CN105849580A - 用于在没有gps类型系统的情况下地理定位通信对象的机群的方法 - Google Patents

Abstract

本发明主要涉及一种用于定位组成机群的通信对象(O1‑ON)的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：i‑限定绝对参照系，在所述绝对参照系中限定通信对象(O1‑ON)的位置的坐标；ii‑通过至少三个位置(P1‑P3)在所述绝对参照系中的坐标来限定所述至少三个位置；iii‑使先前限定的位置(P1‑P3)与被称为参照对象的三个通信对象(O1‑O3)相关联；iv‑使所述参照对象(O1‑O3)中的至少一个检测另外两个参照对象；v‑通过所述参照对象(O1‑O3)中的至少一个测量从所述参照对象(O1‑O3)中的至少一个到另外两个参照对象的距离；vi‑测量从至少两个参照对象(O1‑O3)到第四通信对象(O4)的距离，从参照对象到待定位的对象(O4)的远点的几何位置被称为所论述的参照对象的轨道(Orb1‑Orb3)；以及vii‑通过至少一个通信对象(O1‑O3)，根据先前建立的所述至少两个轨道(Orb1‑Orb3)和使所述三个参照对象分离的距离中的至少一个距离来定位所述第四通信对象(O4)。

Description

用于在没有GPS类型系统的情况下 地理定位通信对象的机群的方法

本发明涉及一种用于在不使用GPS类型系统(“全球定位系统”)的情况下地理定位通信对象的机群(fleet)的方法。本发明寻找定位在有限但可能移动的区域中的人和设备的特别有利应用。例如，本发明可以由用于不仅定位它们自身而且彼此相对定位的工作小组的成员使用。

已知可以通过客户端装置(待定位的对象)与集中式服务器(地理定位对象的系统，诸如对地静止卫星)之间的通信执行地理定位。GPS系统按该方式工作。

然而，在定位移动有限区域中的人和设备的环境下，在与外部的数据交换被禁止时，包括集中式服务器的系统不满足对前述问题的约束。

而且，集中化定位系统涉及根据星形结构发送信号(在待定位的每个对象与位置服务器之间发送信号)。这种发送结构要求解决关于存在障碍物的问题，障碍物可能妨碍或阻挡待定位的对象与服务器之间的信号发送。

另外，当待定位的每个对象要求获知它们的对方在有限区域中的相对位置时，为星形结构的数据发送要求存在用于在待定位的对象之间中继数据的服务器。当环境禁止与包含待定位的所有对象的有限区域之外的点的任何交换时，基于客户端与服务器之间的GPS类型交换的定位系统不满足该需要。

传统GPS类型定位系统例如不完美地允许定位具有相同纬度和经度但是具有不同高度的两个点，致使其很难定位例如建筑物的不同楼层上的具有相同坐标的两个对象。

本发明旨在通过提出用于在没有与包含待定位的对象的区域之外的点的数据交换并且不管点的机群的空间组织(二维或三维)如何来定位对象的分散式方法，有效地解决现有地理定位系统的缺陷。

更特别地，本发明涉及一种用于定位通信对象的机群的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

i-限定绝对参照系，在所述绝对参照系中将限定通信对象的位置坐标，

ii-通过至少三个位置在所述绝对参照系中的坐标来限定所述至少三个位置，

iii-使以上限定的位置与所谓参照对象的三个通信对象相关联，

iv-通过所述参照对象中的至少一个来检测另外两个参照对象，

v-通过所述参照对象中的至少一个来测量所述参照对象中的至少一个离另外两个参照对象的距离，

vi-测量至少两个参照对象离第四通信对象的距离，参照对象离待定位的对象的远点的几何轨迹被称为所涉及的参照对象的轨道，以及

vii-通过至少一个通信对象，根据至少两个先前建立的轨道和所述三个参照对象之间的距离中的至少一个距离来定位所述第四通信对象。

根据一个实施方式，当实现用于定位所述第四对象的所述方法时，将限定仅被用于定位所述对象的所述参照对象的位置，在定位所述待定位的通信对象之前和/或之后，所述参照对象的位置可能保持未知。

根据一个实施方式，所述三个参照对象中的所谓定位对象的至少一个通信对象定位所述第四通信对象。

根据一个实施方式，定位对象从另外两个参照地理定位对象接收所述待定位的对象与这两个参照地理定位对象中的每个之间的距离。

根据一个实施方式，通过计算可以从所述三个参照对象中的两个的视点放置所述待定位的对象的至少两个轨道的相交部分来获取所述位置。

根据一个实施方式，在对象在平面中的机群的情况下，所述三个参照对象中的两个的轨道的相交部分包括两个点，与所述待定位的对象的位置对应的点的选择是所述两个点中的离第三参照对象的距离最接近所述第三对象的轨道的半径的值的点。

根据一个实施方式，在具有不同高度的对象的机群的情况下，可以从所述三个参照对象中的两个对象的视点放置所述待定位的对象的几何轨迹是球面，所述两个球面的相交部分是等分半圆锥(nappe)，所述等分半圆锥中的与所述待定位的对象的位置对应的点的选择是所述等分半圆锥的那些点中的离第三参照对象的距离最接近所述第三参照对象的轨道的半径的值的点。

根据一个实施方式，所述三个所计算的轨道中的至少两个利用相对不确定性被测量，所述方法包括以下步骤：约束最小化至少两个轨道的相交部分中的点离所述第三参照对象的距离与所述点离所述第三参照对象的距离的值之间的差。

根据一个实施方式，在对象在平面中的机群的情况下，所述约束最小化的方法中的一个包括：针对形成所述待定位的对象的潜在位置的每个环，计算居中圆的相交部分，所述居中圆的半径被限定为测量半径的历史平均值，例外值被排除。

根据一个实施方式，通过使用以下迭代方法来排除例外值，所述迭代方法包括：

-根据用于估计离所述待定位的对象的距离的测量来计算绝对平均半径，

-通过考虑根据允许关联测量的信号质量被分配给每个测量的权重，来排除其标准偏差大于阈值的测量，以及

-基于剩余值重新计算相对平均半径。

根据一个实施方式，所述方法包括用于消除用于开始动态定位所述机群的处理的参照对象的迭代处理。

根据一个实施方式，通过所述第四定位对象和所述参照对象中的两个来执行第五通信对象的定位。

在一个实施方式中，根据仅一个参照对象和其位置已知的所述第四和第五通信对象来执行第六通信对象的定位。

根据一个实施方式，通过与最初被用于开始所述方法的所述参照对象不同的所有或一些对象执行随后通信对象的定位，所述所有或一些对象的坐标被已知并且优先属于最新定位对象。

根据一个实施方式，当所述第四通信对象的潜在位置在由针对所述机群的通信对象的最大检测范围限定的检测区之外时，根据通过仅两个参照通信对象进行的测量来定位所述第四通信对象。

根据一个实施方式，所述机群的长度大于所述通信对象的检测范围，给定通信对象与其周围环境中的通信对象交换身份数据和位置数据，所述给定对象的周围环境中的所述对象然后将所述数据中继至它们的周围环境中的所有通信对象等，直到所述机群中的每个通信对象已经获知所述机群中的所有通信对象为止。

根据一个实施方式，所述方法包括以下步骤：根据采样间隔确定所述机群中的通信对象的轨迹，所述采样间隔被限定为初始时刻与最终时刻之间的时间间隔，在所述采样间隔期间，当将计算其轨迹被寻找的所述通信对象的位置时，将时间采样成M个时刻。

根据一个实施方式，所述定位对象从由最大检测范围限定的其检测区中的对象接收所述机群中的其它对象和它们的位置的知识，确定在它们中的能够在所涉及的采样时刻测量它们离其轨迹将被确定的对象的距离的对象，并且选择所述对象中的至少两个参照对象，以在所述采样时刻定位所述待定位的对象。

根据一个实施方式，在所涉及的采样时刻通过所述定位对象获知其位置的对象的列表的约束下，进行从所述对象中选择至少两个参照对象以在所述采样时刻定位所述待定位的对象。

根据一个实施方式，所述采样时刻的时间分布在所述间隔内是线性的，并且控制所有所述时刻的确定。

根据一个实施方式，所述采样时刻的分布在全部或部分所述间隔内是非线性的。

根据一个实施方式，所述非线性分布由诸如统计规律的预定规则来限定。

根据一个实施方式，通过诸如由所述通信对象的加速度计提供的运动数据或用于以采样子间隔建立更精确轨迹的请求的外部条件来动态地确定所述非线性分布。

根据一个实施方式，根据在每个采样时刻确定的位置之间内插位置的方法来获取所述通信对象的轨迹。

根据一个实施方式，根据校准方法来建立内插方法的选择，所述校准方法包括：使所述通信对象遵循预定义轨迹，然后通过使用诸如线性内插方法、多项式内插方法、对数内插方法以及正弦内插方法及其组合的不同内插方法计算内插轨迹，并且计算由两条轨迹曲线(即，所谓标准轨迹的预定义轨迹)和所述内插轨迹中的一个定界的面积，并且选择与在先前计算中提供最小表面积的内插轨迹对应的内插方法。

根据一个实施方式，所述通信对象可以同等地发起至少检测请求和距离测量请求，并且直接发送该检测和距离信息。

根据一个实施方式，通过所述机群中的任何通信对象请求所述通信对象直接发送检测数据或距离测量数据。

根据下面的描述和附图，将更好地理解本发明。这些图作为说明给出，而不限制本发明。

图1是参照通信对象所定位在的固定位置的表示；

图2示出了在实现根据本发明的方法时存在待定位的通信对象的概率；

图3示出了导致待定位的对象的定位的三边测量法；

图4示出了针对被用于发起动态地理定位的参照对象的迭代消除方法的步骤的视图；

图5示出针对被用于迭代地定位对象云中的尺寸大于针对对象的最大检测范围的对象的参照对象的选择方法；

图6a和图6b示出了用于采样时刻的两种不同分布方法；

图7示出用于确定移动有限区域中的待定位的每个对象的轨迹的迭代方法。

相同、相似或类似部件贯穿附图具有相同标号。

下面，参照图1至图3描述用于针对通信对象O1-ON的机群中的通信对象O4的定位方法的初始阶段的步骤，其三个通信对象O1-O3在开始该方法时被定位在已知位置处。

通信对象O1-ON具有最大检测范围P和离另一个对象的最大可测量距离Dmax(参见图5)。表述“最大检测范围”是指能够彼此检测的两个对象之间的最大距离。表述“两个对象之间的最大可测量距离Dmax”是指能够测量该距离的两个对象之间的最大距离。这两个特性(最大检测范围P和离另一个对象的最大可测量距离Dmax)对于相同对象Oi可以相同或不同。这些特性还可以从机群F中的一个对象到另一个对象改变。

特别地，如图1所示，首先，选择绝对参照系Rep(O，X，Y)，其中，将计算所有待定位的对象的位置。与该参照系相关联的坐标系在本示例中是笛卡儿坐标系。另选地，该坐标系可以是圆柱形的，椭圆形的，或具有任何其它性质。

该方法基于当计算通信对象O4的地理位置时的三个通信对象(所谓参照对象O1、O2、O3)的地图位置或者在所选参照系中的坐标O1、O2、O3的数据的初始知识。例如，以下两个处理是合适初始化处理：作为第一处理的一部分，向对象O1、O2、O3指示它们在地图上被正确地定位在可容易识别点(诸如，网关)处的时刻、或历史遗迹(monument)(对象O1、O2、O3的坐标在该情况下未显式地已知)。在第二处理的环境下，将对象O1、O2、O3在所选参照系中的坐标直接放置在其中。

由此，如图1所示，三个位置P1、P2、P3通过它们在绝对坐标系Rep(O，X，Y)中的坐标(XP1，YP1；XP2，YP2；XP3，YP3)来限定。从而，图1中的表示出三个参照对象O1-O3的坐标。对象O1被定位在位置P1处，对象O2被定位在位置P2处，对象O3被定位在位置P3处。然而，如果该初始化处理是以上第一处理，则该步骤是不必要的。

参照对象O1、O2以及O3彼此检测，即，对象O1检测对象O2和O3，对象O2检测对象O1和O3；对象O3检测对象O1和O2。另选地，还可以是对象O1-O3中的仅一个或两个检测其它通信对象中的两个或仅一个。通信对象中的至少一个(其它对象向其发送测量值的所谓定位对象Oloc)包括距离计算和测量功能单独定位另一个对象所必须的装置。该定位对象Oloc例如可以是对象O1。

对象O1、O2、O3测量它们与每个其它通信对象之间的距离，即，对象O1估计O1与O2之间和O1与O3之间的距离，对象O2估计O2与O1之间和O2与O3之间的距离，并且对象O3估计O3与O1之间和O3与O2之间的距离。这些距离被发送至定位对象Oloc＝O1。另选地，还可以是对象O1-O3中的仅一个或两个估算离其它通信对象中的两个或仅一个的距离。

对象O1、O2以及O3测量它们与待定位的第四通信对象O4之间的距离(距离O4-O2、距离O4-O1、以及距离O4-O3)。由此，图2示出通信对象O4的可能位置的三个轨道Orb1、Orb2、Orb3。每个轨道Orb1、Orb2、Orb3都对应于待定位的对象O4相对于所考虑的参照对象O1、O2、或O3的等距几何位置。

如果通信对象O1-O3的机群F具有平坦结构，即，该机群F中的通信对象被定位在相同高度处，则三个参照对象O1-O3的这些轨道Orb1、Orb2、Orb3具有圆形形状，或者如果机群F具有不平坦结构，即，该机群F的通信对象被定位在不同高度，则三个参照对象O1-O3的这些轨道Orb1、Orb2、Orb3在球面上。

还可以是，仅一个或两个对象估计离其它通信对象中的两个或仅一个的距离。例如，在将对象地理定位在通信对象O1-ON的机群F的外围的环境下，在待定位的对象O4的潜在位置中的一个以大于检测范围P的距离定位待定位的对象的情况下，可能特别是不必须使用离第三参照对象O3的距离。

然后，根据预定轨道Ortb1、Orb2、Orb3的全部或部分以绝对坐标来定位第四通信对象O4，即，提供其坐标。

图3示出相对参照系Rep'，并且示出了O4的两个可能位置：04'和O4"。它们对应于Orb1和Orb2的相交部分，Orb1和Orb2是O4相对于O1和O2的潜在位置的几何轨迹。

在包括(O1，V1，V2)的相对参照系Rep'中表达O4'和O4"的坐标，其中，V1是沿直线O1O2的单位矢量，而V2是垂直于V1的单位矢量。这些坐标((X_o4' ^rep'、Y_O4' ^rep')和(X_O4" ^rep'；Y_O4" ^rep')根据以下关系来确定：

$X_{O4}^{{\mathrm{Rep}}^{\′}}=\frac{O_1{O_2}^2-(O_2{O_4}^2-O_1{O_4}^2)}{2O_1{O_2}^2}$

$Y_{O{4}^{\′}}^{{\mathrm{Rep}}^{\′}}=+\sqrt{O_1{O_2}^2-X_{O4}^{{\mathrm{Rep}}^{\′}}}$

$Y_{O{4}^{\′\′}}^{{\mathrm{Rep}}^{\′}}=-\sqrt{O_1{O_2}^2-X_{O4}^{{\mathrm{Rep}}^{\′}}}$

这些公式消除了除了以下两个以外由轨道Orb1和Orb2表示的可能位置：

$P_4^{\′}=(X_{O{4}^{\′}}^{{\mathrm{Rep}}^{\′}},Y_{O{4}^{\′}}^{{\mathrm{Rep}}^{\′}})$

和

$P_4^{\′\′}=(X_{O{4}^{\′\′}}^{{\mathrm{Rep}}^{\′}},{Y^{\′}}_{O{4}^{\′\′}}^{{\mathrm{Rep}}^{\′}})$

该方法然后包括：通过去除位置P4'或P4"中的离O3的距离是离轨道Orb3的半径的最远值的一个位置来消除位置P4'或P4"中的一个。

O4在绝对参照系Rep中的坐标通过改变参照的传统公式，根据其在参照系Rep'中的坐标被导出。

该结果与测量不确定性相关联，测量不确定性主要由于距离O₁O₂、O₁O₄、O₂O₄的测量准确度导致。根据对象O4的地理定位的希望准确度，前述定位方法可以被改进如下。

距离O₁O₂、O₁O₄、O₂O₄的测量不确定性导致O4的潜在位置的几何轨迹，该几何轨迹在平坦结构下具有环形而非圆形的形状，或者在由在不同高度处的点组成的机群F的结构的情况下，具有球冠而非球面的形状。

从而，待定位的对象O4的潜在位置的几何轨迹的相交部分在平坦结构下具有平坦表面的形状而不是两个点，或者在非平坦结构下具有球冠而不是等分半圆锥的形状。

为了从所有可能位置识别待定位的对象O4的实际位置，即，相对于三个预定参照对象O1、O2、O3中的所述两个对象O1、O2在预定距离O₄O₂、O₄O₁处的位置被排除，其离对象04的距离相对于对象O4离所述第三参照对象O3的距离呈现大于预定阈值的差。

由此，所述约束最小化的方法中的一个包括：在排除例外值之后，计算形成对象O4的潜在位置的每个环的居中圆的相交部分，居中圆的半径被限定为测量半径的历史平均值。

根据以下迭代方法排除例外值。根据用于估计离对象O4的距离的测量来计算绝对平均半径。通过考虑根据允许关联测量的信号质量分配给每个测量的权重，排除其标准偏差大于阈值的测量，并且根据其余值重新计算相对平均半径。该阈值是根据该方法的历史性能和该装置的外部使用条件调节的经验值、以及期望准确度。例如，选择为30％的阈值。

图4示出用于在没有三个参照对象O1-O3的情况下进行并且确保从其它参照对象(其定义将随着时间改变)迭代定位该机群F中的所有装置的方法的实现。

更特别地，在第一步骤E1中，根据其位置在使用该方法时已知的三个通信对象O1-O3定位第四对象O4。

在第二步骤E2中，根据其位置在实现该处理时已知的两个参照对象O2和O3以及第四对象O4定位第五对象O5。由此消除第一初始参照对象，例如，对象O1。

在第三步骤E3中，根据其位置在实现该方法时已知的仅一个参照对象O3以及第四O4和第五O5通信对象定位第六对象O6。由此，消除两个初始参照对象，如对象O1和O2。

在第四步骤E4中，根据其位置在实现该方法时已知的第四O4、第五O5以及第六O6通信对象定位第七通信对象O7。由此，消除该方法的三个初始参照对象O1-O3。

应注意到，每个对象Oi的定位根据其位置仅需要在定位对象Oi时获知的三个参照通信对象(其可以是在开始本方法时的初始参照对象、或者在消除它们之后的其它对象)来执行。由此归纳出，在针对对象Oi使用该定位方法时，仅被用于定位该对象Oi的对象的位置然后必须在该方法中被限定。特别是，被用于定位对象Oi的对象的位置在定位通信对象Oi的时间之前和/或之后，可能未知，例如，因为该对象的移动性。这将不干扰该方法的实现。

而且，如图5所示，由两个通信对象O1-ON(其是机群F中的彼此最远的对象)之间的距离限定的该机群F的长度L可以远远大于通信对象的检测范围。该方法通过以下迭代通信方法允许所有对象获知机群F中的所有其它通信对象(甚至大于通信对象O1-ON的最大检测范围的距离那么远的那些通信对象)的存在、位置、以及方向(如果必要)。

对象Oi与其周围环境中的通信对象交换身份数据和位置数据。由远离对象Oi小于最大检测范围P的距离和/或小于可测量最大距离Dmax的通信对象和/或与Oi成直线的通信对象(即，不通过可能干扰两个通信对象之间的通信的障碍物与对象Oi分离的通信对象)来限定周围环境。该对象Oi的周围环境中的对象然后将这些数据中继至它们的周围环境中的所有通信对象等，直到机群F中的每个通信对象O1-ON已经获知机群F中的所有通信对象为止，包括未落入由范围P限定的其检测周界内的那些。

而且，由于用于测量两个通信对象之间的距离的能力受技术手段(最大检测范围P)限制，因而存在这样的机群F的结构：被限定为Orb1和Orb2的两个相交部分的两个潜在位置O4'和O4"中的一个被定位在由整个机群的通信对象的最大检测范围P限定的检测区域ZD之外。在该情况下，可以根据仅具有已知位置的两个通信对象相对于O4的距离测量来定位O4。这归因于对象之一相对于对象的机群F的粘附现象。

而且，为了定位由N个通信对象组成的机群F，对于其长度L大于最大检测距离Dmax(图5)的机群F来说，通过在机群F中的连续迭代来选择定位对象Oloc以及其坐标被已经并且被用于定位机群F中的第四对象的一个或多个对象。该迭代由机群F中的一个对象离机群F中的另一个对象的可测量最大距离Dmax控制。

更特别地，从离前三个对象(所述三个参照对象)的可测量最大距离Dmax在最远处的点中选择将由前三个对象定位的第四对象。以此方式，在机群具有大于可测量最大距离Dmax的长度L的情况下，排除检测区ZD之外的所有点。还利用朝向机群F中的最远点传播定位信息的约束来选择第四对象O4。

优选地，通信对象O1-ON可以同等地发起至少检测请求和距离测量请求，并且直接发送该检测和距离信息。特别地，它们可以在不使用任何通信手段(诸如服务器、代理或卫星、或者其主要或次要目的是联合或中继该检测和距离信息的其它平台)的情况下传送该信息。

可以通过机群F中的任何对象O1-ON同等地请求通信对象O1-ON直接发送给定检测或距离测量数据。特别地，该对象在协商协议(settlement agreement)中具有相同状态，即，它们可以是服务器或者客户端，而不管所中继的信息的类型并且尤其是检测和距离的那些信息如何。

此后，参照图6和图7描述确定机群F中的通信对象O1-ON的轨迹的方法。

为此，将采样间隔Ve限定为初始时刻IO与最终时刻IF之间的时间间隔，在该采样间隔期间，当其轨迹被寻找的通信对象的位置将被计算时，将时间采样为一组m个时刻。

时刻Ii的分布在Ve内可以是线性的，如图6a所示，在该情况下，存在控制确定时刻Ii的固定采样周期Te。

然而，时刻Ii的分布可以是非线性的，并且根据诸如高斯型统计分布规律的预置规则被限定，或者通过诸如由加速度计提供的移动数据的解释的外部请求动态地确定，要求将时刻Ii集中在包括在间隔Ve中的子间隔Ve'中，如图6b所示。例如，针对对象Oi的轨迹TOi，方向的突然改变的监测在子间隔Ve'中生成针对定位信息的请求。

定位对象Oloc从检测区域中的对象接收机群F中的其它对象的知识和已经在该迭代时刻定位的那些对象的位置。定位对象Oloc定位在这些对象中的能够测量它们离其轨迹将在所涉及的采样时刻被确定的对象Oi的距离的那些对象。在其位置在所涉及的采样时刻由定位对象Oloc获知的对象的列表的约束下，定位对象Oloc从这些对象中选择至少两个参照对象，以在该采样时刻定位待定位的对象Oi。

图7示出通过针对对象Op在三个连续时刻Ip、Ip+1以及Ip+2的先前定位确定的位置之间的位置的内插。对象Op的位置通过使用三个参照对象On、On+1、On+2来确定，三个参照对象On、On+1、On+2不必须对应于初始参照对象O1-O3。为了更好理解，图中所示的三个对象在三个时刻Ip、Ip+1、Ip+2相同。然而，在实践中，被用于在连续时刻Ip、Ip+1、Ip+2定位对象Op的三个参照对象可以从一个时刻至下一个时刻不同。

在时刻Ip，参照对象On(Ip)、On(Ip+1)、On(Ip+2)定位对象Op(Ip)。

在时刻Ip+1，参照对象On(Ip+1)、On+1(Ip+1)、On+2(Ip+2)定位对象Op(Ip+1)。

机群F中的可以是参照对象On、On+1、On+2中的一个的对象、或者机群F中的其本身待定位的对象或另一个对象在最简单的情况下计算经过两个点Op(Ip)、Op(Ip+1)的单一直线段，或者在更复杂情况下，计算由Op(Ip)和Op(Ip+2)所施加的经过Op(Ip)和Op(Ip+1)并且满足连续性和可能可导性的约束的次数为M的多项式。在后者情况下，在m个时刻Ip中的每个时刻定位Op的位置之后，后验执行线段[Op(Ip)、Op(Ip+1)]的内插。

在时刻Ip+2，参照对象On(Ip+2)、On+1(Ip+2)、On+2(Ip+2)定位对象Op(Ip+2)。在点Op(Ip+1)与Op(Ip+2)之间执行对上述线段的类似内插，或者对三个点Op(Ip)、Op(Ip+1)以及Op(Ip+2)后验执行轨迹的内插，以确定对象Op的内插轨迹。

选择内插方法特别基于该轨迹确定方法的校准方法来进行。该校准方法包括根据以下方法最优化内插方法的选择。首先，使通信对象遵循预定义轨迹。然后，通过不同内插方法来计算内插轨迹，内插方法包括线性内插方法、多项式内插方法、对数内插方法、正弦内插方法及其组合。该面积由两条曲线(即，所谓标准轨迹的预定义轨迹)和内插轨迹之一限定。该最优化包括：选择与在先前计算中提供最小表面积的内插轨迹对应的内插方法。

当然，以上描述仅作为示例给出，而不限制本发明的范围，当用任何其它等同物替换执行细节时不超出其限制。

Claims (26)

1.一种定位形成机群的通信对象(O1-ON)的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

i-限定绝对参照系(Rep)，在所述绝对参照系(Rep)中将限定通信对象(O1-ON)的位置的坐标，

ii-通过至少三个位置(P1-P3)在所述绝对参照系(Rep)中的坐标来限定所述至少三个位置(P1-P3)，

iii-使以上限定的位置(P1-P3)与作为所谓参照对象的三个通信对象(O1-O3)相关联，

iv-通过所述参照对象(O1-O3)中的至少一个检测另外两个参照对象，

v-通过所述参照对象(O1-O3)中的至少一个测量所述参照对象(O1-O3)中的至少一个离另外两个参照对象的距离，

vi-测量至少两个参照对象(O1-O3)离第四通信对象(O4)的距离，参照对象离待定位的对象(O4)的远点的几何轨迹被称为所考虑的参照对象的轨道(Orb1-Orb3)，以及

vii-通过至少一个通信对象(O1-O3)，根据至少两个先前建立的轨道(Orb1-Orb3)和所述三个参照对象之间的距离中的至少一个距离来定位所述第四通信对象(O4)，

所述机群(F)的长度(L)大于所述通信对象(O1-ON)的检测范围(P)，给定通信对象(O)与其周围环境中的通信对象交换身份数据和位置数据，然后所述给定对象(Oi)的周围环境中的对象将所述数据中继至它们的周围环境中的所有通信对象，等等，直到所述机群中的每个通信对象已经获知所述机群(F)中的所有所述通信对象(O1-ON)为止。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当实现用于定位所述第四对象(O4)的所述方法时，将仅限定用于定位所述对象(O4)的所述参照对象的位置，其中，在定位所述待定位的通信对象(O4)之前和/或之后，所述参照对象(O1-O3)的位置能够保持未知。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，作为所谓定位对象(Oloc)的所述三个参照对象中的至少一个通信对象定位所述第四通信对象(O4)。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述定位对象(Oloc)从另外两个参照地理定位对象接收所述待定位的对象(O4)与这两个参照地理定位对象中的每个之间的距离。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其特征在于，通过计算能够从所述三个参照对象(O1-O3)中的两个的视点放置所述待定位的对象(O4)的至少两个轨道的相交部分来获取所述位置。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在位于平面中的对象的机群(F)的情况下，所述三个参照对象(O1-O3)中的两个对象(O1、O2)的轨道的相交部分包括两个点(O4′、O4″)，与所述待定位的对象(O4)的位置对应的点的选择是所述两个点(O4′、O4″)中的离所述第三参照对象(O3)的距离最接近所述第三对象(O3)的轨道(Orb3)的半径的值的点。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在具有不同高度的对象的机群(F)的情况下，能够从所述三个参照对象(O1-O3)中的两个对象(O1、O2)的视点放置所述待定位的对象(O4)的几何轨迹是球面，所述两个球面的相交部分是等分半圆锥，所述等分半圆锥中的与所述待定位的对象(O4)的位置对应的点的选择是所述等分半圆锥的那些点中的离所述第三参照对象(O3)的距离最接近所述第三参照对象(O3)的轨道(Orb3)的半径的值的点。

8.根据权利要求5至7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述三个所计算的轨道(Orb1-Orb3)中的至少两个利用相对不确定性被测量，所述方法包括以下步骤：约束最小化至少两个轨道(Orb1、Orb2)的相交部分中的点离所述第三参照对象(O3)的距离与所述点离所述第三参照对象(O3)的距离的值之间的差。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在位于平面中的对象的机群(F)的情况下，所述约束最小化的方法中的一个包括：针对形成所述待定位的对象(O4)的潜在位置的每个环，计算居中圆的相交部分，所述居中圆的半径被限定为测量半径的历史平均值，例外值被排除。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过使用以下迭代方法来排除例外值，所述迭代方法包括：

-根据用于估计离所述待定位的对象(O4)的距离的测量来计算绝对平均半径，

-通过考虑根据允许关联测量的信号质量分配给每个测量的权重，来排除其标准偏差大于阈值？的测量，以及

-基于剩余值重新计算相对平均半径。

11.根据权利要求1至10中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括：用于消除被用于开始动态定位所述机群(F)的处理的参照对象(O1-O3)的迭代处理。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，通过所述第四定位对象(O4)和所述参照对象(O1-O3)中的两个来执行第五通信对象(O5)的定位。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，根据仅一个参照对象(O3)和其位置已知的所述第四通信对象(O4)和所述第五通信对象(O5)来执行第六通信对象(O6)的定位。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，通过与最初被用于开始所述方法的所述参照对象(O1-O3)不同的所有或一些对象执行随后通信对象的定位，所述所有或一些对象的坐标已知并且优先属于最新定位对象。

15.根据权利要求1至14中的任一项所述的方法，其特征在于，当所述第四通信对象(O4′和O4″)的潜在位置在由针对所述机群中的所述通信对象的最大检测范围限定的检测区(ZD)之外时，根据通过仅两个参照通信对象(O1-O3)进行的测量来定位所述第四通信对象(O4)。

16.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：根据采样间隔(Ve)确定所述机群中的通信对象(Op)的轨迹，所述采样间隔被限定为初始时刻(IO)与最终时刻(IF)之间的时间间隔，在所述采样间隔期间，当将计算其轨迹被寻找的所述通信对象(Op)的位置时，将时间采样成M个时刻(Ii)。

17.根据权利要求3和16所述的方法，其特征在于，所述定位对象(Oloc)从由最大检测范围(P)限定的其检测区中的对象接收所述机群中的其它对象的知识以及它们的位置，确定所述其它对象中的能够在所涉及的采样时刻测量它们离其轨迹将被确定的对象的距离的对象，并且选择所述对象中的至少两个参照对象，以在所述采样时刻(Ii)定位所述待定位的对象。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，在其位置在所涉及的采样时刻由所述定位对象(Oloc)获知的对象的列表的约束下，进行在所述采样时刻(Ii)从所述对象中选择至少两个参照对象，以定位所述待定位的对象。

19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述采样时刻(Ii)的时间分布在所述间隔(Ve)内是线性的，并且控制所有所述时刻(Ii)的确定。

20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述采样时刻(Ii)的分布在全部或部分所述采样间隔(Ve)内是非线性的。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，根据诸如统计规律的预定义规则来限定所述非线性分布。

22.根据权利要求20或21所述的方法，其特征在于，根据诸如由所述通信对象的加速度计提供的运动数据或用于以采样子间隔(Ve′)建立更精确轨迹的请求的外部条件动态地确定所述非线性分布。

23.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，根据在每个采样时刻(Ii)确定的位置之间内插位置的方法来获取所述通信对象的轨迹。

24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，根据校准方法来建立所述内插方法的选择，所述校准方法包括：使所述通信对象遵循预定义轨迹，然后通过使用诸如线性内插方法、多项式内插方法、对数内插方法以及正弦内插方法及其组合的不同内插方法计算内插轨迹，并且计算由两条轨迹曲线和所述内插轨迹中的一个定界的面积，所述两条轨迹曲线是作为所谓标准轨迹的预定义轨迹，并且选择与在先前计算中提供最小表面积的内插轨迹对应的内插方法。

25.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述通信对象(O1-ON)能够同等地发起至少检测请求和距离测量请求，并且直接发送该检测和距离信息。

26.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，通过所述机群(F)中的任何通信对象请求所述通信对象(O1-ON)直接发送检测数据或距离测量数据。