CN109116342B - 定位方法、装置、介质和计算设备 - Google Patents

定位方法、装置、介质和计算设备 Download PDF

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    • G01S11/00Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/02Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves
    • G01S11/06Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves using intensity measurements

Abstract

本发明公开了一种定位方法、装置、介质和计算设备。该方法包括:设置接收端与信标节点的距离和第一高斯特征的对应关系,获取接收端接收的信标标识,计算出所述接收端的预估位置以及所述信标标识的第二高斯特征,基于所述第二高斯特征与所述对应关系,获取所述接收端与所述信标标识所对应的信标节点的距离的集合以及各距离的权重,根据所述预估位置、所述距离的集合以及所述各距离的权重,获取所述接收端的精确位置。通过第二高斯特征与第一高斯特征的匹配,来确定接收端距离信标节点的距离,并采用距离集合和权重的方式,对预估位置进行不断的迭代计算,最终获取到接收端的精确位置,充分利用信标节点的信息,提升了接收端定位的精度。

Description

定位方法、装置、介质和计算设备
技术领域
本发明涉及通信及计算机技术领域,更具体地,涉及定位方法、装 置、介质和计算设备。
背景技术
本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上 下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
在电信行业,通常将接收端接收到的信号强度与接收端到信标节点 的距离拟合为一条曲线,用于将无线电信号强度标识(Radio Signal Strength Indication,RSSI)转换为接收端到信标节点的距离,图1示意 性地示出了一种现有技术中的信号衰退模型。
这种方法简单拟合为一个函数过于理想,无法知道不同距离下的测 量误差以及置信度,能够利用的信息过少,实际精度有限。而且,在进 一步知道接收端到多个信标节点的估测距离下,现有一些方案使用三边 定位优化定位结果,三边定位只用到了到三个信标节点的距离信息,但 往往接收端可以接收到更多的信标节点信号,三边定位无法充分利用所 有信标节点提供的信息,从而使得定位结果不准确。
发明内容
现有技术中,接收端与信标节点之间的距离估算不准确,而且,在 利用这些距离定位时无法充分利用更多的信标节点信号,使得定位结果 不准确。
为此,非常需要一种改进的定位方法、装置、介质和计算设备,以 提升定位结果的准确率。
在本上下文中,本发明的实施方式期望提供一种定位方法、装置、 介质和计算设备。
在本发明实施方式的第一方面中,提供了一种定位方法,包括:
设置接收端与信标节点的距离和第一高斯特征的对应关系;
获取接收端接收的信标标识,计算出所述接收端的预估位置以及所 述信标标识的第二高斯特征;
基于所述第二高斯特征与所述对应关系,获取所述接收端与所述信 标标识所对应的信标节点的距离的集合以及各距离的权重;
根据所述预估位置、所述距离的集合以及所述各距离的权重,获取 所述接收端的精确位置。
在一些实施例中,基于前述方案,其中,获取接收端接收的信标标 识,包括:获取所述接收端接收到的至少三个信标标识。
在一些实施例中,基于前述方案,其中,计算出所述接收端的预估 位置以及所述信标标识的第二高斯特征,包括:
基于所述至少三个信标标识,计算出所述接收端的预估位置;
基于所述至少三个信标标识,计算出在所述预估位置处的每个信标 标识的第二高斯特征。
在一些实施例中,基于前述方案,其中,基于所述至少三个信标标 识,计算出所述接收端的预估位置,包括:
基于所述至少三个信标标识各自的接收信号强度RSSI,确定所述接 收端距离所述至少三个信标标识对应的信标节点的距离;
基于所述接收端距离所述至少三个信标标识对应的信标节点的距 离,利用多变定位方法,计算出所述接收端的预估位置。
在一些实施例中,基于前述方案,其中,所述每个信标标识的高斯 特征包括每个信标标识在预设时间段内的RSSI的平均值以及方差;
基于所述至少三个信标标识,计算出在所述预估位置处的每个信标 标识的第二高斯特征,包括:
基于所述至少三个信标标识在预设时间段内各自的RSSI,计算出所 述至少三个信标标识在所述预设时间段内各自的RSSI的平均值以及方 差。
在一些实施例中,基于前述方案,其中,基于所述第二高斯特征与 所述对应关系,获取所述接收端与所述信标标识所对应的信标节点的距 离的集合以及各距离的权重,包括:
将计算出的在所述预估位置处的每个信标标识的第二高斯特征与所 述对应关系中的第一高斯特征进行匹配,获取所述对应关系中与匹配的 第一高斯特征对应的所述接收端与每个信标标识所对应的信标节点的距 离;
利用每个信标标识所对应的信标节点的距离以及所述距离的临近值 组成所述每个信标标识的距离的集合;
基于所述接收端在所述距离的集合中各距离所计算出的第二高斯特 征与所述对应关系中各距离所对应的第一高斯特征,设置所述各距离的 权重。
在一些实施例中,基于前述方案,其中,根据所述预估位置、所述 距离的集合以及所述各距离的权重,获取所述接收端的精确位置,包括:
将所述预估位置作为初值带入如下的优化方程,迭代计算出所述接 收端的精确位置:
Figure RE-GDA0002772919390000031
其中,n表示第n个信标标识,N(0)表示第n个信标标识的距离 的集合,
Figure RE-GDA0002772919390000032
表示第n个信标标识的距离的集合中的第j个距离的权重,
Figure RE-GDA0002772919390000033
表示第n个信标标识的距离的集合中第j个距离,px表示所述接收端的 精确位置,在首次迭代时带入预估位置,pn表示第n个信标标识的精确 位置;
其中,在每次计算出
Figure RE-GDA0002772919390000034
的值后,基于 梯度下降法、高斯牛顿法以及LM算法中的至少一种算法,计算出下一 个px的值。
在本发明实施方式的第二方面中,提供了一种定位装置,包括:
设置模块,用于设置接收端与信标节点的距离和第一高斯特征的对 应关系;
计算模块,用于获取接收端接收的信标标识,计算出所述接收端的 预估位置以及所述信标标识的第二高斯特征;
第一获取模块,用于基于所述第二高斯特征与所述对应关系,获取 所述接收端与所述信标标识所对应的信标节点的距离的集合以及各距离 的权重;
第二获取模块,用于根据所述预估位置、所述距离的集合以及所述 各距离的权重,获取所述接收端的精确位置。
在一些实施例中,基于前述方案,其中,所述计算模块,配置为获 取所述接收端接收到的至少三个信标标识。
在一些实施例中,基于前述方案,其中,所述计算模块,包括:
第一计算单元,用于基于所述至少三个信标标识,计算出所述接收 端的预估位置;
第二计算单元,用于基于所述至少三个信标标识,计算出在所述预 估位置处的每个信标标识的第二高斯特征。
在一些实施例中,基于前述方案,其中,所述第一计算单元,配置 为:基于所述至少三个信标标识各自的接收信号强度RSSI,确定所述接 收端距离所述至少三个信标标识对应的信标节点的距离;基于所述接收 端距离所述至少三个信标标识对应的信标节点的距离,利用多变定位方 法,计算出所述接收端的预估位置。
在一些实施例中,基于前述方案,其中,所述每个信标标识的高斯 特征包括每个信标标识在预设时间段内的RSSI的平均值以及方差;
所述第二计算单元,配置为:基于所述至少三个信标标识在预设时 间段内各自的RSSI,计算出所述至少三个信标标识在所述预设时间段内 各自的RSSI的平均值以及方差。
在一些实施例中,基于前述方案,其中,所述第一获取模块,包括:
获取单元,用于将计算出的在所述预估位置处的每个信标标识的第 二高斯特征与所述对应关系中的第一高斯特征进行匹配,获取所述对应 关系中与匹配的第一高斯特征对应的所述接收端与每个信标标识所对应 的信标节点的距离;
组成单元,用于利用每个信标标识所对应的信标节点的距离以及所 述距离的临近值组成所述每个信标标识的距离的集合;
设置单元,用于基于所述接收端在所述距离的集合中各距离所计算 出的第二高斯特征与所述对应关系中各距离所对应的第一高斯特征,设 置所述各距离的权重。
在一些实施例中,基于前述方案,其中,所述第二获取模块,配置 为:将所述预估位置作为初值带入如下的优化方程,迭代计算出所述接 收端的精确位置:
Figure RE-GDA0002772919390000051
其中,n表示第n个信标标识,N(0)表示第n个信标标识的距离 的集合,
Figure RE-GDA0002772919390000052
表示第n个信标标识的距离的集合中的第j个距离的权重,
Figure RE-GDA0002772919390000053
表示第n个信标标识的距离的集合中第j个距离,px表示所述接收端的 精确位置,在首次迭代时带入预估位置,pn表示第n个信标标识的精确 位置;
其中,在每次计算出
Figure RE-GDA0002772919390000054
的值后,基于 梯度下降法、高斯牛顿法以及LM算法中的至少一种算法,计算出下一 个px的值。
在本发明实施方式的第三方面中,提供了一种介质,其上存储有程 序,该程序被处理器执行时实现如第一方面所述的方法。
在本发明实施方式的第四方面中,提供了一种计算设备,包括:处 理器和存储器,所述存储器存储有可执行指令,所述处理器用于调用所 述存储器存储的可执行指令执行如第一方面所述的方法。
本发明实施例中,通过设置接收端与信标节点的距离和第一高斯特 征的对应关系,获取接收端接收的信标标识,计算出所述接收端的预估 位置以及所述信标标识的第二高斯特征,基于所述第二高斯特征与所述 对应关系,获取所述接收端与所述信标标识所对应的信标节点的距离的 集合以及各距离的权重,根据所述预估位置、所述距离的集合以及所述 各距离的权重,获取所述接收端的精确位置。通过第二高斯特征与第一 高斯特征的匹配,来确定接收端距离信标节点的距离,并采用距离集合 和权重的方式,对预估位置进行不断的迭代计算,最终获取到接收端的 精确位置,充分利用信标节点的信息,提升了接收端定位的精度。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述,本发明示例性实施方式的上述 以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中,以示例性而非 限制性的方式示出了本发明的若干实施方式,其中:
图1示意性地示出了一种现有技术中的信号衰退模型;
图2示意性示出根据本发明实施方式的定位方法的流程图;
图3示意性示出根据本发明实施方式的接收端处于不同距离时的高 斯特征的示意图;
图4示意性示出根据本发明实施方式的接收端与信标节点的位置关 系的示意图;
图5示意性示出根据本发明实施方式的基于接收端距离3个信标节 点的距离预估接收端位置的示意图;
图6示意性示出根据图4得到的接收端距离多个信标节点的距离的 示意图;
图7示意性示出本发明实施方式的定位装置的框图;
图8示意性示出本发明实施方式的计算模块720的框图;
图9示意性示出本发明实施方式的第一获取模块730的框图。
在附图中,相同或对应的标号表示相同或对应的部分。
具体实施方式
下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当 理解,给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解 进而实现本发明,而并非以任何方式限制本发明的范围。相反,提供这 些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整,并且能够将本发明的范围 完整地传达给本领域的技术人员。
本领域技术人员知道,本发明的实施方式可以实现为一种系统、装 置、设备、方法或计算机程序产品。因此,本发明可以具体实现为以下 形式,即:完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等), 或者硬件和软件结合的形式。
根据本发明的实施方式,提出了一种定位方法和装置。
在本文中,需要理解的是,所涉及的术语及介绍如下:
无线电信号强度标识(Radio Signal Strength Indication,RSSI):在 电信行业,RSSI是对接收到的电磁信号强度的度量,描述传输距离与接 收到的信号强度之间的关系。
信标节点(Anchor Node):信标是一组静态的全局或局部位置已知 的节点。
同时建图与定位(Simultaneous Localization And Mapping或SLAM): 把一个带传感器的机器人放在一个未知的环境中,让机器人尝试增量式 地建立一个连续的地图并且用该地图进行定位。
三边定位:根据测量点到三个固定点的距离,测算出测量点的位置。
下面参考本发明的若干代表性实施方式,详细阐释本发明的原理和 精神。
发明概述
本发明人发现,现有的基于RSSI确定接收端到信标节点的距离的方 法过于理想,无法知道不同距离下的测量误差以及置信度,能够利用的 信息过少,实际精度有限。而且,在进一步知道接收端到多个信标节点 的估测距离下,使用三边定位优化定位结果,三边定位只用到了到三个 信标节点的距离信息,但往往接收端可以接收到更多的信标节点信号,三边定位无法充分利用所有信标节点提供的信息,从而使得定位结果不 准确。
为此,本发明的实施方式提供了定位方法和装置,通过设置接收端 与信标节点的距离和第一高斯特征的对应关系,获取接收端接收的信标 标识,计算出所述接收端的预估位置以及所述信标标识的第二高斯特征, 基于所述第二高斯特征与所述对应关系,获取所述接收端与所述信标标 识所对应的信标节点的距离的集合以及各距离的权重,根据所述预估位 置、所述距离的集合以及所述各距离的权重,获取所述接收端的精确位 置。通过第二高斯特征与第一高斯特征的匹配,来确定接收端距离信标 节点的距离,并采用距离集合和权重的方式,对预估位置进行不断的迭 代计算,最终获取到接收端的精确位置,充分利用信标节点的信息,提 升了接收端定位的精度。
在介绍了本发明的基本原理之后,下面具体介绍本发明的各种非限 制性实施方式。
应用场景总览
需要注意的是,下述应用场景仅是为了便于理解本发明的精神和原 理而示出,本发明的实施方式在此方面不受任何限制。相反,本发明的 实施方式可以应用于适用的任何场景。
本发明实施例可以应用于室内以及室外的无线定位。另外,在获取 到接收端的位置后,可以基于IMU和视觉SLAM的定位方法融合,进一 步提高精度,实现多传感器定位。
示例性方法
下面结合上述的应用场景,参考图2-6来描述根据本发明示例性实 施方式的定位方法。需要注意的是,上述应用场景仅是为了便于理解本 发明的精神和原理而示出,本发明的实施方式在此方面不受任何限制。 相反,本发明的实施方式可以应用于适用的任何场景。
图2示意性示出根据本发明实施方式的定位方法的流程图。该方法 可应用于前面描述的应用场景,但该方法的应用场景不限于此。需要指 出的是,本发明实施例中提出的定位方法可以应用于室内无线定位以及 室外无线定位。
如图2所示,在步骤S210中,设置接收端与信标节点的距离和第一 高斯特征的对应关系。
根据一些实施例,信标节点的数目可以是多个,对于不同的信标节 点,即使距离相同,接收端接收到的高斯特征也不相同。本发明实施例 中由于后续利用多变定位方法预估接收端的位置需要获取至少三个信标 标识,因此,本步骤中的信标节点应该至少包括后续利用多变定位方法 预估接收端的位置需要获取至少三个信标标识对应的信标节点。
需要指出的是,本发明实施例中所述的第一/第二高斯特征是指接收 端在预设时间段内测量到的某个信标节点的信号的均值和方差。
本发明实施例中,在确定一个信标节点的位置后,将接收端分别置 于距离该信标节点的不同距离处预设时间段,测量接收端在预设时间段 内的该信标节点的信号,从而计算出接收端在距离该信标节点不同距离 时的第一高斯特征。图3示意性示出根据本发明实施方式的接收端处于 不同距离时的高斯特征的示意图,接收端与信标节点P的距离在1m、2m、 3m、4m时的第一高斯特征如图3所示。
表1为本发明实施例提供的一种接收端与多个信标节点的距离以及 第一高斯特征的对应关系表。
Figure BDA0001778158120000091
表1
如表1所示,X表示均值,Y表示方差。需要指出的是,接收端距 离信标节点的距离并不仅限于表1中的各距离,信标节点的数目并不仅 限于表1中的信标节点,可以理解的是,预设置的对应关系中选择的信 标节点数目越多、采样的距离约密集,后续对接收端定位越精确。
需要说明的是,本步骤属于在对接收端定位前的预设置,若在对接 收端定位时已经设置好该接收端与信标节点的距离和第一高斯特征的对 应关系,则可以省略该步骤,直接执行S220。
在步骤S220中,获取接收端接收的信标标识,计算出所述接收端的 预估位置以及所述信标标识的第二高斯特征。
根据一些实施例,利用多变定位方法预估接收端的位置需要获取至 少三个信标标识。需要说明的是,不同的多变定位方法所需要的标识标 识数目不同,本发明实施例中可以采用三边定位方法定位接收端的位置, 因此需要获取至少三个信标标识。图4示意性示出根据本发明实施方式 的接收端与信标节点的位置关系的示意图。
根据一些实施例,可以基于所述至少三个信标标识,计算出所述接 收端的预估位置。具体的,可以基于所述至少三个信标标识各自的接收 信号强度RSSI,确定所述接收端距离所述至少三个信标标识对应的信标 节点的距离,并基于所述接收端距离所述至少三个信标标识对应的信标 节点的距离,利用多变定位方法,计算出所述接收端的预估位置。
图5示意性示出根据本发明实施方式的基于接收端距离3个信标节 点的距离预估接收端位置的示意图,如图5所示,(x1,y1)、(x2,y2) (x3,y3)分别为三个信标节点的位置,假设接收端距离该三个信标节点 的距离分别为d1、d2、d3,则分别以(x1,y1)、(x2,y2)(x3,y3)为圆心, 以d1、d2、d3为半径画圆,三个圆的交点即为接收端的预估位置。
需要说明的是,虽然本方案中基于接收端距离3个信标节点的距离 预估接收端的预估位置,但是,本领域技术人员能够理解,多变定位方 法并不仅限于3边定位方法,且利用3边定位方法定位时,这3个信标 节点可以是接收端能够感测到的任意3个信标节点的组合,预估位置可 以是所有信标节点的组合的综合结果。图6示意性示出根据图4得到的 接收端距离多个信标节点的距离的示意图,如图6所示,可以根据接收 端距离多个信标节点的距离中选择3个信标节点的组合,得到接收端的 预估位置。
需要指出的是,可以利用现有技术中提供的接收到感测到的信号强 度与接收端到信标节点的距离拟合曲线,基于信号强度查找到对应的距 离。或者,也可以利用本发明实施例中设置的接收端与信标节点的距离 和第一高斯特征的对应关系,查找到与每个信标节点的第二高斯特征匹 配的第一高斯特征所对应的距离。
基于所述至少三个信标标识,计算出在所述预估位置处的每个信标 标识的第二高斯特征。
根据本发明实施例,可以按照S210中的步骤,测量接收端在预设时 间段内的该至少三个信标节点的信号,从而计算出接收端感测到的每个 信标标识的第二高斯特征。
在步骤S230中,基于所述第二高斯特征与所述对应关系,获取所述 接收端与所述信标标识所对应的信标节点的距离的集合以及各距离的权 重。
根据本发明实施例,在计算出每个信标标识的第二高斯特征后,将 每个信标标识的第二高斯特征与所述对应关系中的第一高斯特征进行匹 配,获取所述对应关系中与匹配的第一高斯特征对应的所述接收端与每 个信标标识所对应的信标节点的距离。
例如,计算出信标节点P1、P2以及P3的第二高斯特征后,将表1 中P1所对应的各个第一高斯特征与计算出的P1的第二高斯特征进行匹 配,假设在距离为3M时所对应第一高斯特征与第二高斯特征最为接近, 则获取到接收端距离信标节点P1的距离为3M。
根据本发明实施例,在获取到接收端距离信标节点的距离后,利用 每个信标标识所对应的信标节点的距离以及所述距离的临近值组成所述 每个信标标识的距离的集合。
例如,在获取到接收端距离信标节点P1的距离为3M后,取3M附 近的临近值,如,2.6M、2.7M、2.8M、2.9M、3.1M、3.2M、3.3M、3.4M, 将这些临近值与3M组成距离的集合。
根据本发明实施例,在获取到距离的集合后,基于所述接收端在所 述距离的集合中各距离所对应的第一高斯特征与计算出的所述接收端的 第二高斯特征,设置所述各距离的权重。
例如,在接收端与多个信标节点的距离以及第一高斯特征的对应关 系中,查找到P1在2.6M、2.7M、2.8M、2.9M、3.1M、3.2M、3.3M、3.4M 时的第一高斯特征,利用该第一高斯特征与计算出的P1的高斯特征,设 置2.6M、2.7M、2.8M、2.9M、3.1M、3.2M、3.3M、3.4M所对应的权重。
根据本发明实施例,在设置各距离的权重时,可以将第一高斯特征 与第二高斯特征的差异设置为权重。
例如,计算出P1的第二高斯特征为Pn,从接收端接收端与多个信标 节点的距离以及第一高斯特征的对应关系中查找到与Pn作为接近的第一 高斯特征为
Figure BDA0001778158120000121
Pn
Figure BDA0001778158120000122
的匹配差异作为权重
Figure BDA0001778158120000123
与Pn对应的距离临近 距离对应的第一高斯特征为
Figure BDA0001778158120000124
以及
Figure BDA0001778158120000125
分别将Pn
Figure BDA0001778158120000126
以及Pn
Figure BDA0001778158120000127
的差值作为权重,则
Figure BDA0001778158120000128
对应的权重为
Figure BDA0001778158120000129
Figure BDA00017781581200001210
对应的权重为
Figure BDA00017781581200001211
需要指出的是,当选择的距离与匹配的第一高斯特征对应的距离差 异越大,则该选择的距离的权重越小,从而提升了距离集合的鲁棒性。
在步骤S240中,根据所述预估位置、所述距离的集合以及所述各距 离的权重,获取所述接收端的精确位置。
根据本发明实施例,可以将所述预估位置作为初值带入如下的优化 方程,迭代计算出所述接收端的精确位置:
Figure BDA00017781581200001212
其中,n表示第n个信标标识,N(0)表示第n个信标标识的距离 的集合,
Figure BDA00017781581200001213
表示第n个信标标识的距离的集合中的第j个距离的权重,
Figure BDA00017781581200001214
表示第n个信标标识的距离的集合中第j个距离,px表示所述接收端的 精确位置,在首次迭代时带入预估位置,pn表示第n个信标标识的精确 位置。
需要说明的是,上述方程中,要使得
Figure BDA00017781581200001215
最小, 需要使
Figure BDA00017781581200001216
越接近0,也就是
Figure BDA00017781581200001217
越接近px-pn。而
Figure BDA00017781581200001218
表示第n 个信标标识的距离的集合中第j个距离,也就是接收端距离信标节点的 距离,而px-pn表示信标节点与估算的接收端的位置的距离,当
Figure BDA00017781581200001219
越接 近px-pn时,说明估算的接收端的位置越精确。
其中,在每次计算出
Figure BDA00017781581200001220
的值后,基于 梯度下降法、高斯牛顿法以及LM算法中的至少一种算法,计算出下一 个px的值。
根据本发明实施例,在每次计算出下一个px的值后,若使得上述方 程(1)在预设范围内,则停止迭代,此时px的值即为接收端的精确位置。
本发明实施例中,通过设置接收端与信标节点的距离和第一高斯特 征的对应关系,获取接收端接收的信标标识,计算出所述接收端的预估 位置以及所述信标标识的第二高斯特征,基于所述第二高斯特征与所述 对应关系,获取所述接收端与所述信标标识所对应的信标节点的距离的 集合以及各距离的权重,根据所述预估位置、所述距离的集合以及所述 各距离的权重,获取所述接收端的精确位置。通过第二高斯特征与第一 高斯特征的匹配,来确定接收端距离信标节点的距离,并采用距离集合 和权重的方式,对预估位置进行不断的迭代计算,最终获取到接收端的 精确位置,充分利用信标节点的信息,提升了接收端定位的精度。
示例性装置
在介绍了本发明示例性实施方式的方法之后,接下来,参考图7-9 对本发明示例性实施方式的定位装置进行描述。
图7示意性示出本发明实施方式的定位装置的框图。定位装置700 可实现前面描述的相应方法。下面描述定位装置700,与前述方法对应 的部分不再赘述。
如图7所示,定位装置700包括:
设置模块710,用于设置接收端与信标节点的距离和第一高斯特征的 对应关系;
计算模块720,用于获取接收端接收的信标标识,计算出所述接收端 的预估位置以及所述信标标识的第二高斯特征;
第一获取模块730,用于基于所述第二高斯特征与所述对应关系,获 取所述接收端与所述信标标识所对应的信标节点的距离的集合以及各距 离的权重;
第二获取模块740,用于根据所述预估位置、所述距离的集合以及所 述各距离的权重,获取所述接收端的精确位置。
根据一些实施例,其中,所述计算模块720,配置为获取所述接收端 接收到的至少三个信标标识。
图8示意性示出本发明实施方式的计算模块720的框图,如图8所 示,计算模块720,包括:
第一计算单元721,用于基于所述至少三个信标标识,计算出所述接 收端的预估位置;
第二计算单元722,用于基于所述至少三个信标标识,计算出在所述 预估位置处的每个信标标识的第二高斯特征。
根据一些实施例,其中,所述第一计算单元721,配置为:基于所述 至少三个信标标识各自的接收信号强度RSSI,确定所述接收端距离所述 至少三个信标标识对应的信标节点的距离;基于所述接收端距离所述至 少三个信标标识对应的信标节点的距离,利用多变定位方法,计算出所 述接收端的预估位置。
根据一些实施例,其中,所述每个信标标识的高斯特征包括每个信 标标识在预设时间段内的RSSI的平均值以及方差;
所述第二计算单元722,配置为:基于所述至少三个信标标识在预设 时间段内各自的RSSI,计算出所述至少三个信标标识在所述预设时间段 内各自的RSSI的平均值以及方差。
图9示意性示出本发明实施方式的第一获取模块730的框图,如图9 所示,第一获取模块730,包括:
获取单元731,用于将计算出的在所述预估位置处的每个信标标识的 第二高斯特征与所述对应关系中的第一高斯特征进行匹配,获取所述对 应关系中与匹配的第一高斯特征对应的所述接收端与每个信标标识所对 应的信标节点的距离;
组成单元732,用于利用每个信标标识所对应的信标节点的距离以及 所述距离的临近值组成所述每个信标标识的距离的集合;
设置单元733,用于基于所述接收端在所述距离的集合中各距离所计 算出的第二高斯特征与所述对应关系中各距离所对应的第一高斯特征, 设置所述各距离的权重。
根据一些实施例,其中,所述第二获取模块740,配置为:将所述预 估位置作为初值带入如下的优化方程,迭代计算出所述接收端的精确位 置:
Figure BDA0001778158120000151
其中,n表示第n个信标标识,N(0)表示第n个信标标识的距离 的集合,
Figure BDA0001778158120000152
表示第n个信标标识的距离的集合中的第j个距离的权重,
Figure BDA0001778158120000153
表示第n个信标标识的距离的集合中第j个距离,px表示所述接收端的 精确位置,在首次迭代时带入预估位置,pn表示第n个信标标识的精确 位置;
其中,在每次计算出
Figure BDA0001778158120000154
的值后,基于 梯度下降法、高斯牛顿法以及LM算法中的至少一种算法,计算出下一 个px的值。
本发明实施例中,通过设置接收端与信标节点的距离和第一高斯特 征的对应关系,获取接收端接收的信标标识,计算出所述接收端的预估 位置以及所述信标标识的第二高斯特征,基于所述第二高斯特征与所述 对应关系,获取所述接收端与所述信标标识所对应的信标节点的距离的 集合以及各距离的权重,根据所述预估位置、所述距离的集合以及所述 各距离的权重,获取所述接收端的精确位置。通过第二高斯特征与第一 高斯特征的匹配,来确定接收端距离信标节点的距离,并采用距离集合 和权重的方式,对预估位置进行不断的迭代计算,最终获取到接收端的 精确位置,充分利用信标节点的信息,提升了接收端定位的精度。
示例性设备
在介绍了本发明示例性实施方式的方法和装置之后,接下来,介绍 根据本发明的另一示例性实施方式的定位装置。
所属技术领域的技术人员能够理解,本发明的各个方面可以实现为 系统、方法或程序产品。因此,本发明的各个方面可以具体实现为以下 形式,即:完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微 代码等),或硬件和软件方面结合的实施方式,这里可以统称为“电路”、 “模块”或“系统”。
在一些可能的实施方式中,根据本发明的定位装置可以至少包括至 少一个处理单元、以及至少一个存储单元。其中,所述存储单元存储有 程序代码,当所述程序代码被所述处理单元执行时,使得所述处理单元 执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种示例性实 施方式的定位方法中的步骤。例如,所述处理单元可以执行如图2中所 示的步骤S210中,设置接收端与信标节点的距离和第一高斯特征的对应 关系,步骤S220中,获取接收端接收的信标标识,计算出所述接收端的 预估位置以及所述信标标识的第二高斯特征,步骤S230中,基于所述第 二高斯特征与所述对应关系,获取所述接收端与所述信标标识所对应的 信标节点的距离的集合以及各距离的权重,步骤S240中,根据所述预估 位置、所述距离的集合以及所述各距离的权重,获取所述接收端的精确 位置。
示例性程序产品
在一些可能的实施方式中,本发明的各个方面还可以实现为一种程 序产品的形式,其包括程序代码,当所述程序产品在终端设备上运行时, 所述程序代码用于使所述终端设备执行本说明书上述“示例性方法”部分 中描述的根据本发明各种示例性实施方式的基于AR场景的渲染方法中 的步骤,例如,所述终端设备可以执行如图2中所示的步骤S210中,设 置接收端与信标节点的距离和第一高斯特征的对应关系,步骤S220中, 获取接收端接收的信标标识,计算出所述接收端的预估位置以及所述信 标标识的第二高斯特征,步骤S230中,基于所述第二高斯特征与所述对 应关系,获取所述接收端与所述信标标识所对应的信标节点的距离的集 合以及各距离的权重,步骤S240中,根据所述预估位置、所述距离的集 合以及所述各距离的权重,获取所述接收端的精确位置。
所述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质 可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以是—— 但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器 件,或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列 表)包括:具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM 或闪存)、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器 件、或者上述的任意合适的组合。
可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信 号,其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式, 包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可 读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质,该可读介质可 以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与 其结合使用的程序。
可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明 操作的程序代码,所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸 如Java、C++等,还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类 似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分 在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设 备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中,远程计算设备可以 通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接 到用户计算设备。
应当注意,尽管在上文详细描述中提及了基于AR场景的渲染装置 的若干模块或单元,但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际 上,根据本发明的实施方式,上文描述的两个或更多模块或单元的特征 和功能可以在一个模块或单元中具体化。反之,上文描述的一个模块或 单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或单元来具体化。
此外,尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作,但是, 这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作,或是必须执 行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地,可以省略某 些步骤,将多个步骤合并为一个步骤执行,和/或将一个步骤分解为多个 步骤执行。
虽然已经参考若干具体实施方式描述了本发明的精神和原理,但是 应该理解,本发明并不限于所公开的具体实施方式,对各方面的划分也 不意味着这些方面中的特征不能组合以进行受益,这种划分仅是为了表 述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种 修改和等同布置。

Claims (16)

1.一种定位方法,包括:
设置接收端和信标节点的距离与第一高斯特征的对应关系;
获取接收端接收的信标标识,计算出所述接收端的预估位置以及所述信标标识的第二高斯特征;
基于所述第二高斯特征与所述对应关系,获取所述接收端与所述信标标识所对应的信标节点的距离的集合以及各距离的权重;
将所述预估位置作为初值代入根据所述距离的集合以及所述各距离的权重构建的优化方程中,并基于梯度下降法、高斯牛顿法以及LM算法中的至少一种算法迭代计算出精确位置;
将所述精确位置作为新的初值,重复上一步骤,直至所述优化方程的值达到预设范围,将最终获取的精确位置作为所述接收端的精确位置。
2.根据权利要求1所述的定位方法,其中,获取接收端接收的信标标识,包括:获取所述接收端接收到的至少三个信标标识。
3.根据权利要求2所述的定位方法,其中,计算出所述接收端的预估位置以及所述信标标识的第二高斯特征,包括:
基于所述至少三个信标标识,计算出所述接收端的预估位置;
基于所述至少三个信标标识,计算出在所述预估位置处的每个信标标识的第二高斯特征。
4.根据权利要求3所述的定位方法,其中,基于所述至少三个信标标识,计算出所述接收端的预估位置,包括:
基于所述至少三个信标标识各自的接收信号强度RSSI,确定所述接收端距离所述至少三个信标标识对应的信标节点的距离;
基于所述接收端距离所述至少三个信标标识对应的信标节点的距离,利用多变定位方法,计算出所述接收端的预估位置。
5.根据权利要求4所述的定位方法,其中,所述每个信标标识的高斯特征包括每个信标标识在预设时间段内的RSSI的平均值以及方差;
基于所述至少三个信标标识,计算出在所述预估位置处的每个信标标识的第二高斯特征,包括:
基于所述至少三个信标标识在预设时间段内各自的RSSI,计算出所述至少三个信标标识在所述预设时间段内各自的RSSI的平均值以及方差。
6.根据权利要求3所述的定位方法,其中,基于所述第二高斯特征与所述对应关系,获取所述接收端与所述信标标识所对应的信标节点的距离的集合以及各距离的权重,包括:
将计算出的在所述预估位置处的每个信标标识的第二高斯特征与所述对应关系中的第一高斯特征进行匹配,获取所述对应关系中与匹配的第一高斯特征对应的所述接收端与每个信标标识所对应的信标节点的距离;
利用每个信标标识所对应的信标节点的距离以及所述距离的临近值组成所述每个信标标识的距离的集合;
基于所述接收端在所述距离的集合中各距离所对应的第一高斯特征与计算出的所述接收端的第二高斯特征,设置所述各距离的权重。
7.根据权利要求6所述的方法,其中,将所述预估位置作为初值代入根据所述距离的集合以及所述各距离的权重构建的优化方程中,并基于梯度下降法、高斯牛顿法以及LM算法中的至少一种算法迭代计算出精确位置,包括:
将所述预估位置作为初值代入如下的所述优化方程中,迭代计算出所述精确位置:
Figure FDA0002772919380000021
其中,n表示第n个信标标识,N(0)表示第n个信标标识的距离的集合,
Figure FDA0002772919380000022
表示第n个信标标识的距离的集合中的第j个距离的权重,
Figure FDA0002772919380000023
表示第n个信标标识的距离的集合中第j个距离,px表示所述精确位置,在首次迭代时带入预估位置,pn表示第n个信标标识的精确位置;
其中,在每次计算出
Figure FDA0002772919380000024
的值后,基于梯度下降法、高斯牛顿法以及LM算法中的至少一种算法,计算出下一个px的值。
8.一种定位装置,包括:
设置模块,用于设置接收端和信标节点的距离与第一高斯特征的对应关系;
计算模块,用于获取接收端接收的信标标识,计算出所述接收端的预估位置以及所述信标标识的第二高斯特征;
第一获取模块,用于基于所述第二高斯特征与所述对应关系,获取所述接收端与所述信标标识所对应的信标节点的距离的集合以及各距离的权重;
第二获取模块,用于将所述预估位置作为初值代入根据所述距离的集合以及所述各距离的权重构建的优化方程中,并基于梯度下降法、高斯牛顿法以及LM算法中的至少一种算法迭代计算出精确位置;
将所述精确位置作为新的初值,重复上一步骤,直至所述优化方程的值达到预设范围,将最终获取的精确位置作为所述接收端的精确位置。
9.根据权利要求8所述的定位装置,其中,所述计算模块,配置为获取所述接收端接收到的至少三个信标标识。
10.根据权利要求9所述的定位装置,其中,所述计算模块,包括:
第一计算单元,用于基于所述至少三个信标标识,计算出所述接收端的预估位置;
第二计算单元,用于基于所述至少三个信标标识,计算出在所述预估位置处的每个信标标识的第二高斯特征。
11.根据权利要求10所述的定位装置,其中,所述第一计算单元,配置为:基于所述至少三个信标标识各自的接收信号强度RSSI,确定所述接收端距离所述至少三个信标标识对应的信标节点的距离;基于所述接收端距离所述至少三个信标标识对应的信标节点的距离,利用多变定位方法,计算出所述接收端的预估位置。
12.根据权利要求11所述的定位装置,其中,所述每个信标标识的高斯特征包括每个信标标识在预设时间段内的RSSI的平均值以及方差;
所述第二计算单元,配置为:基于所述至少三个信标标识在预设时间段内各自的RSSI,计算出所述至少三个信标标识在所述预设时间段内各自的RSSI的平均值以及方差。
13.根据权利要求10所述的定位装置,其中,所述第一获取模块,包括:
获取单元,用于将计算出的在所述预估位置处的每个信标标识的第二高斯特征与所述对应关系中的第一高斯特征进行匹配,获取所述对应关系中与匹配的第一高斯特征对应的所述接收端与每个信标标识所对应的信标节点的距离;
组成单元,用于利用每个信标标识所对应的信标节点的距离以及所述距离的临近值组成所述每个信标标识的距离的集合;
设置单元,用于基于所述接收端在所述距离的集合中各距离所计算出的第二高斯特征与所述对应关系中各距离所对应的第一高斯特征,设置所述各距离的权重。
14.根据权利要求13所述的定位装置,其中,所述第二获取模块,配置为:将所述预估位置作为初值代入如下的所述优化方程中,迭代计算出所述精确位置:
Figure FDA0002772919380000041
其中,n表示第n个信标标识,N(0)表示第n个信标标识的距离的集合,
Figure FDA0002772919380000042
表示第n个信标标识的距离的集合中的第j个距离的权重,
Figure FDA0002772919380000043
表示第n个信标标识的距离的集合中第j个距离,px表示所述精确位置,在首次迭代时带入预估位置,pn表示第n个信标标识的精确位置;
其中,在每次计算出
Figure FDA0002772919380000044
的值后,基于梯度下降法、高斯牛顿法以及LM算法中的至少一种算法,计算出下一个px的值。
15.一种介质,其上存储有程序,该程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的方法。
16.一种计算设备,包括:处理器和存储器,所述存储器存储有可执行指令,所述处理器用于调用所述存储器存储的可执行指令执行如权利要求1至7中任一项所述的方法。
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