CN106488548B - 一种室内多径误差的确定方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种室内多径误差的确定方法及装置,其中,该方法包括:获取多个基站覆盖的待定位区域;划分待定位区域为多个预设网格;确定多个预设网格中的每个网格的网格顶点为多个参考点;测量多个基站的每个基站的信号传播到多个参考点的测量到达时间;针对多个参考点中的每个参考点,分别比较测量到达时间、与每个基站的信号分别传播到每个参考点的预设理想到达时间,得到每个参考点、分别与每个基站的传播的多径误差;根据每个参考点的多径误差及根据预先获取的多个参考点的位置信息,通过插值算法,得到待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差,其中,预设距离精准度为待定位区域的所有点的点与点之间的距离。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域,特别是涉及一种室内多径误差的确定方法及装置。
背景技术
现有技术中,因ILBS(Indoor Location-Based Service,室内位置服务)巨大的社会和经济潜力而得到广泛的关注。GPS(Global Positioning System,全球定位系统)、北斗,GLONASS(是俄语的全球卫星导航系统)、Galileo(欧洲的伽利略卫星定位系统)等GNSS(Global Navigation Satellite System,卫星导航系统)能够提供全天候的室外定位服务。对室内复杂环境,GPS等卫星信号由于建筑物等遮挡导致信号衰减很强,无法满足室内位置服务的需求。为了提供在室内复杂环境下满足位置服务的信号,大量室内定位技术。比如,Zigbee(基于IEEE 802.15.4标准的Zigbee技术是一种新兴的低成本、低功耗、低速率的短距离无线通信技术)、UWB(Ultra Wideband,超宽带)、blue tooth蓝牙或者WLAN(Wireless Local Area Networks,无线局域网)技术中的无线Wi-Fi等被提出,以满足室内位置服务对高精准度定位的需求。
但是,室内环境的复杂性会给无线信号的传输带来较大的影响,比如,室内空间的狭小会导致信号的MP(Multipath,多径)传播。
目前基于多径参数估计主要分为对多径信道传播模型参数的估计。其中,对多径信道参数的估计技术主要有:经典模型估计法、确定性模型估计法以及其他估计技术。
具体的,针对经典模型估计法的处理情况,一般通过经验模型或不同的定位环境,估计多径误差,进而得到待定位的内容。由于需要在有些环境相对比较复杂的情况,估计多径误差。在不同的环境中,需要采集大量的多径信息作为经验值,测量难度比较大,多径误差精准度比较低,人为操作比较麻烦。
具体的,针对确定性模型估计的处理情况,一般输入确定的输入量,估计多径误差,得到待确定的结果。先采集环境信息中的楼层高度及楼层的混凝土的厚度,通过确定性模型,估计多径误差才能得到楼内待定位点的位置。但是由于需要预先确定输入量,对于不同位置或不同的环境因素,就需要预先采集环境信息时,采集难度及采集工作量比较大,多径误差精准度比较低,人为操作比较麻烦。
现有技术的问题是:由于不同的环境因素,预先需要采集大量的多径信息作为经验值或者需要采集环境信息,采集工作量大,测量难度也比较大,多径误差精准度比较低,并且在测量中人为操作比较麻烦。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种室内多径误差的确定方法及装置,以实现在不同的环境因素下的自动测量多径误差,使得测量难度小,减少人为测量操作,以使人工工作量小,提高多径误差测量的精准度。具体技术方案如下:
本发明实施例提供的一种室内多径误差的确定方法包括:
获取多个基站覆盖的待定位区域;
划分所述待定位区域为多个预设网格;确定所述多个预设网格中的每个网格的网格顶点为多个参考点;
测量所述多个基站的每个基站的信号传播到所述多个参考点的测量到达时间;
针对所述多个参考点中的每个参考点,分别比较所述测量到达时间、与所述每个基站的信号分别传播到所述每个参考点的预设理想到达时间,得到所述每个参考点、分别与所述每个基站的传播的多径误差;
根据所述每个参考点的多径误差及根据预先获取的多个参考点的位置信息,通过插值算法,得到所述待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差,其中,所述预设距离精准度为所述待定位区域的所述所有点的点与点之间的距离。
进一步的,所述根据所述每个参考点的多径误差及根据预先获取的多个参考点的位置信息,通过插值算法,得到所述待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差之后,所述的室内多径误差的确定方法还包括:
获取处于所述待定位区域的待定位点的当前待定位信息;
根据所述当前待定位信息及所述待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差,确定所述待定位点的当前定位信息的多径误差;
补偿所述待定位点的当前定位信息的多径误差,得到所述待定位点的位置信息。
进一步的,所述划分所述待定区域为多个预设网格,包括:
均匀划分所述待定区域为多个预设多边形形状的预设网格。
进一步的,所述确定所述多个预设网格中的每个网格的网格顶点为多个参考点,包括:
查找所述多个预设网格内的预设尺寸处的,预设数目个第一预设网格,作为起始网格;
确定所述起始网格中的每个第一预设网格的网格顶点为多个参考点;
查找与所述起始网格相邻的所述预设尺寸的,所述预设数目个第二预设网格;
确定所述预设数目个第二预设网格中的每个第二预设网格的网格顶点为多个参考点。
进一步的,所述多径误差为按照所述多个参考点及所述多个基站的预设基站序号,排列所述多径误差形成的多径误差矩阵,其中,所述多径误差矩阵的每个行分别为所述每个参考点与所述多个基站的多径误差;
相应的,所述根据所述每个参考点的多径误差及根据预先获取的多个参考点的位置信息,通过插值算法,得到所述待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差,包括:
将所述多径误差矩阵以及所述多个参考点的位置信息作为对偶传播神经网络的输入层的输入;
控制所述输入,由所述输入层分别依次传递至所述对偶传播神经网络的Kohonen层及Grossberg层,得到空间多径误差的分布模型;
通过所述空间多径误差的分布模型,得到所述待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差。
进一步的,所述根据所述每个参考点的多径误差及根据预先获取的多个参考点的位置信息,通过插值算法,得到所述待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差之后,所述的室内多径误差的确定方法还包括:
获取处于所述待定位区域的待定位点的当前待定位信息,通过所述空间多径误差的分布模型,确定所述待定位点的当前待定位信息对应的多径误差;
补偿所述待定位点的当前定位信息的多径误差,得到所述待定位点的位置信息。
进一步的,所述获取处于所述待定位区域的待定位点的当前待定位信息,通过在所述空间多径误差的分布模型中,确定所述待定位点的当前待定位信息对应的多径误差,包括:
获取所述待定位点的当前待定位信息,通过定位解算算法,解算所述当前待定位信息为当前坐标,其中,所述定位解算算法中的参数包括:所述待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的坐标,所述多个基站的坐标及所述测量到达时间;
根据所述当前坐标,通过所述空间多径误差的分布模型,得到所述当前坐标对应的多径误差的向量值;
相应的,所述补偿所述待定位点的当前定位信息的多径误差,得到所述待定位点的位置信息,包括:
根据所述向量值,补偿得到所述待定位点的当前定位信息的多径误差时对应的测量到达时间,得到补偿后的测量到达时间;
根据所述补偿后的测量到达时间,重新通过定位解算算法迭代,确定所述待定位点的当前定位坐标,直至满足第一预设位置条件,确定所述待定位点的位置信息中的定位坐标,其中,所述第一预设位置条件至少包括:所述待定位点的定位,与得到所述待定位点的定位坐标的前一次定位解算算法迭代,对应得到的当前定位坐标小于预设阈值;
在无法满足所述第一预设位置条件时,判断满足第二预设迭代条件时,确定所述待定位点的位置信息中的定位坐标,其中,所述第二预设迭代条件至少包括:定位解算算法迭代的次数达到预设迭代次数。
进一步的,所述插值算法至少包括:线性插值、加权距离反转法WDI及克里金法中的一种;
相应的,根据所述每个参考点的多径误差及根据预先获取的多个参考点的位置信息,通过插值算法,得到所述待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差,包括:
根据所述多个参考点的多径误差以及根据预先获取的多个参考点的位置信息,通过所述插值算法,得到所述多个参考点中每两个参考点之间的中间参考点;
测量所述多个基站的每个基站的信号传播到所述中间参考点的测量到达时间;
针对每个中间参考点,分别比较所述测量到达时间、与所述每个基站的信号分别传播到所述每个中间参考点的预设理想到达时间,得到所述每个中间参考点、分别与所述每个基站的传播的多径误差;
根据所述每个中间参考点的多径误差以及根据预先获取的多个参考点的位置信息,通过所述插值算法,得到所述中间参考点之间的点,直至达到预设距离精准度,得到所述待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差。
进一步的,本发明室内多径误差的确定方法还包括:
获取所述多个基站的基站性能指标,其中,所述基站性能指标至少包括:基站的信号发射功率;
获取所述多个基站的每个基站的信号传播到所述多个参考点的预设理想到达时间及所述每个参考点、分别与所述每个基站的传播的预设理想多径误差;
控制在预设虚拟基站中存储所述基站性能指标、所述预设理想到达时间及所述预设理想多径误差。
为了实现上述目的,本发明实施例还提供一种室内多径误差的确定装置,包括:
第一获取模块,用于获取多个基站覆盖的待定位区域;
划分模块,用于划分所述待定位区域为多个预设网格;确定所述多个预设网格中的每个网格的网格顶点为多个参考点;
测量模块,用于测量所述多个基站的每个基站的信号传播到所述多个参考点的测量到达时间;
第一确定模块,用于针对所述多个参考点中的每个参考点,分别比较所述测量到达时间、与所述每个基站的信号分别传播到所述每个参考点的预设理想到达时间,得到所述每个参考点、分别与所述每个基站的传播的多径误差;
第二确定模块,用于根据所述每个参考点的多径误差及根据预先获取的多个参考点的位置信息,通过插值算法,得到所述待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差,其中,所述预设距离精准度为所述待定位区域的所述所有点的点与点之间的距离。
本发明实施例提供的一种室内多径误差的确定方法及装置,可以待定位区域划分为多个网格,利用每个网格的网格顶点作为多个参考点,进而确定基站向多个参考点传播信号的多径误差。可以实现在不同的环境因素,或者处于环境相对比较复杂的情况下,利用待定位区域划分的多个网格中的网格顶点作为多个参考点,自动确定参考点,进而自动测量多径误差,使得测量难度小,通过插值算法及多个参考点,得到待定位区域所有点的多径误差,避免人为测量操作,人工工作量小,提高多径误差测量的精准度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所待使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的室内多径误差的确定方法的一个流程示意图;
图2为本发明实施例的室内多径误差的确定方法的应用场景示意图;
图3为本发明实施例的室内多径误差的确定方法的另一个流程示意图;
图4为本发明实施例的通过空间多径误差的分布模型,确定室内多径误差的一个流程示意图;
图5为本发明实施例的室内多径误差的确定方法的具体流程示意图;
图6为本发明实施例的室内多径误差的确定装置的一个结构示意图;
图7为本发明实施例的室内多径误差的确定装置的又一个结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
针对现有技术的由于不同的环境因素,预先需要采集大量的多径信息作为经验值或需要采集环境信息,测量难度比较大,多径误差精准度比较低,并且在测量中人为操作比较麻烦的问题,本发明实施例提供的室内多径误差的确定方法及装置,以实现在不同的环境因素下的自动测量多径误差,使得测量难度小,避免人为测量操作,提高多径误差测量的精准度。具体内容如下:
如图1所示,本发明实施例的室内多径误差的确定方法,包括:
步骤110,获取多个基站覆盖的待定位区域。
这里可以通过虚拟基站获取多个基站覆盖的待定位区域。这里的虚拟基站定位的无线信号,是由每个基站发出的。该定位的无线信号经过复杂传播环境中的散射体反射、散射、透射、绕射等到达接收端,定位的无线信号传播呈现多径传播特性。由多个基站多径传播定位的无线信号到参考点所产生的时延等参数进行较为准确的估计,则可以将多个基站的性能指标赋予给虚拟基站。
这里的虚拟基站可以存储及管理,多个基站的性能指标及多个基站所产生的数据,这样可以减轻每个基站的负载;而且专门存储及管理的设备,方便后期维护。本发明实施例仅仅是一种实现获取多个基站覆盖的待定位区域的方式,其他可以实现本发明实施例的获取多个基站覆盖的待定位区域的获取方式,均属于本发明实施例的保护范围。
上述的虚拟基站还可以存储及管理的,每个基站的信号传播到多个参考点的预设理想到达时间。一般是利用室外的基站对室内基站的定位,并将虚拟基站设置在高层建筑物,比如,该高层建筑物的楼顶上。这样减少阻挡信号的其他物体,提高定位的无线信号的传播速率及传播准确度。
本发明实施例中的多个基站的数目不作限定。任何可以实现共同覆盖的待定位区域的数目,均属于本发明实施例的保护范围。本发明实施例的多个基站的数目一般越多,则定位的精准度越高,但是如果多个基站的数目较多,对于对应需要处理的数据较多,会影响得到待定位信息的速度。优选的,该多个基站的数目等于三个。
还有,这里的待定位区域是根据多个基站共同覆盖的区域,对于多个基站共同覆盖的边界区域,考虑到信号的稳定性,本发明实施例可以不用考虑这里的边界区域,因此待定位区域可以是扇形覆盖区域,也可以是被去掉边界区域的其他形状覆盖区域。比如,待定位区域可以是矩形或不规则多边形,任何可以被多个基站共同覆盖的区域,且信号稳定区域的区域形状,均属于本发明实施例的保护范围,在此不一一举例。
步骤120,划分待定位区域为多个预设网格;确定多个预设网格中的每个网格的网格顶点为多个参考点。
这里的多个预设网格中的每个网格是为了规则化待定位区域内的参考点,通过该参考点对定位进行辅助,同时可以将该参考点作为上述虚拟基站。多个预设网格个数与用户所需的定位的精准度有关系,精准度越高,则划分的预设网格的数目越多。因为划分的预设网格的数目越多,确定的参考点越多。通过参考点定位待定位点会更准确。比如,参考点越多,则待定位点位于该参考点的概率越大,这样既可更加快速,准确的得到待定位点的定位信息。
上述多个预设网格的数目不作限定。任何可以划分完成待定位区域后的多个预设网格的数目,均属于本发明实施例的保护范围。本发明实施例的多个预设网格的数目一般越多,则确定多径误差的精准度越高。一般精准度,按照用户需要的精准度进行设定。这里通过将划分后的每个网格的顶点作为参考点,然后沿着每个网格自动搜索,确定参考点。由于自动采集并且网格分布比较均匀,不仅操作方便,避免出现人为采集比较麻烦的情况,而且自动搜索的精准度高。
对于上述的多个预设网格的网格尺度,可以根据按照用户需要精准度可以取网格尺度为固定值。具体的,比如,用户需要定位的精准度为1米,则网格尺度为1米乘以1米。用户需要定位的精准度为1米时,将网格尺度设置为1米乘以1米时属于理想取值。在实际应用中,网格尺度可以在1米乘以1米的预设偏差范围进行调整。预设偏差范围大于0.1米乘以0.1米且小于1米乘以1米的范围内,具体在应用还可以按照需求进行调整,在此不再详述。
对于上述的多个预设网格的网格尺度,也可以动态网格划分时,取网格尺度大小为变化的数值。比如,建立网格尺度,以及,基站到参考点距离,最后得到网格尺度。因为距离基站附近,多径误差相对较小,网格尺度可以划分的比其他网格大,这样可以减少网格的数目,提高了得到多径误差的效率,也可以动态划分网格尺度,方便用户操作。
这里的参考点可以设置有定位功能的设备。该定位功能的设备至少包括但不限于:无线路由器,GPS接收机及基站。该定位功能的设备是用于对参考点的定位,其他定位可以实现参考点定位的方式。比如,蓝牙,无线等方式,均属于本发明实施例的保护范围,在此不一一举例。这里的定位功能的设备只是实现参考点的粗略定位,为了后期的准确定位参考点及其他待定位点做准备。
步骤130,测量多个基站的每个基站的信号传播到多个参考点的测量到达时间。
本发明实施例,该信号可以是可以实现定位的所有定位信号。该参考点与待定位点均处于待定位区域内,能够接收到来自相同多个基站的定位信号,每个参考点接收信号的发射基站位置和数量均相同。假设待定位区域一共可以被来自m个基站的定位信号覆盖,则每个参考点均可以接收到m个基站的定位信号,并且每个参考点该网格的顶点上。这样多个参考点基本环境和基本数据相同,为后期做好准确。其中,m为大于或等于2的自然数。
步骤140,针对多个参考点中的每个参考点,分别比较测量到达时间、与每个基站的信号分别传播到每个参考点的预设理想到达时间,得到每个参考点、分别与每个基站的传播的多径误差。
在实际环境中由多个基站到参考点的信号的传播路径存在多条,且多径信道一般服从瑞利衰落信道模型。在参考点通过接收机确定TOA(Time Of Arrival,到达时间)的测量值。接收机测量得到的基站到达时间TOA的测量值,一般是基于信号相干的峰值检测法得到的首达路径达到时间TOA。
这里的预设理想到达时间,主要是接收机测量得到的基站到达时间TOA的测量值减去接收机硬件或者系统导致的固有测量误差之后,确定的到达时间。
步骤150,根据每个参考点的多径误差及根据预先获取的多个参考点的位置信息,通过插值算法,得到待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差,其中,预设距离精准度为待定位区域的所有点的点与点之间的距离。
这里的预先获取的多个参考点的位置信息,包括:通过上述定位功能的设备获取的多个参考点的位置信息,其中,参考点的位置信息至少包括但不限于:参考点的位置坐标及参考点位置的经度、纬度及距地面高度。在具体应用中,通过位置坐标,可以定位出楼层的具体层数。任何可以表示参考点的位置信息的其他信息,均属于本发明实施例的保护范围,在此不一一举例。
上述的预设距离精准度可以根据用户的需求进行设定。比如,用户需要1米的距离精准度,则最后所有点的点与点之间的距离为1米。在需要测量时,预先设定预设距离精准度,最后达到预设距离精准度时,输出达到预设距离精准度所有点的多径误差。这样可以满足用户的需求,提高用户体验效果,也可以实现多径误差的高精准度的处理。
由于步骤150之前步骤已经确定每个参考点的多径误差,通过插值算法的迭代,得到待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差。插值算法对空间中多径误差的分布进行估计,实现对多径高精准度的处理。
本发明实施例中,待定位区域划分为多个网格,利用每个网格的网格顶点作为多个参考点,进而确定基站向多个参考点传播信号的多径误差。可以实现在不同的环境因素,或者处于环境相对比较复杂的情况下,利用待定位区域划分的多个网格中的网格顶点作为多个参考点,自动确定参考点,进而自动测量多径误差,使得测量难度小,通过插值算法及多个参考点,得到待定位区域所有点的多径误差,减少人为测量操作,以使人工工作量小,提高多径误差测量的精准度。
本发明实施例的具体实现流程举例如下。
如图2所示,图2中包括多个BS(Base Station,基站),其中多个BS基站包括:第一基站21,第二基站22及第三基站23,图2中还包括多个RP(ReferencePoint,参考点)其中,多个RP参考点包括:分布的第一参考点31,第二参考点32,第三参考点33及第四参考点34,多个RP参考点之间的线均表示在待定位区域划分的网格;图2中还包括:一个UP41(UnknownPoint,待定位点),图2中还包括:多个遮挡物,该遮挡物包括,第一遮挡物51及第二遮挡物52。
在第二基站22向第一参考点31传播信号时,由于第一遮挡物51遮挡传播信号,形成A线条表示的A信号传播路径。通过A信号传播路径的传播,得到第二基站22到第一参考点31传播信号的真实到达时间TOAR值(是指TOA Real,即本发明实施例中的测量到达时间值);
在第二基站22向第一参考点31传播信号时,由于穿透第二遮挡物52传播信号,形成B线条表示的B信号传播路径。通过B信号传播路径的传播,根据第二基站22及第一参考点31,得到第二基站22到第一参考点31传播信号的理论到达时间TOAT值(是指TOA Theory,即本发明实施例中的预设理想到达时间TOA);
并且,第一参考点31也接收第三基站23的传播信号及第四基站24的传播信号;
在实际应用中,由于第一参考点31的接收机可能存在接收的硬件计时误差,因此,在传播信号到达该第一参考点31时,接收机直接反馈记录的基站到达时间TOAM值(是指TOAMeasure,即接收机测量得到的基站到达时间值,其中包含了真实到达时间值和系统噪声)。
通过每个基站的信号传播到多个参考点的预设理想到达时间,与当前测量每个基站的信号传播到多个参考点的测量到达时间比较作差,得到每个参考点、分别与每个基站的传播的多径误差。
具体的,以多个参考点中的第一参考点31为例进行详细说明。
在第一参考点31处可以测量得到来自第一基站21,第二基站22及第三基站23的TOA值,在测量来自第二基站22的测量到达时间TOA值中含有多径误差信息。TOA值满足下述关系:Δt1=TOAM-TOAT及Δt2=TOAM-TOAR
其中,Δt2是基站到达时间TOAM值与真实到达时间TOAR值的差,Δt2主要是由于接收机硬件或者TOA测量算法导致,属于固有测量误差;Δt1是基站到达时间TOAM值与理论到达时间TOAT值的差,Δt1的误差里面包含多径误差和系统的固有测量误差,称为理论误差。
理论到达时间TOAT值可以通过参考点的坐标与基站的坐标计算得出,计算公式如下:
其中,(xRP,yRP,zRP)为第一参考点31的坐标,(xBS,yBS,zBS)为各个基站的坐标,c为信号传播速度,近似为光速3×108m/s。则该第一参考点31处TOA测量的多径误差可以由下面的公式得出:ΔtMP=TOAR-TOAT=Δt1-Δt2
综上,多个参考点处测量得到的多径误差可由下面公式给出:
ΔtMP_1=Δt11-Δt2
ΔtMP_2=Δt12-Δt2
ΔtMP_k=Δt1k-Δt2
其中ΔtMP_k表示在第k个参考点处测量得到的多径误差,由在此第一参考点31处的理论误差与测量误差做差得到。图2中的k取值为4。为了在理论多径误差里面抽离多径误差进行后续处理与补偿,考虑使用差分的方法,选取网格的一个顶点作为基准的参考点,其他顶点均与该一个定点做差得到相对纯净的多径误差表达如下:
Δτk=ΔtMP_k-ΔtMP_1=Δt1k-Δt11
将得到的多径误差,建立待定位区域中n个参考点与m个基站的TOA的测量多径误差矩阵如下:
其中Δτnm表示第k=n个参考点处测量得到的来自第i=m个基站的TOA多径误差值。n表示参考点的总数,m表示基站的总数,n和m分别取值大于或等于1的自然数。此时,每个参考点中存储测量到达时间TOA的多径误差值,可以称作“虚拟基站”。
在得到待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差之后,需要对所有点的多径误差进行补偿,得到所有点的位置信息,然后进行高精准度的定位。以解决复杂室内环境下,对多径误差进行处理,以满足待定位点高精准度的定位需求的问题。比如,待定位区域的应用环境为室内,对室内所有点的多径误差进行补偿,得到所有点的位置信息;然后对终端定位时,根据所有点的多径误差及终端的初始的当前位置信息,确定出终端的多径误差进行补偿,进而确定出对终端的高精准度定位位置信息。由于所有点的多径误差精准度比较高,在后续确定具体的待定位点的位置信息,具有更高的精准度。
上述终端为可以接收无线信号和发射无线信号的终端。比如,智能手机,掌上计算机等的移动终端,计算机及无线路由器。任何可以实现接收无线信号和发射无线信号的终端,均属于本发明实施例的保护范围,在此不一一举例。具体的,确定待定位点的位置信息的内容如下:
如图3所示,建立在图1的步骤基础上,本发明实施例的室内多径误差的确定方法还包括:
步骤160,获取处于待定位区域的待定位点的当前待定位信息。
这里的获取处于待定位区域的待定位点的当前待定位信息,包括:通过上述定位功能的设备处于待定位区域的待定位点的当前待定位信息,其中,当前待定位信息至少包括但不限于:当前位置坐标,及当前位置的经度、纬度及距地面高度。在具体应用中,通过当前位置坐标,可以定位出楼层的具体层数。该当前待定位信息只是通过定位功能的设备先协助确定一个粗略地初始的当前待定位信息,然后通过本发明实施例的室内多径误差的确定方法,确定出该当前待定位信息的多径误差。
步骤170,根据当前待定位信息及待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差,确定待定位点的当前定位信息的多径误差。
这里由于步骤160确定出当前待定位信息,可以在待定位区域内达到预设距离精准度的所有点中,查找到与当前待定位信息对应点,然后得到对应点的多径误差。这样可以快速查找到当前待定位信息的多径误差。
步骤180,补偿待定位点的当前定位信息的多径误差,得到待定位点的位置信息。
这里由于步骤160已经确定出当前待定位信息,步骤180也确定出当前定位信息的多径误差,补偿多径误差,得到待定位点的位置信息。
这里的待定位点的位置信息至少包括但不限于:待定位点的位置坐标,及待定位点的位置的经度、纬度及距地面高度。任何可以表示待定位点的位置信息的其他信息,均属于本发明实施例的保护范围,在此不一一举例。
本发明实施例,可以在每次确待定位点的位置信息之前,需要重新确定所有点的多径误差,这样可以解决不同环境应用时,存在多径误差不同,满足不同环境应用的多径误差高精准度处理。一般在实际应用中,对于常用区域,可以在待定位点的位置信息之前,已经需要确定所有点的多径误差,只要粗略地确定出待定位点的初始的当前待定位信息,则可以得到当前定位信息的多径误差,进而实现待定位点的定位,这样可以减少每次确定所有点的多径误差的步骤,提高待定位点的定位的速率,方便日常应用使用。该常用区域至少包括但不限于:商场、居民楼,广场及写字楼。比如,对一个写字楼的移动终端的定位,为了确定移动终端的使用者的位置信息或者监控移动终端的使用者,可以利用周围的基站,确定出移动终端粗略地确定出初始的当前待定位信息;然后通过该移动终端确定出当前待定位信息的多径误差,补偿该移动终端当前待定位信息的多径误差,确定出待定位点的最终精确的位置信息。
实现补偿多径误差的方式至少包括但不限于:基于CIR(Channel ImpulseResponse,信道冲击响应)估计的多径误差修正技术、基于MUSIC(multiple signalclassification,多信号分类)估计多径TOA的补偿技术、基于DSBF(Delay and Sum Beamforming,延迟叠加波束成形)的多径抑制技术、多径误差分离剔除技术。由于现有技术的具体实现方式,在此不一一赘述。
但是上述补偿方式的计算比较复杂,因此需要通过本发明实施例的补偿多径误差的方式计算比较简单,定位速度比较快。具体优选方案的内容如下:
本发明实施例的室内多径误差的确定方法中,上述多径误差为按照该多个参考点及该多个基站的预设基站序号,排列该多径误差形成的多径误差矩阵,其中,该多径误差矩阵的每个行分别为每个参考点与该多个基站的多径误差。
需要说明的是,根据不同的定位需求,划分得到的网格大小也会相应的进行调整(比如楼宇级、房间级、米级等),参考点的数目也会随着增加或减少。假设经过网格划分后,共有n个参考点,且这n个参考点的多径误差矩阵和坐标矩阵可以表示如下:
及
其中,Δτ11表示第k=1参考点与第i=1基站的TOA多径误差值;Δτnm中表示第k=n参考点与第i=m基站的TOA多径误差值;n表示参考点的总数,m表示基站的总数,n和m分别取值大于或等于1的自然数,(x1,y1,z1)表示第k=1参考点的坐标,(xn,yn,zn)表示第k=n时的参考点的坐标,k的取值在1至m范围内。
这里的参考点的多径误差矩阵,可以利用插值算法,得出待定位区域内所有点的多径误差值,方便计算。这里的,插值算法至少包括但不限于:线性插值、WDI(WeightedDistance Inverse,加权距离反转法)、克里金法Kriging。利用上述的插值算法,得出待定位区域内所有点的多径误差,进而得到待定位点的定位坐标,但是得到得出待定位区域内所有点的多径误差值的精准度和速度一般。
由于多径误差是非线性的,通过对传神经网络算法,可以更加准确地实现待定位区域内所有点的多径误差,进而得到待定位点的定位坐标。优选的,该插值算法至少还包括但不限于:对传神经网络法。对传神经网络算法属于一种人工神经网络技术,其对于数据量庞大、结构复杂的非线性系统的模糊信息,具有分析与建模的优势,可以应用于插值计算。对传神经网络法可以逼近任意连续非线性函数,并且在训练后可以实现信号的双向传送,训练速度比普通的BP(Back propagation algorithm,反向传播)神经网络要快,训练时间大概为BP神经网络的1%。如图4所示,CPN(Counter-Propagation Network,对偶传播神经网络)是一个异构二级神经网络,分为输入层61、Kohonen层62和Grossberg层63。因此本发明实施例考虑到多径误差的空间相关性,采用基于空间相关的CPN,对通过上述步骤150得到的多径误差矩阵进行插值处理,得到区域内空间多径误差的分布模型。具体实现的内容如下:
优选的,本发明实施例的室内多径误差的确定方法中,步骤150包括:
本步骤150的第一步,将该多径误差矩阵以及该多个参考点的位置信息作为对偶传播神经网络的输入层61的输入。
本步骤150的第二步,控制该输入,由该输入层61分别依次传递至该对偶传播神经网络的Kohonen层62及Grossberg层63,得到空间多径误差的分布模型。
如图4所示,将参考点的多径误差矩阵和每个参考点的坐标矩阵作为CPN的的输入层61的输入,通过输入层61分别依次传递至Kohonen层62和Grossberg层63,经过神经网络训练和双向信息传递后,能够得到空间多径误差的分布模型。
上述Kohonen层62作为CPN的第二层,采用无监督式的学习过程,其神经元节点的个数一般待定位区域内网格的数目;Grossberg层63作为CPN网络的第三层,为保证网络信息对传的实现,需要m+3个神经元节点。其中,输入层61设有m+3个神经元节点,以此输入多径误差矩阵的每一行的信息,前m个神经元节点输入参考点的多径误差的信息,后3个神经元节点输入参考点的坐标。输入的信息向量格式示意如下:
(Δτn1,Δτn2,...,Δτnm,xn,yn,zn)
CPN训练的过程是一个不断调整前后两层之间连接边的权值,以满足输出要求的一个过程,每一个经过训练之后的CPN网络,均可以表示当前定位区域中的空间多径误差的分布模型。这样空间多径误差的分布模型可以实现在线定位时,通过输入待定位点的输入点坐标,获得待定位点的多径误差向量,或者,通过输入一组多径误差向量,获得与该多径误差向量对应的点坐标。
本步骤150的第三步,通过空间多径误差的分布模型,得到待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差
本发明实施例中,通过空间多径误差的分布模型,每个点和每个点的多径误差一一对应的,在空间多径误差的分布模型中,输入前两者任一,都可以得到剩余的一个,这样不仅可以利用此空间多径误差的分布模型可以对定位过程中产生的多径误差进行实时补偿,而且空间多径误差的分布模型实现的更加准确,方便操作,提高效率。
优选的,本发明实施例中能够得到待定位点的当前待定位信息对应的多径误差,可以由以下两种实现方式:
优选的第一种实现方式:在基于图1基础的步骤150之后,本发明实施例的室内多径误差的确定方法还包括:
第一步,获取处于待定位区域的待定位点的当前待定位信息,通过该空间多径误差的分布模型,确定待定位点的当前待定位信息对应的多径误差;
优选的,本步骤具体包括:获取待定位点的当前待定位信息,通过定位解算算法,解算该当前待定位信息为当前坐标,其中,该定位解算算法中的参数包括:待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的坐标,该多个基站的坐标及该测量到达时间。根据该当前坐标,通过该空间多径误差的分布模型,得到该当前坐标对应的多径误差的向量值。
第二步,补偿待定位点的当前定位信息的多径误差,得到待定位点的位置信息。
优选的,本步骤具体包括:根据该向量值,补偿得到待定位点的当前定位信息的多径误差时对应的测量到达时间,得到补偿后的测量到达时间;
根据该补偿后的测量到达时间,重新通过定位解算算法迭代,确定待定位点的当前定位坐标,直至满足第一预设位置条件,确定待定位点的位置信息中的定位坐标,其中,该第一预设位置条件至少包括:待定位点的定位,与得到待定位点的定位坐标的前一次定位解算算法迭代,对应得到的当前定位坐标小于预设阈值。
这里的预设阈值是根据用户所需的精准度值确定的。任何可以实现待定位点的定位,与得到待定位点的定位坐标的前一次定位解算算法迭代,对应得到的当前定位坐标小于预设阈值时所对应的预设阈值都属于本发明实施例的保护范围,在此不作限定。比如,根据用户所需的精准度值为0.5米,则预设阈值为0.5米。
在无法满足该第一预设位置条件时,判断满足第二预设迭代条件时,确定待定位点的位置信息中的定位坐标,其中,该第二预设迭代条件至少包括:定位解算算法迭代的次数达到预设迭代次数。
如果在多次迭代之后,通过定位解算算法迭代没法实现计算结果的收敛,如果一直计算,则有可能是一个死循环,因此,在无法满足该第一预设位置条件时,判断满足定位解算算法迭代的次数达到预设迭代次数时,确定待定位点的位置信息中的定位坐标。该预设迭代次数可以根据经验值及用户需求进行设置。一般情况下,该预设迭代次数大于,通过定位解算算法达到计算结果的收敛时的迭代次数。在这样情况下,才会保证可能收敛时,通过收敛结果,得到的定位坐标较为准确。
上述当前坐标、当前定位坐标及定位坐标,均是通过预先设定一个坐标系得到的。
本发明实施例中,这里获取待定位点的当前待定位信息是指在线定位过程中,也就是用户先进行预先得到模糊地初始的当前位置信息,输入到由CPN训练得出的空间多径误差的分布模型中,空间多径误差的分布模型会给出对应模糊的位置信息的多径误差的分布向量。利用此向量对解算过程中的TOA值进行多径误差补偿之后,返回解算过程进行迭代求解,最终得出经过多径误差补偿后的高精准度定位结果。这样只需要模糊地初始的当前位置信息,就可以通过已经确定的空间多径误差的分布模型,快速地得到多径误差,快速准确地查找到当前位置信息的多径误差,补偿多径误差,进而得到多径误差补偿后的高精准度定位结果。
上述第一种实现方式对应的具体举例实现过程如下。
由于三维空间内,基于测距的定位解算算法至少需要测量来自四个基站的TOA值,四个基站分别为第1基站,第2基站,第3基站,第4基站,其中,1,2,3,4分别为基站的编号,即i表示基站的编号,基站的总数为m。实际应用中可以通过增加定位可用基站的数目来提升定位解算的精准度。通过得到待定位区域的空间多径误差的分布模型后,利用此空间多径误差的分布模型对定位过程中,产生的多径误差进行实时补偿。具体本发明后续均以四个基站来进行实施例的说明,以及,定义及符号说明,如表1所示。
表1
如图5所示,步骤501,在线定位阶段:接收机在待定位点处首先测量得到来自每个基站的定位信号TOA值,然后通过定位解算算法粗略地得到待定位点,初始的当前待定位信息作为初始定位坐标(x0,y0,z0),解算公式如下:
由于(xBSi,yBSi,zBSi)、c、(TOA1,TOA2,TOA3,TOA4)是已知的,noise是未知的,因此可以得到初始定位坐标(x0,y0,z0)。
步骤502,多径误差估计:将接收机解算得到的初始定位坐标(x0,y0,z0),输入到空间多径误差的分布模型中,得出对应于初始定位坐标(x0,y0,z0)的多径误差向量(Δτ01,Δτ02,Δτ03,Δτ04),然后利用此多径误差向量对接收机测量得到的测量到达时间TOA值;
步骤503,多径误差补偿:对此多径误差向量对接收机测量得到的测量到达时间TOA值进行补偿,补偿算法如下:
步骤504,得到解算的最终结果:利用经过补偿后的测量到达时间TOA值,即返回定位解算算法再次进行解算,以此过程进行迭代,直到满足预设迭代次数或者定位解算算法的定位结果收敛至,待定位点的定位,与得到待定位点的定位坐标的前一次定位解算算法迭代,对应得到的当前定位坐标小于预设阈值的结束条件,算法结束,输出解算的最终结果,即待定位点的位置信息中的定位坐标。此解算的最终结果,因为经过了多径误差补偿解算,会得到高精准度的定位结果。
优选的第二种实现方式:本发明实施例的室内多径误差的确定方法中基于图1基础上的步骤105具体包括:
第一步,根据该多个参考点的多径误差以及根据预先获取的多个参考点的位置信息,通过该插值算法,得到该多个参考点中每两个参考点之间的中间参考点,其中,该插值算法至少包括:线性插值、加权距离反转法WDI及克里金法中的一种;
第二步,测量该多个基站的每个基站的信号传播到该中间参考点的测量到达时间;
第三步,针对每个中间参考点,分别比较该测量到达时间、与每个基站的信号分别传播到每个中间参考点的预设理想到达时间,得到每个中间参考点、分别与每个基站的传播的多径误差;
第四步,根据每个中间参考点的多径误差以及根据预先获取的多个参考点的位置信息,通过该插值算法,得到该中间参考点之间的点,直至达到预设距离精准度,得到待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差。
在基于图1基础上的步骤150之后,本发明实施例的室内多径误差的确定方法还包括:
获取处于待定位区域的待定位点的当前待定位信息;根据当前待定位信息及待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差,确定待定位点的当前定位信息的多径误差;补偿待定位点的当前定位信息的多径误差,得到待定位点的位置信息。
本发明实施例,通过该插值算法均匀地确定待定位区域内达到预设距离精准度的所有点,这样可以提高所有点的多径误差的准确度。
本发明实施例提出的上述两种实现方式,解决了室内复杂环境下,如何对多径误差进行处理,以得到待定位点的更高精准度的定位结果问题,同时给出了多径误差处理与补偿的技术细节。本发明中的多径误差的处理技术与传统的多径参数模型估计法相比,具有较好的环境普适性和系统鲁棒性;与传统的多径指纹辅助定位技术相比,系统在线定位阶段所需存储空间和运算资源更小,能容易满足室内移动位置服务的需求。
优选的,本发明实施例室内多径误差的确定方法中,步骤120中划分待定位区域为多个预设网格具体包括:均匀划分该待定区域为多个预设多边形形状的预设网格。
对于上述的网格的预设多边形形状可以是六边形,矩形,多边形。一般角越多,角作为参考点的数目越多,进而确定的多径误差更准确。优选的,网格划分好之后,取每个网格为矩形,则确定矩形的网格的4个顶点作为参考点,假设共得到4乘以N共n个参考点,则需要确定N次,就可以完成所有参考点的确定,其中,N为大于或等于1的自然数。这里只是以划分的矩形的网格的4个顶点作为参考点可以通过虚拟基站存储的多径误差,并差分处理,从而得到更为接近实际的多径误差值,用于后续处理过程。以上只是举例说明,在此不作限定,任何可以通过确定参考点的形状的方式,均属于本发明实施例的保护范围。
这里的均匀划分,是为了更加精确的划分待定位区域,使得待定位区域每个点被作为参考点的概率相同,这样可以提高测量的准确性。
优选的,本发明实施例室内多径误差的确定方法中,步骤120中确定该多个预设网格中的每个网格的网格顶点为多个参考点具体包括:查找该多个预设网格内的预设尺寸处的,预设数目个第一预设网格,作为起始网格;
这里的预设尺寸及预设数目,均根据用户需求或者工业需求进行设定。一般预设尺寸越小,预设数目越大,进而确定的多径误差更准确。在此不做限定。
确定该起始网格中的每个第一预设网格的网格顶点为多个参考点;
查找与该起始网格相邻的该预设尺寸的,该预设数目个第二预设网格;
确定该预设数目个第二预设网格中的每个第二预设网格的网格顶点为多个参考点。
本发明实施例中,通过网格划分自动查找参考点,就可以实现更加精准地得到多径误差,进而实现更精确的定位,避免了出现利用多径指纹辅助定位的技术,需要采集并存储大量的多径信息、耗费的人力和所占用的存储空间的情况,也可以实现不同环境,包括室内定位的需求。
优选的,本发明实施例室内多径误差的确定方法还包括:
获取该多个基站的基站性能指标,其中,该基站性能指标至少包括:基站的信号发射功率;获取该多个基站的每个基站的信号传播到该多个参考点的预设理想到达时间及每个参考点、分别与每个基站的传播的预设理想多径误差;控制在预设虚拟基站中存储该基站性能指标、该预设理想到达时间及该预设理想多径误差。
本发明实施例可以应用于基站,也可以应用于预设虚拟基站,即,上述的虚拟基站,是根据用户需求设置的,可以作为本发明实施例的应用场景,单独的预设虚拟基站进行存储、管理及多径补偿,这样可以减轻其他设备的负载,而且单独设置一个设备,处理的事情相对较少,可以提高处理效率。
如图6所示,本发明实施例的一种室内多径误差的确定装置中,包括:
第一获取模块601,用于获取多个基站覆盖的待定位区域;
划分模块602,用于划分待定位区域为多个预设网格;确定多个预设网格中的每个网格的网格顶点为多个参考点;
测量模块603,用于测量多个基站的每个基站的信号传播到多个参考点的测量到达时间;
第一确定模块604,用于针对多个参考点中的每个参考点,分别比较测量达到时间、与每个基站的信号分别传播到每个参考点的预设理想到达时间,得到每个参考点、分别与每个基站的传播的多径误差;
第二确定模块605,用于根据每个参考点的多径误差及根据预先获取的多个参考点的位置信息,通过插值算法,得到待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差,其中,预设距离精准度为待定位区域的所有点的点与点之间的距离。
本发明实施例中,待定位区域划分为多个网格,利用每个网格的网格顶点作为多个参考点,进而确定基站向多个参考点传播信号的多径误差。可以实现在不同的环境因素,或者处于环境相对比较复杂的情况下,利用待定位区域划分的多个网格中的网格顶点作为多个参考点,自动确定参考点,进而自动测量多径误差,使得测量难度小,通过插值算法及多个参考点,得到待定位区域所有点的多径误差,避免人为测量操作,提高多径误差测量的精准度。
需要说明的是,本发明实施例的装置是应用上述滤波方法的装置,则上述滤波方法的所有实施例均适用于该装置,且均能达到相同或相似的有益效果。
本发明的又一实施例的室内多径误差的确定装置还包括:
第二获取模块606,用于获取处于待定位区域的待定位点的当前待定位信息;
第三确定模块607,用于确定根据当前待定位信息及待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差,确定待定位点的当前定位信息的多径误差;
第一补偿模块608,用于补偿待定位点的当前定位信息的多径误差,得到待定位点的位置信息。
本发明的又一实施例的室内多径误差的确定装置中,划分模块602具体用于均匀划分待定区域为多个预设多边形形状的预设网格。
本发明的又一实施例的室内多径误差的确定装置中,划分模块602包括:
第一查找子模块,用于查找多个预设网格内的预设尺寸处的,预设数目个第一预设网格,作为起始网格;
第一确定子模块,用于确定起始网格中的每个第一预设网格的网格顶点为多个参考点;
第二查找子模块,用于查找与起始网格相邻的预设尺寸的,预设数目个第二预设网格;
第二确定子模块,用于确定预设数目个第二预设网格中的每个第二预设网格的网格顶点为多个参考点。
本发明的又一实施例的室内多径误差的确定装置中,多径误差为按照多个参考点及多个基站的预设基站序号,排列多径误差形成的多径误差矩阵,其中,多径误差矩阵的每个行分别为每个参考点与多个基站的多径误差;
相应的,第二确定模块605包括:
第三确定子模块,用于将多径误差矩阵以及多个参考点的位置信息作为对偶传播神经网络的输入层的输入;
控制子模块,用于控制输入,由输入层分别依次传递至对偶传播神经网络的Kohonen层及Grossberg层,得到空间多径误差的分布模型;
第四确定子模块,用于通过空间多径误差的分布模型,得到待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差。
本发明的又一实施例的室内多径误差的确定装置还包括:
第三获取模块,用于获取处于待定位区域的待定位点的当前待定位信息,通过空间多径误差的分布模型,确定待定位点的当前待定位信息对应的多径误差;
第二补偿模块,用于补偿待定位点的当前定位信息的多径误差,得到待定位点的位置信息。
本发明的又一实施例的室内多径误差的确定装置中,第二获取模块606包括:
第一获取子模块,用于获取待定位点的当前待定位信息,通过定位解算算法,解算当前待定位信息为当前坐标,其中,定位解算算法中的参数包括:待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的坐标,多个基站的坐标及测量到达时间;
第五确定子模块,用于根据当前坐标,通过空间多径误差的分布模型,得到当前坐标对应的多径误差的向量值;
相应的,第一补偿模块608包括:
第一补偿子模块,用于根据向量值,补偿得到待定位点的当前定位信息的多径误差时对应的测量到达时间,得到补偿后的测量到达时间;
第六确定子模块,用于根据补偿后的测量到达时间,重新通过定位解算算法迭代,确定待定位点的当前定位坐标,直至满足第一预设位置条件,确定待定位点的位置信息中的定位坐标,其中,第一预设位置条件至少包括:待定位点的定位,与得到待定位点的定位坐标的前一次定位解算算法迭代,对应得到的当前定位坐标小于预设阈值;在无法满足第一预设位置条件时,判断满足第二预设迭代条件时,确定待定位点的位置信息中的定位坐标,其中,第二预设迭代条件至少包括:定位解算算法迭代的次数达到预设迭代次数。
本发明的又一实施例的室内多径误差的确定装置中,插值算法至少包括:线性插值、加权距离反转法WDI及克里金法中的一种;
相应的,第二确定模块605包括:
第七确定子模块,用于根据多个参考点的多径误差以及根据预先获取的多个参考点的位置信息,通过插值算法,得到多个参考点中每两个参考点之间的中间参考点;
测量子模块,用于测量多个基站的每个基站的信号传播到中间参考点的测量到达时间;
第八确定子模块,用于针对每个中间参考点,分别比较测量到达时间、与每个基站的信号分别传播到每个中间参考点的预设理想到达时间,得到每个中间参考点、分别与每个基站的传播的多径误差;
第九确定子模块,用于根据每个中间参考点的多径误差以及根据预先获取的多个参考点的位置信息,通过插值算法,得到中间参考点之间的点,直至达到预设距离精准度,得到待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差。
本发明的又一实施例的室内多径误差的确定装置还包括:
第四获取模块,用于获取多个基站的基站性能指标,其中,基站性能指标至少包括:基站的信号发射功率;
第五获取模块,用于获取多个基站的每个基站的信号传播到多个参考点的预设理想到达时间及每个参考点、分别与每个基站的传播的预设理想多径误差;
控制模块,用于控制在预设虚拟基站中存储基站性能指标、预设理想到达时间及预设理想多径误差。
待说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于装置实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种室内多径误差的确定方法,其特征在于,包括:
获取多个基站覆盖的待定位区域;
划分所述待定位区域为多个预设网格;确定所述多个预设网格中的每个网格的网格顶点为多个参考点;
测量所述多个基站的每个基站的信号传播到所述多个参考点的测量到达时间;
针对所述多个参考点中的每个参考点,分别比较所述测量到达时间、与所述每个基站的信号分别传播到所述每个参考点的预设理想到达时间,得到所述每个参考点分别与所述每个基站的传播的多径误差;
根据所述每个参考点的多径误差及根据预先获取的多个参考点的位置信息,通过插值算法,得到所述待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差,其中,所述预设距离精准度为所述待定位区域的所述所有点的点与点之间的距离。
2.如权利要求1所述的室内多径误差的确定方法,其特征在于,所述根据所述每个参考点的多径误差及根据预先获取的多个参考点的位置信息,通过插值算法,得到所述待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差之后,所述的室内多径误差的确定方法还包括:
获取处于所述待定位区域的待定位点的当前待定位信息;
根据所述当前待定位信息及所述待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差,确定所述待定位点的当前定位信息的多径误差;
补偿所述待定位点的当前定位信息的多径误差,得到所述待定位点的位置信息。
3.如权利要求1所述的室内多径误差的确定方法,其特征在于,
所述划分所述待定位区域为多个预设网格,包括:
均匀划分所述待定位区域为多个预设多边形形状的预设网格。
4.如权利要求1至3任一项所述的室内多径误差的确定方法,其特征在于,
所述确定所述多个预设网格中的每个网格的网格顶点为多个参考点,包括:
查找所述多个预设网格内的预设尺寸处的,预设数目个第一预设网格,作为起始网格;
确定所述起始网格中的每个第一预设网格的网格顶点为多个参考点;
查找与所述起始网格相邻的所述预设尺寸的,所述预设数目个第二预设网格;
确定所述预设数目个第二预设网格中的每个第二预设网格的网格顶点为多个参考点。
5.如权利要求1所述的室内多径误差的确定方法,其特征在于,
所述多径误差为按照所述多个参考点及所述多个基站的预设基站序号,排列所述多径误差形成的多径误差矩阵,其中,所述多径误差矩阵的每个行分别为所述每个参考点与所述多个基站的多径误差;
相应的,所述根据所述每个参考点的多径误差及根据预先获取的多个参考点的位置信息,通过插值算法,得到所述待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差,包括:
将所述多径误差矩阵以及所述多个参考点的位置信息作为对偶传播神经网络的输入层的输入;
控制所述输入,由所述输入层分别依次传递至所述对偶传播神经网络的Kohonen层及Grossberg层,得到空间多径误差的分布模型;
通过空间多径误差的分布模型,得到待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差。
6.如权利要求5所述的室内多径误差的确定方法,其特征在于,所述根据所述每个参考点的多径误差及根据预先获取的多个参考点的位置信息,通过插值算法,得到所述待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差之后,所述的室内多径误差的确定方法还包括:
获取处于所述待定位区域的待定位点的当前待定位信息,通过所述空间多径误差的分布模型,确定所述待定位点的当前待定位信息对应的多径误差;
补偿所述待定位点的当前定位信息的多径误差,得到所述待定位点的位置信息。
7.如权利要求6所述的室内多径误差的确定方法,其特征在于,
所述获取处于所述待定位区域的待定位点的当前待定位信息,通过在所述空间多径误差的分布模型中,确定所述待定位点的当前待定位信息对应的多径误差,包括:
获取所述待定位点的当前待定位信息,通过定位解算算法,解算所述当前待定位信息为当前坐标,其中,所述定位解算算法中的参数包括:所述待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的坐标,所述多个基站的坐标及所述测量到达时间;
根据所述当前坐标,通过所述空间多径误差的分布模型,得到所述当前坐标对应的多径误差的向量值;
相应的,所述补偿所述待定位点的当前定位信息的多径误差,得到所述待定位点的位置信息,包括:
根据所述向量值,补偿得到所述待定位点的当前定位信息的多径误差时对应的测量到达时间,得到补偿后的测量到达时间;
根据所述补偿后的测量到达时间,重新通过定位解算算法迭代,确定所述待定位点的当前定位坐标,直至满足第一预设位置条件,确定所述待定位点的位置信息中的定位坐标,其中,所述第一预设位置条件至少包括:所述待定位点的定位,与得到所述待定位点的定位坐标的前一次定位解算算法迭代,对应得到的当前定位坐标小于预设阈值;
在无法满足所述第一预设位置条件时,判断满足第二预设迭代条件时,确定所述待定位点的位置信息中的定位坐标,其中,所述第二预设迭代条件至少包括:定位解算算法迭代的次数达到预设迭代次数。
8.如权利要求1至3任一项所述的室内多径误差的确定方法,其特征在于,所述插值算法至少包括:线性插值、加权距离反转法WDI及克里金法中的一种;
相应的,根据所述每个参考点的多径误差及根据预先获取的多个参考点的位置信息,通过插值算法,得到所述待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差,包括:
根据所述多个参考点的多径误差以及根据预先获取的多个参考点的位置信息,通过所述插值算法,得到所述多个参考点中每两个参考点之间的中间参考点;
测量所述多个基站的每个基站的信号传播到所述中间参考点的测量到达时间;
针对每个中间参考点,分别比较所述测量到达时间、与所述每个基站的信号分别传播到所述每个中间参考点的预设理想到达时间,得到所述每个中间参考点分别与所述每个基站的传播的多径误差;
根据所述每个中间参考点的多径误差以及根据预先获取的多个参考点的位置信息,通过所述插值算法,得到所述中间参考点之间的点,直至达到预设距离精准度,得到所述待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差。
9.如权利要求1、2、3、5、6或7所述的室内多径误差的确定方法,其特征在于,还包括:
获取所述多个基站的基站性能指标,其中,所述基站性能指标至少包括:基站的信号发射功率;
获取所述多个基站的每个基站的信号传播到所述多个参考点的预设理想到达时间及所述每个参考点分别与所述每个基站的传播的预设理想多径误差;
控制在预设虚拟基站中存储所述基站性能指标、所述预设理想到达时间及所述预设理想多径误差。
10.一种室内多径误差的确定装置,其特征在于,包括:
第一获取模块,用于获取多个基站覆盖的待定位区域;
划分模块,用于划分所述待定位区域为多个预设网格;确定所述多个预设网格中的每个网格的网格顶点为多个参考点;
测量模块,用于测量所述多个基站的每个基站的信号传播到所述多个参考点的测量到达时间;
第一确定模块,用于针对所述多个参考点中的每个参考点,分别比较所述测量到达时间、与所述每个基站的信号分别传播到所述每个参考点的预设理想到达时间,得到所述每个参考点分别与所述每个基站的传播的多径误差;
第二确定模块,用于根据所述每个参考点的多径误差及根据预先获取的多个参考点的位置信息,通过插值算法,得到所述待定位区域内达到预设距离精准度的所有点的多径误差,其中,所述预设距离精准度为所述待定位区域的所述所有点的点与点之间的距离。
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