CN108267757B - 一种多模定位数据融合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多模定位数据融合方法，包括以下步骤：采集定位信号以及信号强度；根据定位信号计算对应的定位坐标；根据上一时刻的数据计算当前定位坐标偏差度；根据偏差度、当前的定位信号对应的信号强度、特征权值和定位坐标计算多模定位坐标。本发明方法针对不同的定位信号，结合各信号的信号强度、对应定位信号的特征权值和根据历史数据得到的定位信号偏差度更新权值，对各定位坐标计算加权平均值，在计算过程中同时考虑了信号源种类、强度和历史数据，避免移动过程中由于定位服务器切换、信号强度变化等突变造成定位坐标出现漂移，保持数据融合后定位坐标的准确性。本发明作为一种多模定位数据融合方法可广泛应用于数据处理领域。

Description

一种多模定位数据融合方法
技术领域
本发明涉及数据处理领域，尤其是一种多模定位数据融合方法。
背景技术
卫星定位系统即全球定位系统(Global Positioning System)，就是使用卫星对某物进行准确定位的技术，在很大程度上提高了人们生产中的效率，给人们的生活提供了便利，提升了人们生活的质量。在现有生活中常用的卫星导航系包括中国的北斗卫星导航系统(BD Navigation Satellite System)和美国的全球定位系统(GlobalPositioningSystem，GPS)。现有技术中已经提供了多种北斗和GPS等结合的多模定位方法，但是在智能穿戴领域，由于需要对目标进行高精度的定位，因此还需要结合其他定位方式进行精准定位，然而定位目标是随时移动的，采用更多的定位方式时更容易造成一种或多种定位服务器切换，从而影响信号信号强度和定位准确性。例如在结合了LBS定位的多模定位方法中，很容易由于LBS定位坐标的漂移导致定位出现极大误差。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是：提供一种运动状态下实现精确定位的多模定位数据融合方法。
本发明所采用的技术方案是：一种多模定位数据融合方法，包括有以下步骤：
A、采集当前的定位信号以及当前的定位信号对应的信号强度st,i，所述定位信号包括有卫星定位信号、LBS基站定位信号、WIFI定位信号和加速度传感器的信号；
B、根据当前的定位信号分别计算当前的定位信号对应的定位坐标xt,i；
C、根据上一时刻的多模定位坐标Xt-1、上一时刻的定位信号对应的定位坐标xt-1,i和当前的定位信号对应的定位坐标xt,i计算当前的定位信号对应的偏差度bt,i；
D、根据上一时刻的定位信号对应的偏差度bt-1,i、当前的定位信号对应的信号强度st,i、特征权值wi和定位坐标xt,i计算加权平均值作为多模定位坐标Xt：
Figure BDA0001535166780000021
其中，
Figure BDA0001535166780000022
α为调整系数。
进一步，所述卫星定位信号包括有北斗定位信号、GPS定位信号和AGPS定位信号中的一种或多种。
进一步，所述信号强度st,i为距离当前的单位时间内采集定位信号的成功率。
进一步，所述步骤C中当前的定位信号对应的偏差度bt,i的计算方法具体为：
Figure BDA0001535166780000023
Figure BDA0001535166780000024
其中，N为定位信号的数量，Xt-1为上一时刻的多模定位坐标。
进一步，计算当前的定位信号对应的偏差度bt,i后，若当前的定位信号对应的偏差度bt,i小于定位信号对应的偏差度下限阈值bi,min，则赋值偏差度bt,i＝bi,min；若当前的定位信号对应的偏差度bt,i大于定位信号对应的偏差度上限阈值bi,max，则赋值偏差度bt,i＝bi,max。
进一步，采用步骤D第一次计算多模定位坐标Xt时，初始化上一时刻定位信号对应的偏差度bt-1,i＝1。
进一步，采用步骤D第一次计算多模定位坐标Xt时，初始化当前的定位信号对应的信号强度st,i＝1。
进一步，所述特征权值wi为与时间无关的常数。
本发明的有益效果是：针对不同的定位信号，结合各信号的信号强度、对应定位信号的特征权值和根据历史数据得到的定位信号偏差度更新权值，对各定位坐标计算加权平均值，在计算过程中同时考虑了信号源种类、强度和历史数据，避免移动过程中由于定位服务器切换、信号强度变化等突变造成定位坐标出现漂移，保持数据融合后定位坐标的准确性。
附图说明
图1为本发明方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
参照图1，一种多模定位数据融合方法，包括有以下步骤：
A、采集当前的定位信号以及当前的定位信号对应的信号强度st,i，所述定位信号包括有卫星定位信号、LBS基站定位信号、WIFI定位信号和加速度传感器的信号；
其中t为当前时间，i代表定位信号的种类，例如WIFI定位信号用序号3表示，则当前的WIFI定位信号对应的信号强度为st,3；信号强度越大，则在计算时该定位信号时，所对应的权值应该更小。
B、根据当前的定位信号分别计算当前的定位信号对应的定位坐标xt,i。
C、根据上一时刻的多模定位坐标Xt-1、上一时刻的定位信号对应的定位坐标xt-1,i和当前的定位信号对应的定位坐标xt,i计算当前的定位信号对应的偏差度bt,i；
偏差度表示定位信号与计算出的最终的多模定位信号的偏差程度，偏差程度越大则偏差度越大，在计算时该定位信号所对应的权值应该更小。
D、根据上一时刻的定位信号对应的偏差度bt-1,i、当前的定位信号对应的信号强度st,i、特征权值wi和定位坐标xt,i计算加权平均值作为多模定位坐标Xt：
Figure BDA0001535166780000041
其中，
Figure BDA0001535166780000042
α为调整系数；
进一步作为优选的实施方式，所述特征权值wi为与时间无关的常数。对于卫星定位信号、LBS基站定位信号、WIFI定位信号和加速度传感器的信号，每种定位信号的精度都不同，对于更高精度的定位方式，则特征权值也应该设置为更高。
进一步作为优选的实施方式，所述卫星定位信号包括有北斗定位信号、GPS定位信号和AGPS定位信号中的一种或多种。
进一步作为优选的实施方式，所述信号强度st,i为距离当前的单位时间内采集定位信号的成功率。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤C中当前的定位信号对应的偏差度bt,i的计算方法具体为：
Figure BDA0001535166780000051
Figure BDA0001535166780000052
其中，N为定位信号的数量，例如同时采用北斗定位信号、GPS定位信号、AGPS定位信号、LBS基站定位信号、WIFI定位信号和加速度传感器的信号时，N的值为6；Xt-1为上一时刻的多模定位坐标，
Figure BDA0001535166780000053
是以Xt-1作为上一时刻定位坐标的平均值计算得到的上一时刻定位坐标的方差，因为定位信号采集的间隔时间很短，短时间内目标的移动距离可以忽略，因此近似认为其位置仍然在Xt-1，而此时的定位坐标可能因为移动而造成突变，因此通过上式实现对当前定位坐标偏差度的计算。
进一步作为优选的实施方式，计算当前的定位信号对应的偏差度bt,i后，若当前的定位信号对应的偏差度bt,i小于定位信号对应的偏差度下限阈值bi,min，则赋值偏差度bt,i＝bi,min；若当前的定位信号对应的偏差度bt,i大于定位信号对应的偏差度上限阈值bi,max，则赋值偏差度bt,i＝bi,max。
当某个定位方式对应定位信号的偏差度增大时，其相应的权值减小，对计算结果的影响会进一步减小，在下一次计算中容易造成偏差度继续增大的问题，因此为了避免偏差度的无限增大，在实际计算过程中考虑设置偏差度的下限阈值bi,min。相应的，在实际计算过程中同样考虑设置偏差度的上限阈值bi,max。
进一步作为优选的实施方式，采用步骤D第一次计算多模定位坐标Xt时，初始化上一时刻定位信号对应的偏差度bt-1,i＝1。
进一步作为优选的实施方式，采用步骤D第一次计算多模定位坐标Xt时，初始化当前的定位信号对应的信号强度st,i＝1。
初始化过程中，无法计算偏差度和信号强度，因此只根据特征权值对定位信号进行相应的计算。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可以作出种种的等同变换或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种多模定位数据融合方法，其特征在于，包括有以下步骤：
A、采集当前的定位信号以及当前的定位信号对应的信号强度st，i，所述定位信号包括有卫星定位信号、LBS基站定位信号、WTFI定位信号和加速度传感器的信号；
B、根据当前的定位信号分别计算当前的定位信号对应的定位坐标xt，i；
C、根据上一时刻的多模定位坐标Xt-1、上一时刻的定位信号对应的定位坐标xt-1，i和当前的定位信号对应的定位坐标xt，i计算当前的定位信号对应的偏差度bt，i；
D、根据上一时刻的定位信号对应的偏差度bt-1，i、当前的定位信号对应的信号强度st，i、特征权值wi和定位坐标xt，i计算加权平均值作为多模定位坐标Xt：
Figure FDA0003125737730000011
其中，
Figure FDA0003125737730000012
α为调整系数；
其中，所述步骤C中当前的定位信号对应的偏差度bt，i的计算方法具体为：
Figure FDA0003125737730000013
Figure FDA0003125737730000014
其中，N为定位信号的数量，Xt-1为上一时刻的多模定位坐标。
2.根据权利要求1所述的一种多模定位数据融合方法，其特征在于：所述卫星定位信号包括有北斗定位信号、GPS定位信号和AGPS定位信号中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种多模定位数据融合方法，其特征在于：所述信号强度st，i为距离当前的单位时间内采集定位信号的成功率。
4.根据权利要求1所述的一种多模定位数据融合方法，其特征在于：计算当前的定位信号对应的偏差度bt，i后，若当前的定位信号对应的偏差度bt，i小于定位信号对应的偏差度下限阈值bi，min，则赋值偏差度bt，i＝bi，min；若当前的定位信号对应的偏差度bt，i大于定位信号对应的偏差度上限阈值bi，max，则赋值偏差度bt，i＝bi，max。
5.根据权利要求1所述的一种多模定位数据融合方法，其特征在于：采用步骤D第一次计算多模定位坐标Xt时，初始化上一时刻定位信号对应的偏差度bt-1，i＝1。
6.根据权利要求1所述的一种多模定位数据融合方法，其特征在于：采用步骤D第一次计算多模定位坐标Xt时，初始化当前的定位信号对应的信号强度st，i＝1。
7.根据权利要求1所述的一种多模定位数据融合方法，其特征在于：所述特征权值wi为与时间无关的常数。
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