CN109547915B - 一种多区域多基站定位的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种多区域多基站定位的方法及装置，分别获取每个区域中多基站的坐标；获取每个区域的基站的位置；获取每个基站的垂直点到预设坐标轴原点的第一距离以及同一区域内的各基站之间的第二距离，并获取每个基站的天线距离地面的第三距离；根据所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离确定所述基站的坐标。在实际应用中一个定位引擎LE最多可以接入100个基站，有的一栋楼就需要多个LE，这样每个LE都有一个独立的坐标系统。当所有的定位区域拥有了自己独立LE定位引擎及对应的坐标系统。在整体集成界面上，通过本实施例可以将坐标系统统一成一个坐标系统给2D地图或3D模型进行定位信息展示。

Description

一种多区域多基站定位的方法及装置

技术领域

本发明实施例涉及通信的技术领域，尤其涉及一种多区域多基站定位的方法及装置。

背景技术

近年来，随着近距离无线通信和移动网络技术的不断发展，基于位置的服务(location-based service，LBS)越来越受到人们的重视。全球定位系统(globalpositioning system，GPS)在室外已经可以提供位置信息，但是在室内环境下由于建筑物的遮挡、楼层密度较大等特点而无法正常工作。在这种情况下，出现了利用红外线、WiFi、Zigbee等载波技术的室内定位方案，但是都没有达到非常好的效果。WiFi技术由于其能耗较大，且容易受到信号的干扰，信号覆盖的范围也仅局限于90m以内的空间，所以该技术的优势并不明显；Zigbee技术尽管具有低功耗、低成本、通信效率高等优点，但是其定位结果不稳定，系统可靠性不强。

超宽带(ultra-wide band，UWB)技术是通过极窄脉冲来传输数据而不是通过传统的载波来传输数据，导致其数据传输速度极高，除此之外，UWB技术具有系统复杂性低、信息安全性高、抗多径衰落能力强等优点，成为无线定位领域中的一大亮点。但实际应用中往往要涉及对多个大区域的精确定位但目前市面上应用UWB技术仅限于一个小区域精确定位，难以满足实际应用。因此在实际应用中摸索出基站分组跟踪大范围定位算法，可以有效改善大范围定位精度差，定位不准确的应用缺点，从而达到大范围精准定位效果。

发明内容

本发明实施例的目的在于提出一种多区域多基站定位的方法及装置。

为达此目的，本发明实施例采用以下技术方案：

第一方面，一种多区域多基站定位的方法，所述方法包括：

分别获取每个区域中多基站的坐标；

获取每个区域的基站的位置，所述位置为以基站天线到地面的垂直点；

获取每个基站的垂直点到预设坐标轴原点的第一距离以及同一区域内的各基站之间的第二距离，并获取每个基站的天线距离地面的第三距离；

根据所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离确定所述基站的坐标。

可选地，所述分别获取每个区域中多基站的坐标，包括：

将预设范围内的待定位基站拆分为一个最小计算单元，并设置每个最小计算单元各个方向的相邻的最小计算单元；

计算至少N次的所述最小计算单元的第一定位坐标值，在所述第一定位坐标值稳定后再根据所述第一定位坐标值和几何引射线法遍历获取当前最小计算单元；

计算至少M次的所述当前最小计算单元的第二定位坐标值，若所述第二定位坐标值之间的差值在预设第一阈值内，则获取所述第二定位坐标值对应的坐标平均值；

将所述坐标平均值作为定位标签的静止定位坐标值，采用map嵌套的数据结构根据关键值Key快速查找到定位标签移动到的下一个最小计算单元。

可选地，所述方法还包括：

若所述第二定位坐标值之间的差值不在所述第一阈值内，则采用map嵌套的数据结构根据关键值Key快速查找到定位标签移动到的下一个最小计算单；

获取至少K次的所述下一个最小计算单元的定位值；

若所述至少K次的定位值相差大于第二阈值，则结束多基站定位程序，并返回执行设置每个最小计算单元各个方向的相邻的最小计算单元的步骤；

若所述至少K次的定位值不大于所述第二阈值，则输出所述下一个最小单元的定位值，并返回执行设置每个最小计算单元各个方向的相邻的最小计算单元的步骤。

可选地，所述将预设范围内的待定位基站拆分为一个最小计算单元，并设置每个最小计算单元各个方向的相邻的最小计算单元之前，还包括：

在LE定位引擎中对每个基站做主从的等级划分，每个基站和所述LE定位引擎通过CCP同步数据包来传输时间同步信息；其中，主细分为主主和次主，选取所述预设范围内的待定位基站中的一个基站做主主基站，所述主主基站配对的从基站依次和主基站关联，若有次主基站，则所述次主配对的从基站依次和次主基站关联，次主基站再和主主基站关联。

可选地，所述方法还包括：

若多基站之间存在延时误差，则采用最小二乘法减少延时误差。

第二方面，一种多区域多基站定位的装置，所述装置包括：

第一获取模块，用于分别获取每个区域中多基站的坐标；

第二获取模块，用于获取每个区域的基站的位置，所述位置为以基站天线到地面的垂直点；

第三获取模块，用于获取每个基站的垂直点到预设坐标轴原点的第一距离以及同一区域内的各基站之间的第二距离，并获取每个基站的天线距离地面的第三距离；

确定模块，用于根据所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离确定所述基站的坐标。

可选地，所述第一获取模块，具体用于：

将预设范围内的待定位基站拆分为一个最小计算单元，并设置每个最小计算单元各个方向的相邻的最小计算单元；

计算至少N次的所述最小计算单元的第一定位坐标值，在所述第一定位坐标值稳定后再根据所述第一定位坐标值和几何引射线法遍历获取当前最小计算单元；

计算至少M次的所述当前最小计算单元的第二定位坐标值，若所述第二定位坐标值之间的差值在预设第一阈值内，则获取所述第二定位坐标值对应的坐标平均值；

将所述坐标平均值作为定位标签的静止定位坐标值，采用map嵌套的数据结构根据关键值Key快速查找到定位标签移动到的下一个最小计算单元。

可选地，所述装置还包括：

第一处理模块，用于若所述第二定位坐标值之间的差值不在所述第一阈值内，则采用map嵌套的数据结构根据关键值Key快速查找到定位标签移动到的下一个最小计算单；获取至少K次的所述下一个最小计算单元的定位值；若所述至少K次的定位值相差大于第二阈值，则结束多基站定位程序，并返回执行设置每个最小计算单元各个方向的相邻的最小计算单元的步骤；

若所述至少K次的定位值不大于所述第二阈值，则输出所述下一个最小单元的定位值，并返回执行设置每个最小计算单元各个方向的相邻的最小计算单元的步骤。

可选地，所述装置还包括：

第二处理模块，用于将预设范围内的待定位基站拆分为一个最小计算单元，并设置每个最小计算单元各个方向的相邻的最小计算单元之前，还包括：

在LE定位引擎中对每个基站做主从的等级划分，每个基站和所述LE定位引擎通过CCP同步数据包来传输时间同步信息；其中，主细分为主主和次主，选取所述预设范围内的待定位基站中的一个基站做主主基站，所述主主基站配对的从基站依次和主基站关联，若有次主基站，则所述次主配对的从基站依次和次主基站关联，次主基站再和主主基站关联。

可选地，所述装置还包括：

第三处理模块，用于若多基站之间存在延时误差，则采用最小二乘法减少延时误差。

本发明实施例提供的一种多区域多基站定位的方法及装置，分别获取每个区域中多基站的坐标；获取每个区域的基站的位置，所述位置为以基站天线到地面的垂直点；获取每个基站的垂直点到预设坐标轴原点的第一距离以及同一区域内的各基站之间的第二距离，并获取每个基站的天线距离地面的第三距离；根据所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离确定所述基站的坐标。在实际应用中一个定位引擎LE最多可以接入100个基站，有的一栋楼就需要多个LE，这样每个LE都有一个独立的坐标系统。当所有的定位区域拥有了自己独立LE定位引擎及对应的坐标系统。在整体集成界面(2D，3D界面：2D界面是相对于无高度落差平面物定位如广场、路面等；3D界面是相对有于高度落差的空间立体物定位如楼房、升降梯等。)上，通过本实施例可以将坐标系统统一成一个坐标系统给2D地图或3D模型进行定位信息展示。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种多区域多基站定位的方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种多区域多基站定位的方法的流程示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种多区域多基站定位的方法的流程示意图；

图4是本发明实施例提供的一种多区域多基站定位的装置的功能模块示意图；

图5是本发明实施例提供的一种多区域多基站定位的方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明实施例作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明实施例，而非对本发明实施例的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明实施例相关的部分而非全部结构。

参考图1，图1是本发明实施例提供的一种多区域多基站定位的方法的流程示意图。

如图1所示，所述多区域多基站定位的方法包括：

步骤101，分别获取每个区域中多基站的坐标；

可选地，所述分别获取每个区域中多基站的坐标，包括：

将预设范围内的待定位基站拆分为一个最小计算单元，并设置每个最小计算单元各个方向的相邻的最小计算单元；

具体的，计算步骤：

1)用基站天线接收脉冲信号的时间和定位标签发送脉冲信号的时间算出TDOA值，即到达时间的差值；

2)将算出的TDOA值用数学最小二乘法计算出定位坐标值。

计算至少N次的所述最小计算单元的第一定位坐标值，在所述第一定位坐标值稳定后再根据所述第一定位坐标值和几何引射线法遍历获取当前最小计算单元；

其中，遍历为：对多个最小计算单元依次确定第一定位坐标值在哪一个最小计算单元区域坐标内。稳定为：误差在5米内即为稳定。

计算至少M次的所述当前最小计算单元的第二定位坐标值，若所述第二定位坐标值之间的差值在预设第一阈值内，则获取所述第二定位坐标值对应的坐标平均值；

将所述坐标平均值作为定位标签的静止定位坐标值，采用map嵌套的数据结构根据关键值Key快速查找到定位标签移动到的下一个最小计算单元。

其中，最小计算单元即4个基站组成的计算单元。关键值key为最小计算单元唯一关键值Key。

步骤102，获取每个区域的基站的位置，所述位置为以基站天线到地面的垂直点；

具体的将多个基站固定在一个地方，例如房顶、支架、墙壁等，选取每个区域的基站位置，这个位置就是基站天线到地面的垂直点。此垂直点作为红外测距仪测量的一个基准点。

步骤103，获取每个基站的垂直点到预设坐标轴原点的第一距离以及同一区域内的各基站之间的第二距离，并获取每个基站的天线距离地面的第三距离；

具体的使用红外测距仪，依据步骤102获取的基站位置，也就是测量的基准点，通过测量获取每个基站的预设坐标轴原点的第一距离和同一区域内的各基站之间的第二距离，同时获取每个基站的天线距离地面的第三距离。

步骤104，根据所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离确定所述基站的坐标。

本发明实施例提供的一种多区域多基站定位的方法，分别获取每个区域中多基站的坐标；获取每个区域的基站的位置，所述位置为以基站天线到地面的垂直点；获取每个基站的垂直点到预设坐标轴原点的第一距离以及同一区域内的各基站之间的第二距离，并获取每个基站的天线距离地面的第三距离；根据所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离确定所述基站的坐标。在实际应用中一个定位引擎LE最多可以接入100个基站，有的一栋楼就需要多个LE，这样每个LE都有一个独立的坐标系统。当所有的定位区域拥有了自己独立LE定位引擎及对应的坐标系统。在整体集成界面(2D，3D界面：2D界面是相对于无高度落差平面物定位如广场、路面等；3D界面是相对于有高度落差的空间立体物定位如楼房、升降梯等。)上，通过本实施例可以将坐标系统统一成一个坐标系统给2D地图或3D模型进行定位信息展示。

参考图2，图2是本发明实施例提供的另一种多区域多基站定位的方法的流程示意图。

如图2所示，所述多区域多基站定位的方法包括：

步骤201，分别获取每个区域中多基站的坐标；

步骤202，若所述第二定位坐标值之间的差值不在所述第一阈值内，则采用map嵌套的数据结构根据关键值Key快速查找到定位标签移动到的下一个最小计算单；获取至少K次的所述下一个最小计算单元的定位值；若所述至少K次的定位值相差大于第二阈值，则结束多基站定位程序，并返回执行设置每个最小计算单元各个方向的相邻的最小计算单元的步骤；若所述至少K次的定位值不大于所述第二阈值，则输出所述下一个最小单元的定位值，并返回执行设置每个最小计算单元各个方向的相邻的最小计算单元的步骤；

步骤203，获取每个区域的基站的位置，所述位置为以基站天线到地面的垂直点；

步骤204，获取每个基站的垂直点到预设坐标轴原点的第一距离以及同一区域内的各基站之间的第二距离，并获取每个基站的天线距离地面的第三距离；

步骤205，根据所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离确定所述基站的坐标。

参考图3，图3是本发明实施例提供的另一种多区域多基站定位的方法的流程示意图。

如图3所示，所述多区域多基站定位的方法包括：

步骤301，在LE定位引擎中对每个基站做主从的等级划分，每个基站和所述LE定位引擎通过CCP同步数据包来传输时间同步信息；其中，主细分为主主和次主，选取所述预设范围内的待定位基站中的一个基站做主主基站，所述主主基站配对的从基站依次和主基站关联，若有次主基站，则所述次主配对的从基站依次和次主基站关联，次主基站再和主主基站关联；

其中，这种分布是多基站定位的时间同步策略。

具体的，如下图5所示，假如有8个基站，依次编号为基站1-8，基站1为主主基站，基站2、基站3、基站4是它的从基站，基站6为次主，基站3、基站4、基站5、基站7、基站8是它的从基站。

步骤302，若多基站之间存在延时误差，则采用最小二乘法减少延时误差；

步骤303，分别获取每个区域中多基站的坐标；

步骤304，获取每个区域的基站的位置，所述位置为以基站天线到地面的垂直点；

步骤305，获取每个基站的垂直点到预设坐标轴原点的第一距离以及同一区域内的各基站之间的第二距离，并获取每个基站的天线距离地面的第三距离；

步骤306，根据所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离确定所述基站的坐标。

参考图4，图4是本发明实施例提供的一种多区域多基站定位的装置的功能模块示意图。

如图4所示，所述装置包括：

第一获取模块401，用于分别获取每个区域中多基站的坐标；

第二获取模块402，用于获取每个区域的基站的位置，所述位置为以基站天线到地面的垂直点；

第三获取模块403，用于获取每个基站的垂直点到预设坐标轴原点的第一距离以及同一区域内的各基站之间的第二距离，并获取每个基站的天线距离地面的第三距离；

确定模块404，用于根据所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离确定所述基站的坐标。

可选地，所述第一获取模块，具体用于：

将预设范围内的待定位基站拆分为一个最小计算单元，并设置每个最小计算单元各个方向的相邻的最小计算单元；

计算至少N次的所述最小计算单元的第一定位坐标值，在所述第一定位坐标值稳定后再根据所述第一定位坐标值和几何引射线法遍历获取当前最小计算单元；

计算至少M次的所述当前最小计算单元的第二定位坐标值，若所述第二定位坐标值之间的差值在预设第一阈值内，则获取所述第二定位坐标值对应的坐标平均值；

将所述坐标平均值作为定位标签的静止定位坐标值，采用map嵌套的数据结构根据关键值Key快速查找到定位标签移动到的下一个最小计算单元。

可选地，所述装置还包括：

第一处理模块，用于若所述第二定位坐标值之间的差值不在所述第一阈值内，则采用map嵌套的数据结构根据关键值Key快速查找到定位标签移动到的下一个最小计算单；获取至少K次的所述下一个最小计算单元的定位值；若所述至少K次的定位值相差大于第二阈值，则结束多基站定位程序，并返回执行设置每个最小计算单元各个方向的相邻的最小计算单元的步骤；

若所述至少K次的定位值不大于所述第二阈值，则输出所述下一个最小单元的定位值，并返回执行设置每个最小计算单元各个方向的相邻的最小计算单元的步骤。

可选地，所述装置还包括：

第二处理模块，用于将预设范围内的待定位基站拆分为一个最小计算单元，并设置每个最小计算单元各个方向的相邻的最小计算单元之前，还包括：

在LE定位引擎中对每个基站做主从的等级划分，每个基站和所述LE定位引擎通过CCP同步数据包来传输时间同步信息；其中，主细分为主主和次主，选取所述预设范围内的待定位基站中的一个基站做主主基站，所述主主基站配对的从基站依次和主基站关联，若有次主基站，则所述次主配对的从基站依次和次主基站关联，次主基站再和主主基站关联。

可选地，所述装置还包括：

第三处理模块，用于若多基站之间存在延时误差，则采用最小二乘法减少延时误差。

本发明实施例提供的一种多区域多基站定位的装置，分别获取每个区域中多基站的坐标；获取每个区域的基站的位置，所述位置为以基站天线到地面的垂直点；获取每个基站的垂直点到预设坐标轴原点的第一距离以及同一区域内的各基站之间的第二距离，并获取每个基站的天线距离地面的第三距离；根据所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离确定所述基站的坐标。在实际应用中一个定位引擎LE最多可以接入100个基站，有的一栋楼就需要多个LE，这样每个LE都有一个独立的坐标系统。当所有的定位区域拥有了自己独立LE定位引擎及对应的坐标系统。在整体集成界面(2D，3D界面：2D界面是相对于无高度落差平面物定位如广场、路面等；3D界面是相对于有高度落差的空间立体物定位如楼房、升降梯等。)上，通过本实施例可以将坐标系统统一成一个坐标系统给2D地图或3D模型进行定位信息展示。

以上结合具体实施例描述了本发明实施例的技术原理。这些描述只是为了解释本发明实施例的原理，而不能以任何方式解释为对本发明实施例保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明实施例的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明实施例的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多区域多基站定位的方法，其特征在于，所述方法包括：

分别获取每个区域中多基站的坐标；

获取每个区域的基站的位置，所述位置为以基站天线到地面的垂直点；

用红外测距仪测量获取每个基站的垂直点到预设坐标轴原点的第一距离以及同一区域内的各基站之间的第二距离，并获取每个基站的天线距离地面的第三距离；

根据所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离确定所述基站的坐标；

所述分别获取每个区域中多基站的坐标，包括：

将预设范围内的待定位基站拆分为一个最小计算单元，并设置每个最小计算单元各个方向的相邻的最小计算单元，所述最小计算单元即4个基站组成的计算单元；

计算至少N次的所述最小计算单元的第一定位坐标值，在所述第一定位坐标值稳定后再根据所述第一定位坐标值和几何引射线法遍历获取当前最小计算单元，所述第一定位坐标值稳定为所述第一定位坐标值的误差在5米内；

计算至少M次的所述当前最小计算单元的第二定位坐标值，若所述第二定位坐标值之间的差值在预设第一阈值内，则获取所述第二定位坐标值对应的坐标平均值；

将所述坐标平均值作为定位标签的静止定位坐标值，采用map嵌套的数据结构根据最小计算单元唯一关键值Key快速查找到定位标签移动到的下一个最小计算单元；

所述计算至少N次的所述最小计算单元的第一坐标值或计算至少M次的所述当前最小计算单元的第二坐标值，包括：采用基站天线接收脉冲信号的时间和定位标签发送脉冲信号的时间算出到达时间差TDOA值，将算出的TDOA值用数学最小二乘法计算出定位坐标值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述第二定位坐标值之间的差值不在所述第一阈值内，则采用map嵌套的数据结构根据关键值Key快速查找到定位标签移动到的下一个最小计算单；

获取至少K次的所述下一个最小计算单元的定位坐标值；

若所述至少K次的定位值相差大于第二阈值，则结束多基站定位程序，并返回执行设置每个最小计算单元各个方向的相邻的最小计算单元的步骤；

若所述至少K次的定位值不大于所述第二阈值，则输出所述下一个最小单元的定位坐标值，并返回执行设置每个最小计算单元各个方向的相邻的最小计算单元的步骤。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将预设范围内的待定位基站拆分为一个最小计算单元，并设置每个最小计算单元各个方向的相邻的最小计算单元之前，还包括：

在LE定位引擎中对每个基站做主从的等级划分，每个基站和所述LE定位引擎通过CCP同步数据包来传输时间同步信息；其中，主细分为主主和次主，选取所述预设范围内的待定位基站中的一个基站做主主基站，所述主主基站配对的从基站依次和主基站关联，若有次主基站，则所述次主配对的从基站依次和次主基站关联，次主基站再和主主基站关联。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若多基站之间存在延时误差，则采用最小二乘法减少延时误差。

5.一种多区域多基站定位的装置，其特征在于，所述装置包括：

第一获取模块，用于分别获取每个区域中多基站的坐标；

第二获取模块，用于获取每个区域的基站的位置，所述位置为以基站天线到地面的垂直点；

第三获取模块，用于获取每个基站的垂直点到预设坐标轴原点的第一距离以及同一区域内的各基站之间的第二距离，并获取每个基站的天线距离地面的第三距离；

确定模块，用于根据所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离确定所述基站的坐标；

所述第一获取模块，具体用于：将预设范围内的待定位基站拆分为一个最小计算单元，并设置每个最小计算单元各个方向的相邻的最小计算单元；计算至少N次的所述最小计算单元的第一定位坐标值，在所述第一定位坐标值稳定后再根据所述第一定位坐标值和几何引射线法遍历获取当前最小计算单元，所述最小计算单元即4个基站组成的计算单元；计算至少M次的所述当前最小计算单元的第二定位坐标值，若所述第二定位坐标值之间的差值在预设第一阈值内，则获取所述第二定位坐标值对应的坐标平均值；将所述坐标平均值作为定位标签的静止定位坐标值，采用map嵌套的数据结构根据关键值Key快速查找到定位标签移动到的下一个最小计算单元；所述计算至少N次的所述最小计算单元的第一坐标值或计算至少M次的所述当前最小计算单元的第二坐标值，包括：采用基站天线接收脉冲信号的时间和定位标签发送脉冲信号的时间算出到达时间差TDOA值，将算出的TDOA值用数学最小二乘法计算出定位坐标值，所述第一定位坐标值稳定为所述第一定位坐标值的误差在5米内。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第一处理模块，用于若所述第二定位坐标值之间的差值不在所述第一阈值内，则采用map嵌套的数据结构根据关键值Key快速查找到定位标签移动到的下一个最小计算单；获取至少K次的所述下一个最小计算单元的定位值；若所述至少K次的定位值相差大于第二阈值，则结束多基站定位程序，并返回执行设置每个最小计算单元各个方向的相邻的最小计算单元的步骤；

若所述至少K次的定位值不大于所述第二阈值，则输出所述下一个最小单元的定位值，并返回执行设置每个最小计算单元各个方向的相邻的最小计算单元的步骤。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第二处理模块，用于将预设范围内的待定位基站拆分为一个最小计算单元，并设置每个最小计算单元各个方向的相邻的最小计算单元之前，还包括在LE定位引擎中对每个基站做主从的等级划分，每个基站和所述LE定位引擎通过CCP同步数据包来传输时间同步信息，其中，主细分为主主和次主，选取所述预设范围内的待定位基站中的一个基站做主主基站，所述主主基站配对的从基站依次和主基站关联，若有次主基站，则所述次主配对的从基站依次和次主基站关联，次主基站再和主主基站关联。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第三处理模块，用于若多基站之间存在延时误差，则采用最小二乘法减少延时误差。

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