物体2与信号发射装置3的距离。
然后，根据信号发射装置3在本地物体坐标系中的坐标位置(xr，yr，zr)以及本地物体2在t0时刻在物体坐标系中的坐标位置(x0，y0，z0)、在t1时刻在物体坐标系中的坐标位置(x1，y1，z1)、在t2时刻在物体坐标系中的坐标位置(x2，y2，z2)可以确定在t0时刻目标物体1的信号发射装置3和本地物体2之间的相对坐标关系、在t1时刻目标物体1的信号发射装置3和本地物体2之间的相对坐标关系以及在t1时刻目标物体1的信号发射装置3和本地物体2之间的相对坐标关系。
由于可以预先下载并存储地图到物体上，因此本地物体2在地图坐标系中的初始坐标位置是已知的，因此可以根据运动测量传感器5获得的本地物体2在t0时刻、t1时刻和t2时刻的位置和姿态信息，确定本地物体2在t0时刻、t1时刻和t2时刻在地图坐标系中的位置。根据t0时刻、t1时刻和t2时刻本地物体2在地图坐标系中的实时坐标位置以及本地物体2和信号发射装置3之间的相对坐标关系计算出目标物体1在地图坐标系中的坐标位置。
需要说明的是，为了清楚说明以便本领域技术人员充分理解本发明的技术方案，以上实施例仅利用了物体运动过程中的3个时刻来实现物体的定位。应当理解的是，本发明实施例不仅限于利用3个时刻，也可以是利用物体运动过程中的4个时刻、5个时刻等来实现物体的定位。
图3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。其中，本地物体上配置有信号接收装置和导航装置，目标物体上配置有信号发射装置。如图3所示，该定位方法包括：
S301，由所述信号接收装置在物体运动过程中的至少三个时刻接收到目标物体的信号发射装置发射的无线信号；
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。
S302，由导航装置确定所述至少三个时刻中各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置；
S303，根据所接收到的无线信号计算出所述至少三个时刻中各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离；
S304，根据各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离计算出目标物体在地图坐标系中的坐标位置。
可选地，所述至少三个时刻包括三个时刻t0、t1和t2。根据各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离计算出目标物体在地图坐标系中的坐标位置包括：
根据以下公式来确定目标物体的信号发射装置在地图坐标系中的坐标位置：
( x r - x 0 ) 2 + ( y r - y 0 ) 2 + ( z r - z 0 ) 2 = d 0 2 ( x r - x 1 ) 2 + ( y r - y 1 ) 2 + ( z r - z 1 ) 2 = d 1 2 ( x r - x 2 ) 2 + ( y r - y 2 ) 2 + ( z r - z 2 ) 2 = d 2 2
其中，(xr，yr，zr)表示目标物体的信号发射装置在地图坐标系中的坐标位置，(x0，y0，z0)表示本地物体在t0时刻在地图坐标系中的坐标位置，d0表示在t0时刻本地物体与信号发射装置的距离，(x1，y1，z1)表示本地物体在t1时刻在地图坐标系中的坐标位置，d1表示在t1时刻本地物体与信号发射装置的距离，(x2，y2，z2)表示本地物体在t2时刻在地图坐标系中的坐标位置，d2表示在t2时刻本地物体与信号发射装置的距离。
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。如图4所示，该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，用于发射无线信号。目标定位设备包括信号接收装置210、运动测量传感器230和定位模块250。
信号接收装置210，配置在本地物体20上，用于在本地物体20运动过程中，在至少三个时刻接收信号发射装置110发射的无线信号。运动测量传感器230，配置在本地物体20上，用于确定所述至少三个时刻中各时刻本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置。定位模块250，配置在本地物体20上，用于执行以下功能：根据各时刻本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置和本地物体在地图坐标系中的初始坐标位置确定各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置；根据所接收到的无线信号计算出所述至少三个时刻中各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离；根据各时刻本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离计算出目标物体在本地物体坐标系中的坐标位置；根据目标物体在本地物体坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置确定各时刻目标物体和本地物体之间的相对坐标关系；以及，根据各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体和目标物体之间的相对坐标关系计算出目标物体在地图坐标系中的实时坐标位置。可选地，定位模块230也可以是不设置在本地物体上。
可选地，所述至少三个时刻包括三个时刻t0、t1和t2。定位模块250根据以下公式来确定目标物体10的信号发射装置110在本地物体坐标系中的坐标位置：
( x r - x 0 ) 2 + ( y r - y 0 ) 2 + ( z r - z 0 ) 2 = d 0 2 ( x r - x 1 ) 2 + ( y r - y 1 ) 2 + ( z r - z 1 ) 2 = d 1 2 ( x r - x 2 ) 2 + ( y r - y 2 ) 2 + ( z r - z 2 ) 2 = d 2 2
其中，(xr，yr，zr)表示目标物体的信号发射装置在本地物体坐标系中的坐标位置，(x0，y0，z0)表示本地物体在t0时刻在本地物体坐标系中的坐标位置，d0表示在t0时刻本地物体与信号发射装置的距离，(x1，y1，z1)表示本地物体在t1时刻在本地物体坐标系中的坐标位置，d1表示在t1时刻本地物体与信号发射装置的距离，(x2，y2，z2)表示本地物体在t2时刻在物体坐标系中的坐标位置，d2表示在t2时刻本地物体与信号发射装置的距离。
本发明实施例利用本地物体至少三个时刻在本地物体坐标系中的坐标位置以及所述至少三个时刻中各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置的距离可以确定信号发射装置在本地物体坐标系中的坐标位置，从而可以得到各时刻本地物体与信号发射装置之间的相对坐标关系。由于各时刻本地物体在地图中的坐标位置是已知的，因此可以基于相对坐标关系得到各时刻目标物体在地图中的坐标位置，实现目标物体的定位。
图5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。如图5所示，该目标定位系统包括信号发射装置110和目标定位设备。信号发射装置配置在目标物体10上，用于发射无线信号。目标定位设备包括信号接收装置210、导航装置232和定位模块250。信号接收装置210，配置在本地物体20上，用于在本地物体20运动过程中，在至少三个时刻接收信号发射装置110发射的无线信号。导航装置232，配置在本地物体上，用于确定所述至少三个时刻中各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置。定位模块250，配置在本地物体20上，用于执行以下功能：根据所述接收到的无线信号计算出所述至少三个时刻中各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离；以及，根据各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离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250也可以是不设置在本地物体上。
可选地，所述至少三个时刻包括三个时刻t0、t1和t2。定位模块250根据各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离计算出目标物体在地图坐标系中的坐标位置包括：根据以下公式来确定目标物体的信号发射装置在地图坐标系中的坐标位置：
( x r - x 0 ) 2 + ( y r - y 0 ) 2 + ( z r - z 0 ) 2 = d 0 2 ( x r - x 1 ) 2 + ( y r - y 1 ) 2 + ( z r - z 1 ) 2 = d 1 2 ( x r - x 2 ) 2 + ( y r - y 2 ) 2 + ( z r - z 2 ) 2 = d 2 2
其中，(xr，yr，zr)表示目标物体的信号发射装置在地图坐标系中的坐标位置，(x0，y0，z0)表示本地物体在t0时刻在地图坐标系中的坐标位置，d0表示在t0时刻本地物体与信号发射装置的距离，(x1，y1，z1)表示本地物体在t1时刻在地图坐标系中的坐标位置，d1表示在t1时刻本地物体与信号发射装置的距离，(x2，y2，z2)表示本地物体在t2时刻在地图坐标系中的坐标位置，d2表示在t2时刻本地物体与信号发射装置的距离。
可选地，所述定位模块设置在所述信号接收装置内，或者，所述定位模块和信号接收装置各自是单独的模块。
本发明实施例利用本地物体至少三个时刻在本地物体坐标系中的坐标位置以及所述至少三个时刻中各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置的距离可以确定信号发射点在物体坐标系中的坐标位置，从而可以得到物体与信号发射点之间的相对坐标关系。由于信号发射点在地图中的坐标位置已知，因此可以基于相对坐标关系得到各时刻物体在地图中的实时坐标位置，实现物体定位。本发明实施例无需知道3个不同无线信号发射点在地图中的位置，也无需接收来自3个不同信号发射点的无线信号。
本发明实施例利用本地物体至少三个时刻在地图坐标系中的坐标位置以及所述至少三个时刻中各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置的距离可以确定信号发射装置在地图坐标系中的坐标位置，实现目标物体的定位。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。
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，本地物体上配置有信号接收装置和运动测量传感器，目标物体上配置有信号发射装置，所述定位方法包括：
由所述信号接收装置在物体运动过程中的至少三个时刻接收到目标物体的信号发射装置发射的无线信号；
由所述运动测量传感器确定所述至少三个时刻中各时刻本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置，并根据各时刻本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置和本地物体在地图坐标系中的初始坐标位置确定各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置；
根据所接收到的无线信号计算出所述至少三个时刻中各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离；
根据各时刻本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离计算出目标物体在本地物体坐标系中的坐标位置；
根据目标物体在本地物体坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置确定各时刻目标物体和本地物体之间的相对坐标关系。
根据各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体和目标物体之间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：
所述至少三个时刻包括三个时刻t0、t1和t2；
根据所接收到的无线信号分别计算出所述至少三个时刻中各时刻本体物体与目标物体的信号发射装置的距离，包括：根据在t0时刻接收到的第一无线信号计算出本地物体在t0时刻与信号发射装置的距离；根据在t1时刻接收到的第二无线信号计算出本地物体在t1时刻与信号发射装置的距离；以及根据在t2时刻接收到的第三无线信号计算出本地物体在t2时刻与信号发射装置的距离。
3.根据权利要求2所述的定位方法，其特征在于，根据各时刻本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离计算出目标物体在本地物体坐标系中的坐标位置，包括：
根据以下公式来确定目标物体的信号发射装置在本地物体坐标系中的坐标位置：
( x r - x 0 ) 2 + ( y r - y 0 ) 2 + ( z r - z 0 ) 2 = d 0 2 ( x r - x 1 ) 2 + ( y r - y 1 ) 2 + ( z r - z 1 ) 2 = d 1 2 ( x r - x 2 ) 2 + ( y r - y 2 ) 2 + ( z r - z 2 ) 2 = d 2 2
其中，(xr，yr，zr)表示目标物体的信号发射装置在本地物体坐标系中的坐标位置，(x0，y0，z0)表示本地物体在t0时刻在本地物体坐标系中的坐标位置，d0表示在t0时刻本地物体与信号发射装置的距离，(x1，y1，z1)表示本地物体在t1时刻在本地物体坐标系中的坐标位置，d1表示在t1时刻本地物体与信号发射装置的距离，(x2，y2，z2)表示本地物体在t2时刻在物体坐标系中的坐标位置，d2表示在t2时刻本地物体与信号发射装置的距离。
4.一种物体的目标定位方法，其中，本地物体上配置有信号接收装置和导航装置，目标物体上配置有信号发射装置，所述定位方法包括：
由所述信号接收装置在物体运动过程中的至少三个时刻接收到目标物体的信号发射装置发射的无线信号；
由导航装置确定所述至少三个时刻中各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置；
根据所述接收到的无线信号计算出所述至少三个时刻中各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离；
根据各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离计算出目标物体在地图坐标系中的坐标位置。
5.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述至少三个时刻包括三个时刻t0、t1和t2；
根据各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离计算出目标物体在地图坐标系中的坐标位置包括：
根据以下公式来确定目标物体的信号发射装置在地图坐标系中的坐标位置：
( x r - x 0 ) 2 + ( y r - y 0 ) 2 + ( z r - z 0 ) 2 = d 0 2 ( x r - x 1 ) 2 + ( y r - y 1 ) 2 + ( z r - z 1 ) 2 = d 1 2 ( x r - x 2 ) 2 + ( y r - y 2 ) 2 + ( z r - z 2 ) 2 = d 2 2
其中，(xr，yr，zr)表示目标物体的信号发射装置在地图坐标系中的坐标位置，(x0，y0，z0)表示本地物体在t0时刻在地图坐标系中的坐标位置，d0表示在t0时刻本地物体与信号发射装置的距离，(x1，y1，z1)表示本地物体在t1时刻在地图坐标系中的坐标位置，d1表示在t1时刻本地物体与信号发射装置的距离，(x2，y2，z2)表示本地物体在t2时刻在地图坐标系中的坐标位置，d2表示在t2时刻本地物体与信号发射装置的距离。
6.一种物体的目标定位设备，包括：
信号接收装置，配置在本地物体上，用于在本地物体运动过程中，在至少三个时刻接收目标物体的信号发射装置发射的无线信号；
运动测量传感器，配置在本地物体上，用于确定所述至少三个时刻中各时刻本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置；
定位模块，用于执行以下功能：
根据各时刻本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置和本地物体在地图坐标系中的初始坐标位置确定各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置；
根据所接收到的无线信号计算出所述至少三个时刻中各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离；
根据各时刻本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离计算出目标物体在本地物体坐标系中的坐标位置；
根据目标物体在本地物体坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置确定各时刻目标物体和本地物体之间的相对坐标关系；以及，
根据各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体和目标物体之间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：
所述至少三个时刻包括三个时刻t0、t1和t2；
所述定位模块根据各时刻本地物体在本地物体坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置的距离计算出目标物体在本地物体坐标系中的坐标位置包括：
根据以下公式来确定目标物体的信号发射装置在本地物体坐标系中的坐标位置：
( x r - x 0 ) 2 + ( y r - y 0 ) 2 + ( z r - z 0 ) 2 = d 0 2 ( x r - x 1 ) 2 + ( y r - y 1 ) 2 + ( z r - z 1 ) 2 = d 1 2 ( x r - x 2 ) 2 + ( y r - y 2 ) 2 + ( z r - z 2 ) 2 = d 2 2
其中，(xr，yr，zr)表示目标物体的信号发射装置在本地物体坐标系中的坐标位置，(x0，y0，z0)表示本地物体在t0时刻在本地物体坐标系中的坐标位置，d0表示在t0时刻本地物体与信号发射装置的距离，(x1，y1，z1)表示本地物体在t1时刻在本地物体坐标系中的坐标位置，d1表示在t1时刻本地物体与信号发射装置的距离，(x2，y2，z2)表示本地物体在t2时刻在物体坐标系中的坐标位置，d2表示在t2时刻本地物体与信号发射装置的距离。
8.一种物体的目标定位设备，包括：
信号接收装置，配置在本地物体上，用于在本地物体运动过程中，在至少三个时刻接收目标物体的信号发射装置发射的无线信号；
导航装置，配置在本地物体上，用于确定所述至少三个时刻中各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置；
定位模块，用于执行以下功能：
根据所述接收到的无线信号计算出所述至少三个时刻中各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离；
根据各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离计算出目标物体在地图坐标系中的坐标位置。
9.根据权利要求8所述的定位设备，其特征在于，所述至少三个时刻包括三个时刻t0、t1和t2；
所述定位模块根据各时刻本地物体在地图坐标系中的坐标位置以及各时刻本地物体与目标物体的信号发射装置之间的距离计算出目标物体在地图坐标系中的坐标位置包括：
根据以下公式来确定目标物体的信号发射装置在地图坐标系中的坐标位置：
( x r - x 0 ) 2 + ( y r - y 0 ) 2 + ( z r - z 0 ) 2 = d 0 2 ( x r - x 1 ) 2 + ( y r - y 1 ) 2 + ( z r - z 1 ) 2 = d 1 2 ( x r - x 2 ) 2 + ( y r - y 2 ) 2 + ( z r - z 2 ) 2 = d 2 2
其中，(xr，yr，zr)表示目标物体的信号发射装置在地图坐标系中的坐标位置，(x0，y0，z0)表示本地物体在t0时刻在地图坐标系中的坐标位置，d0表示在t0时刻本地物体与信号发射装置的距离，(x1，y1，z1)表示本地物体在t1时刻在地图坐标系中的坐标位置，d1表示在t1时刻本地物体与信号发射装置的距离，(x2，y2，z2)表示本地物体在t2时刻在地图坐标系中的坐标位置，d2表示在t2时刻本地物体与信号发射装置的距离。
10.根据权利要求6或8所述的定位设备，其特征在于，所述定位模块设置在所述信号接收装置内，或者，所述定位模块和所述信号接收装置各自是单独的模块。
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