CN105954722B - 室内定位优化方法、装置及室内超声测距系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种室内定位优化方法、装置及室内超声测距系统。该方法包括：获取待定位点与多个锚点之间的测量距离；根据测量距离和锚点的位置坐标计算得到待定位点的多个初始位置坐标；确定多个初始位置坐标分布的最致密区域；根据最致密区域中的初始位置坐标确定待定位点的最终位置坐标。借助于本发明的技术方案，能够降低室内定位的误差，进而提高室内定位的精度。

Description

室内定位优化方法、装置及室内超声测距系统

技术领域

本发明涉及室内定位技术领域，特别是涉及一种室内定位优化方法、装置及室内超声测距系统。

背景技术

在现有技术中，常见的室内无线定位技术包括：WiFi、蓝牙、红外线、超宽带、RFID、ZigBee和超声波。上述各种定位技术在室内定位时都存在一些问题，例如，针对WiFi定位技术，Wi-Fi接入点通常都只能覆盖半径90米左右的区域，而且很容易受到其他信号的干扰，从而影响其精度。针对蓝牙定位技术，对于复杂的空间环境，蓝牙定位系统的稳定性稍差，受噪声信号干扰大。针对红外定位技术，由于红外光线不能穿过障碍物，使得红外射线仅能视距传播，且容易受其他灯光干扰。针对超声波定位技术，现有的基于超声的室内定位系统一般是基于三点定位原理来进行定位的，这无法解决超声波在传播过程中的反射问题，尤其是当超声发射器与接收器之间有障碍物遮挡时，接收器所接收到的对应超声信号不是从发射器直线过来的，而是经由其他障碍物(如墙壁)反射过来，从而造成所测的距离大大超过实际距离，最终造成无法定位或定位误差过大。

从上面的描述可以知道，现有的室内无线定位技术均存在具有误差、定位不精确，容易受干扰的问题，因此，目前急需一种能够提高室内定位精确度的技术方案。

发明内容

鉴于现有技术中室内无线定位技术均存在的定位误差大、定位不精确，容易受干扰的问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的室内定位优化方法、装置及室内超声测距系统。

本发明提供一种室内定位优化方法，包括：

获取待定位点与多个锚点之间的测量距离；

根据测量距离和锚点的位置坐标计算得到待定位点的多个初始位置坐标；

确定多个初始位置坐标分布的最致密区域；

根据最致密区域中的初始位置坐标确定待定位点的最终位置坐标。

本发明还提供了一种室内定位优化装置，包括：

距离获取模块，用于获取待定位点与多个锚点之间的测量距离；

初始位置坐标计算模块，用于根据测量距离和锚点的位置坐标计算得到待定位点的多个初始位置坐标；

致密区域确定模块，用于确定多个初始位置坐标分布的最致密区域；

最终位置坐标确定模块，用于根据最致密区域中的初始位置坐标确定待定位点的最终位置坐标。

本发明还提供了一种室内超声测距系统，包括上述室内定位优化装置，还包括移动终端和设置于预定空间中固定位置的多个锚点，其中，在预定空间中任一位置发送的超声波信号均能够直线到达至少3个锚点；

移动终端包括：超声发射端，用于向锚点发送超声波信号；

第一射频信号收发装置，用于向锚点发射射频信号；

控制单元，用于控制超声发射端与第一射频信号收发装置同时向锚点发送超声波信号和射频信号；

锚点包括：

第二射频信号收发装置，用于接收射频信号；

超声接收端，用于接收超声波信号；

计时器，用于获取接收射频信号与超声波信号的时间差；

第二射频信号收发装置还用于将时间差发送给第一射频信号收发装置；

第一射频信号收发装置还用于将接收到的时间差发送给距离获取模块。

本发明有益效果如下：

通过排除干扰确定待定位点分布的最致密区域，再从最致密区域中确定待定位点的最终位置坐标，解决了现有技术中室内无线定位技术均存在的定位误差大、定位不精确，容易受干扰的问题，能够降低室内定位的误差，进而提高室内定位的精度。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明实施例的室内定位优化方法的流程图；

图2是本发明实施例的室内定位场景布置的示意图；

图3是本发明实施例的3个锚点接收到超声波信号的初始位置坐标分布示意图；

图4是本发明实施例的5个锚点接收到超声波信号的初始位置坐标分布示意图；

图5是本发明实施例的6个锚点接收到超声波信号的初始位置坐标分布示意图；

图6是本发明实施例的确定最致密区域的示意图一；

图7是本发明实施例的确定最致密区域的示意图二；

图8是本发明实施例的室内定位优化装置的结构示意图；

图9是本发明实施例的室内超声测距系统的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为了解决现有技术中室内无线定位技术均存在的定位误差大、定位不精确，容易受干扰的问题，本发明提供了一种室内定位优化方法、装置及室内超声测距系统，以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

方法实施例

根据本发明的实施例，提供了一种室内定位优化方法，图1是本发明实施例的室内定位优化方法的流程图，如图1所示，根据本发明实施例的室内定位优化方法包括如下处理：

步骤101，获取待定位点与多个锚点之间的测量距离。

需要说明的是，在室内定位时，一般根据定位测距技术不同，会设置多个不同的锚点进行定位，但并不是设置的每个锚点都会参与定位。也就是说，在某次室内定位时，那些接收到测距信号的锚点(例如，在进行超声波定位时，锚点就会接收到超声测距信号)或发送的测距信号被接收到的锚点(例如，在进行WiFi定位时，锚点就会发射Wifi测距信号)会参与此次定位，其他的锚点不参与此次定位，因此，在计算测量距离，只需要计算待定位点与多个参与本次测距的锚点之间的测量距离即可，无需考虑其他锚点。

其中，待定位点与多个锚点之间的测量距离有可能是待定位点与锚点之间的直线距离，也可能大于待定位点与锚点之间的直线距离，大于直线距离的情况有可能是由于测距信号被反射或遮挡等原因造成的。

优选地，在本发明实施例中，可以通过红外线、超声波、射频识别、蓝牙、wifi、ZigBee和超宽带中任一种测距方法获取待定位点与多个锚点之间的测量距离。除了上述测距方法外，本发明实施例的技术方案还适用于其他室内无线测距技术。

在使用超声波进行室内测距时，现有技术一般采用三点定位的方式来进行测距，具体地，一般是根据挑选出的三个锚点反馈的测距信息来建立三个方程，通过联立三个方程来计算待定位点的最终位置坐标。但是，使用这种方法得到的最终位置坐标有可能是不准确的，因为计算待定位点与三个锚点之间的距离有可能是直线距离，也有可能是测距信号经过反射而造成所测的距离大大超过实际距离，因此，选择的三个坐标位置就有可能是不准确的，从而造成最终位置坐标有可能是不准确的。

在使用超声波进行室内测距时，为了得到更加精准的定位，需要在预定空间中设置多个锚点(超声接收端)，并且能够保证在预定空间中任一位置发送的超声波信号均能够直线到达至少3个锚点，也就是说，只要在场景内布设足够多个锚点，保证在任意待定位点(超声发射端位置)发射超声波时，超声波都能够无障碍地(直线)到达至少三个锚点，就可以在处理锚点接收到的超声波信号时，有效的过滤那些经过反射间接到达的超声波信号，只使用从超声发射端直线到达的超声波信号进行定位。从而降低了定位结果的波动性，提高了定位精度。

具体地，在布设场景时，超声发射端置于移动终端(待定位点)的顶部，以减少移动终端自身对超声的遮挡，室内定位场景内布设多个超声接收端(即锚点)，锚点位置的三维坐标信息已知，一般采用壁挂式贴在墙壁较高的位置或采用吊顶式贴在天花板上，以尽量减少障碍物的遮挡，如图2所示，布设有五个锚点。在布设锚点时，需要保证超声发射端在给定区域内任何一个位置发射超声波信号时，发出的超声波信号至少能够直线到达3个超声接收端。此外，在本发明实施例中，超声发射端和各超声接收端均设置有一个射频信号收发装置。

在利用超声波测距时，步骤101具体包括如下处理：

获取由待定位点同时发射的射频信号和超声波信号从待定位点到各个锚点所耗费的时间差；

根据时间差、射频信号的传播速度、以及超声波信号的传播速度确定待定位点与各个锚点之间的三维测量距离。

在本发明实施例中，如果测量距离为三维测量距离，则得到的初始位置坐标和最终位置坐标均为三维坐标。

优选地，本发明实施例还可以将三维测量距离转换为二维测量距离，如果测量距离为二维测量距离，则得到的初始位置坐标和最终位置坐标均为二维坐标。二维测量距离通过以下方式获取：获取待定位点与多个锚点之间的三维测量距离；获取锚点与待定位点的高度差；根据高度差将三维测量距离转换为二维测量距离。

下面以超声波为例，详细说明如何计算二维测量距离。

在进行超声波定位时，超声波信号和同步的射频信号由待定位点同时发出，同步的射频信号以光速v1传播，用来通知超声接收端开始等待接收从超声发射端过来的超声波信号。假设射频信号和超声波信号从超声发射端传输到超声接收端耗时分别为t1，t2；超声波信号在空气中的传播速度为v2。那么超声接收端可通过计算确定接收到射频信号与超声信号的时间间隔(即上述时间差)，再将时间间隔与射频信号、超声波信号的速度进行处理，可以得到超声发射器端与接收端的三维测量距离

由于各锚点的高度已知，超声发射端的高度也已知，因此可根据高度差Δh将三维测量距离S转换为二维测量距离d：

使用二维测量距离可以大大减少计算量。以下为了简单起见，均采用二维测量距离，此时所有的位置坐标也为二维。

需要说明的是，通过上面这种计算方式获得的测量距离有可能是超声经过反射的距离值(大于实际值)。所以需要对获得的超声发射端与各超声接收端的二维/三维测量距离进行过滤，选取超声波收发端直线无障碍连接的二维/三维平面距离用于定位。

步骤102，根据测量距离和锚点的位置坐标计算得到待定位点的多个初始位置坐标。

下面以超声波为例，对步骤102进行详细说明。

如图2所示，假设有三个锚点直线接收到了从待定位点发送的超声波信号，该三个锚点的二维位置坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)，也就是图3中的三个圆的圆心的位置，待定位点的二维位置坐标为(x,y),那么根据平面两点间的距离公式可得三个方程：

其中，d₁、d₂、d₃是待定位点与3个锚点之间的二维测量距离，即，分别是图3中三个圆的半径。

如图3所示，d₁、d₂、d₃三个方程两两联立可得三组解，共六个，其中每一组为两圆圈相交的两个交点的坐标，得到的六个解即为待定位点的多个初始位置坐标。

步骤103，确定多个初始位置坐标分布的最致密区域。

具体地，如图3所示，待定位点的坐标应该是在图中心的三个点附近，也就是在图中圆相交点最致密的区域附近。

如果接收到超声波信号的锚点更多一些，且超声波信号都是从超声发射端直线传输到超声接收端，如图4所示，有5个锚点接收到超声波信号，那么5个方程两两联立可得多个解，且待定位点一定仍落在图中最致密处附近。

假设在图4的基础上还有另一个锚点接收到超声波信号，如图5所示，但所接收到的超声波信号在传播的途中经过了反射，那么计算出来的新解的坐标点一定是偏离致密区域的，因为经反射过后，计算得到的距离大于实际距离，如图5中直径最大的圆与其他直径较小的圆的交点即为偏离的坐标点。所以，取所有解分布的最致密区域作为待定位的坐标值就相当于间接过滤了非直线过来的超声信号。

因此对于多个锚点接收到超声波信号的情况下，无论超声波在传播的过程中有无经过反射，只要找到所有方程两两联立所得的所有解分布的最致密区域，就可以认为该最致密区域就是待测点出现最大概率的区域。

在步骤103中，确定多个初始位置坐标分布的最致密区域具体包括：

计算待定位点的多个初始位置坐标中任一初始位置坐标到其他初始位置坐标距离的累加值，确定累加值最小的预定个数的初始位置坐标所围成的区域为最致密区域。其中，预定个数可以为3。

具体地，假设一共有n个点(初始位置坐标)，则任意一初始位置坐标(xi,yi)到其它所有点距离的累加值Di的算法如下：

例如图6与图7所示，因为图7中的测量起始点更靠近所有解分布的最致密区域，所以图7中的五条箭头长度之和要小于图6中的五条箭头的长度之和。

步骤104，根据最致密区域中的初始位置坐标确定待定位点的最终位置坐标。

在步骤104中根据最致密区域中的初始位置坐标确定待定位点的最终位置坐标可以采用下面三种方式之一进行：

方式一：将最致密区域的质心作为待定位点的最终位置坐标。

方式二：选择最致密区域中累加值最小的两个初始位置坐标，将两个初始位置坐标的中心作为待定位点的最终位置坐标。

方式三：选择最致密区域中累加值最小的一个初始位置坐标，将该初始位置坐标作为待定位点的最终位置坐标。

下面以方式一为例，进行详细说明。

具体地，取解分布的最致密区域的质心的坐标作为待定位点的坐标。假设围成最致密区域的三个点的坐标为分别为：(xi,yi)、(xj,yj)、(xk,yk),则待定位点的最终二维位置坐标(x,y)为：

本发明实施例的技术方案通过将计算出来的所有解的最致密区域作为待测定点的位置坐标，有效排除了室内定位技术在定位时的干扰，最终所计算出来的位置坐标值比较稳定，可以用来作为定位的依据。

针对超声定位，现有的基于超声的室内定位技术适合场景比较空旷，障碍物比较少的情况，这样超声发射器发出的超声信号可以直线传送到超声接收器，因此只需要采用三点定位方法就可以获得比较准确的待测点位置。而一旦场景比较复杂，障碍物比较多的时候，现有的室内定位方案就不适用了。而本发明实施例的技术方案通过统计所有接收到超声波信号的数据，找出待定位点可能出现的概率最大的区域，可以有效消除超声波反射情况的影响，而且可以通过多布点的方法来提高定位的稳定性和精度。

装置实施例

根据本发明的实施例，提供了一种室内定位优化装置，图8是本发明实施例的室内定位优化装置的结构示意图，如图8所示，根据本发明实施例的室内定位优化装置包括：距离获取模块80、初始位置坐标计算模块82、致密区域确定模块84、以及最终位置坐标确定模块86，以下对本发明实施例的各个模块进行详细的说明。

距离获取模块80，用于获取待定位点与多个锚点之间的测量距离。其中，待定位点与多个锚点之间的测量距离有可能是待定位点与锚点之间的直线距离，也可能大于待定位点与锚点之间的直线距离，大于直线距离的情况有可能是由于测距信号被反射或遮挡等原因造成的。

优选地，在本发明实施例中，距离获取模块80可以通过红外线、超声波、射频识别、蓝牙、wifi、ZigBee和超宽带中任一种测距方法获取待定位点与多个锚点之间的测量距离。除了上述测距方法外，本发明实施例的技术方案还适用于其他室内无线测距技术。

在利用超声波测距时，距离获取模块80具体包括如下处理：

获取由待定位点同时发射的射频信号和超声波信号从待定位点到各个锚点所耗费的时间差；

根据时间差、射频信号的传播速度、以及超声波信号的传播速度确定待定位点与各个锚点之间的三维测量距离。

在本发明实施例中，如果测量距离为三维测量距离，则得到的初始位置坐标和最终位置坐标均为三维坐标。

优选地，距离获取模块80还可以将三维测量距离转换为二维测量距离，如果测量距离为二维测量距离，则得到的初始位置坐标和最终位置坐标均为二维坐标。二维测量距离通过以下方式获取：获取待定位点与多个锚点之间的三维测量距离；获取锚点与待定位点的高度差；根据高度差将三维测量距离转换为二维测量距离。

下面以超声波为例，详细说明距离获取模块80如何计算二维测量距离。

在进行超声波定位时，超声波信号和同步的射频信号由待定位点同时发出，同步的射频信号以光速v1传播，用来通知超声接收端开始等待接收从超声发射端过来的超声波信号。假设射频信号和超声波信号从超声发射端传输到超声接收端耗时分别为t1，t2；超声波信号在空气中的传播速度为v2。那么超声接收端可通过计算确定接收到射频信号与超声信号的时间间隔(即上述时间差)，再将时间间隔与射频信号、超声波信号的速度进行处理，可以得到超声发射器端与接收端的三维测量距离

由于各锚点的高度已知，超声发射端的高度也已知，因此可根据高度差Δh将三维测量距离S转换为二维测量距离d：

使用二维测量距离可以大大减少计算量。以下为了简单起见，均采用二维测量距离，此时所有的位置坐标也为二维。

需要说明的是，通过上面这种计算方式获得的测量距离有可能是超声经过反射的距离值(大于实际值)。所以需要对获得的超声发射端与各超声接收端的二维/三维测量距离进行过滤，选取超声波收发端直线无障碍连接的二维/三维平面距离用于定位。

初始位置坐标计算模块82，用于根据测量距离和锚点的位置坐标计算得到待定位点的多个初始位置坐标。

下面以超声波为例，对初始位置坐标计算模块82的处理进行详细说明。

如图2所示，假设有三个锚点直线接收到了从待定位点发送的超声波信号，该三个锚点的二维位置坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)，也就是图3中的三个圆的圆心的位置，待定位点的二维位置坐标为(x,y),那么根据平面两点间的距离公式可得三个方程：

其中，d₁、d₂、d₃是待定位点与3个锚点之间的二维测量距离，即，分别是图3中三个圆的半径。

如图3所示，d₁、d₂、d₃三个方程两两联立可得三组解，共六个，其中每一组为两圆圈相交的两个交点的坐标，得到的六个解即为待定位点的多个初始位置坐标。

致密区域确定模块84，用于确定多个初始位置坐标分布的最致密区域。

具体地，如图3所示，致密区域确定模块84可以确定待定位点的坐标应该是在图中心的三个点附近，也就是在图中圆相交点最致密的区域附近。

如果接收到超声波信号的锚点更多一些，且超声波信号都是从超声发射端直线传输到超声接收端，如图4所示，有5个锚点接收到超声波信号，那么5个方程两两联立可得多个解，且待定位点一定仍落在图中最致密处附近。

假设在图4的基础上还有另一个锚点接收到超声波信号，如图5所示，但所接收到的超声波信号在传播的途中经过了反射，那么计算出来的新解的坐标点一定是偏离致密区域的，因为经反射过后，计算得到的距离大于实际距离，如图5中直径最大的圆与其他直径较小的圆的交点即为偏离的坐标点。所以，取所有解分布的最致密区域作为待定位的坐标值就相当于间接过滤了非直线过来的超声信号。

因此对于多个锚点接收到超声波信号的情况下，无论超声波在传播的过程中有无经过反射，只要找到所有方程两两联立所得的所有解分布的最致密区域，就可以认为该最致密区域就是待测点出现最大概率的区域。

致密区域确定模块84具体包括如下处理：

计算待定位点的多个初始位置坐标中任一初始位置坐标到其他初始位置坐标距离的累加值，确定累加值最小的预定个数的初始位置坐标所围成的区域为最致密区域。其中，预定个数可以为3。

具体地，假设一共有n个点(初始位置坐标)，则任意一初始位置坐标(xi,yi)到其它所有点距离的累加值Di的算法如下：

例如图6与图7所示，因为图7中的测量起始点更靠近所有解分布的最致密区域，所以图7中的五条箭头长度之和要小于图6中的五条箭头的长度之和。

最终位置坐标确定模块86，用于根据最致密区域中的初始位置坐标确定待定位点的最终位置坐标。

最终位置坐标确定模块86根据最致密区域中的初始位置坐标确定待定位点的最终位置坐标可以采用下面三种方式之一进行：

方式一：将最致密区域的质心作为待定位点的最终位置坐标。

方式二：选择最致密区域中累加值最小的两个初始位置坐标，将两个初始位置坐标的中心作为待定位点的最终位置坐标。

方式三：选择最致密区域中累加值最小的一个初始位置坐标，将该初始位置坐标作为待定位点的最终位置坐标。

下面以方式一为例，进行详细说明。

具体地，最终位置坐标确定模块86取解分布的最致密区域的质心的坐标作为待定位点的坐标。假设围成最致密区域的三个点的坐标为分别为：(xi,yi)、(xj,yj)、(xk,yk),则待定位点的最终二维位置坐标(x,y)为：

综上所述，借助于本发明实施例的技术方案，通过排除干扰确定待定位点分布的最致密区域，再从最致密区域中确定待定位点的最终位置坐标，解决了现有技术中室内无线定位技术均存在具有误差、定位不精确，容易受干扰的问题，能够降低室内定位的误差，进而提高室内定位的精度。

系统实施例

根据本发明的实施例，提供了一种室内超声测距系统，图9是本发明实施例的室内超声测距系统的示意图，如图9所示，根据本发明实施例的室内超声测距系统具体包括：上述装置实施例中的室内定位优化装置90，还包括移动终端92和设置于预定空间中固定位置的多个锚点94，其中，在预定空间中任一位置发送的超声波信号均能够直线到达至少3个锚点94，以下结合附图，对本发明实施例的上述各个模块进行详细说明。

在使用超声波进行室内测距时，现有技术一般采用三点定位的方式来进行测距，具体地，一般是根据挑选出的三个锚点反馈的测距信息来建立三个方程，通过联立三个方程来计算待定位点的最终位置坐标。但是，使用这种方法得到的最终位置坐标有可能是不准确的，因为计算待定位点与三个锚点之间的距离有可能是直线距离，也有可能是测距信号经过反射而造成所测的距离大大超过实际距离，因此，选择的三个坐标位置就有可能是不准确的，从而造成最终位置坐标有可能是不准确的。

在使用超声波进行室内测距时，为了得到更加精准的定位，需要在预定空间中设置多个锚点94，并且能够保证在预定空间中任一位置发送的超声波信号均能够直线到达至少3个锚点94，也就是说，只要在场景内布设足够多个锚点，保证在任意待定位点发射超声波时，超声波都能够无障碍地(直线)到达至少三个锚点94，就可以在处理锚点接收到的超声信号时，有效的过滤那些经过反射间接到达的超声波信号，只使用从超声发射端直线到达的超声波信号进行定位。从而降低了定位结果的波动性，提高了定位精度。

具体地，在布设场景时，超声发射端置于移动终端92(待定位点)的顶部，以减少移动终端92自身对超声的遮挡，室内定位场景内布设多个锚点94，锚点94位置的三维坐标信息已知，一般采用壁挂式贴在墙壁较高的位置或采用吊顶式贴在天花板上，以尽量减少障碍物的遮挡，如图2所示，布设有五个锚点94。在布设锚点94时，需要保证移动终端92在给定区域内任何一个位置发射超声时，发出的超声至少能够直线到达3个锚点94。在本发明实施例中，移动终端92上还设置有一个第一射频信号收发装置，锚点94上设置有一个超声接收端和一个第二射频信号收发装置。

室内定位优化装置90已经在上述装置实施例中进行了详细说明，在此不再赘述。以下仅对移动终端92和锚点94进行说明。

移动终端92包括：

超声发射端920，用于向锚点94发送超声波信号。

第一射频信号收发装置922，用于向锚点94发射射频信号。

控制单元924，用于控制超声发射端920与第一射频信号收发装置922同时向锚点94发送超声波信号和射频信号。

第一射频信号收发装置922还用于将接收到的时间差发送给室内定位优化装置90的距离获取模块。

优选地，移动终端92可以为智能机器人。

锚点94包括：

第二射频信号收发装置940，用于接收射频信号。

超声接收端942，用于接收超声波信号。

计时器944，用于获取接收射频信号与超声波信号的时间差。

第二射频信号收发装置940还用于将时间差发送给第一射频信号收发装置922。

优选地，在本发明实施例中，室内定位优化装置90可以设置在移动终端92上，也可以单独设置于一台独立的服务器上。

综上所述，借助于本发明实施例的技术方案，通过排除干扰确定待定位点分布的最致密区域，再从最致密区域中确定待定位点的最终位置坐标，解决了现有技术中室内无线定位技术均存在具有误差、定位不精确，容易受干扰的问题，能够降低室内定位的误差，进而提高室内定位的精度。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的客户端中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个客户端中。可以把实施例中的模块组合成一个模块，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者客户端的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的加载有排序网址的客户端中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (17)

1.一种室内定位优化方法，其特征在于，包括：

获取待定位点与多个锚点之间的测量距离；其中，所述待定位点与多个锚点之间的测量距离为所述待定位点与所述锚点之间的直线距离；

根据所述测量距离和所述锚点的位置坐标计算得到所述待定位点的多个初始位置坐标；

确定所述多个初始位置坐标分布的最致密区域；

根据所述最致密区域中的初始位置坐标确定所述待定位点的最终位置坐标；

其中，所述确定所述多个初始位置坐标分布的最致密区域具体包括：

计算所述待定位点的多个初始位置坐标中任一初始位置坐标到其他初始位置坐标距离的累加值，确定累加值最小的预定个数的初始位置坐标所围成的区域为所述最致密区域；

根据所述最致密区域中的初始位置坐标确定所述待定位点的最终位置坐标具体包括：将所述最致密区域的质心作为所述待定位点的最终位置坐标。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过红外线、超声波、射频识别、蓝牙、wifi、ZigBee和超宽带中任一种测距方法获取待定位点与多个锚点之间的测量距离。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过超声波的测距方法获取待定位点与多个锚点之间的测量距离，在预定空间中任一位置发送的超声波信号均能够直线到达至少3个锚点，所述测距方法包括：

获取由待定位点同时发射的射频信号和超声波信号从所述待定位点到各个锚点所耗费的时间差；

根据所述时间差、所述射频信号的传播速度、以及所述超声波信号的传播速度确定所述待定位点与各个锚点之间的三维测量距离。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量距离为三维测量距离，所述初始位置坐标为三维坐标，所述最终位置坐标为三维坐标。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量距离为二维测量距离，所述初始位置坐标为二维坐标，所述最终位置坐标为二维坐标。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述二维测量距离通过以下方式获取：

获取待定位点与多个锚点之间的三维测量距离；

获取所述锚点与待定位点的高度差；

根据所述高度差将所述三维测量距离转换为二维测量距离。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定个数为3。

8.一种室内定位优化装置，其特征在于，具体包括：

距离获取模块，用于获取待定位点与多个锚点之间的测量距离；其中，所述待定位点与多个锚点之间的测量距离为所述待定位点与所述锚点之间的直线距离；

初始位置坐标计算模块，用于根据所述测量距离和所述锚点的位置坐标计算得到所述待定位点的多个初始位置坐标；

致密区域确定模块，用于确定所述多个初始位置坐标分布的最致密区域；

最终位置坐标确定模块，用于根据所述最致密区域中的初始位置坐标确定所述待定位点的最终位置坐标；

其中，所述致密区域确定模块具体用于：计算所述待定位点的多个初始位置坐标中任一初始位置坐标到其他初始位置坐标距离的累加值，确定累加值最小的预定个数的初始位置坐标所围成的区域为所述最致密区域；

所述最终位置坐标确定模块具体用于：将所述最致密区域的质心作为所述待定位点的最终位置坐标。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述距离获取模块具体用于：通过红外线、超声波、射频识别、蓝牙、wifi、ZigBee和超宽带中任一种测距方法获取待定位点与多个锚点之间的测量距离。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述距离获取模块具体用于：

获取由待定位点同时发射的射频信号和超声波信号从所述待定位点到各个锚点所耗费的时间差；

根据所述时间差、所述射频信号的传播速度、以及所述超声波信号的传播速度确定所述待定位点与各个锚点之间的三维测量距离。

11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述测量距离为三维测量距离，所述初始位置坐标为三维坐标，所述最终位置坐标为三维坐标。

12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述测量距离为二维测量距离，所述初始位置坐标为二维坐标，所述最终位置坐标为二维坐标。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述距离获取模块具体用于：通过以下方式获取所述二维测量距离：

获取待定位点与多个锚点之间的三维测量距离；

获取所述锚点与待定位点的高度差；

根据所述高度差将所述三维测量距离转换为二维测量距离。

14.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述预定个数为3。

15.一种室内超声测距系统，其特征在于，包括如权利要求8至14中任一项所述的室内定位优化装置，还包括移动终端和设置于预定空间中固定位置的多个锚点，其中，在预定空间中任一位置发送的超声波信号均能够直线到达至少3个锚点；

所述移动终端包括：超声发射端，用于向所述锚点发送超声波信号；

第一射频信号收发装置，用于向所述锚点发射射频信号；

控制单元，用于控制所述超声发射端与所述第一射频信号收发装置同时向所述锚点发送超声波信号和射频信号；

所述锚点包括：

第二射频信号收发装置，用于接收射频信号；

超声接收端，用于接收所述超声波信号；

计时器，用于获取接收所述射频信号与所述超声波信号的时间差；

所述第二射频信号收发装置还用于将所述时间差发送给所述第一射频信号收发装置；

所述第一射频信号收发装置还用于将接收到的所述时间差发送给所述距离获取模块。

16.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述室内定位优化装置设置在所述移动终端上。

17.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述移动终端为智能机器人。