CN110082713A - 定位方法、终端设备及存储介质 - Google Patents

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CN110082713A CN201910203613.8A CN201910203613A CN110082713A CN 110082713 A CN110082713 A CN 110082713A CN 201910203613 A CN201910203613 A CN 201910203613A CN 110082713 A CN110082713 A CN 110082713A
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高嘉丽
安平凯
陈泽先
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Abstract

本申请适用于室内定位技术领域，提供了一种定位方法、终端设备及存储介质，其中，所述方法包括：获取包含目标的定位图像，以及目标的超带宽测距数据；提取定位图像中的目标，并根据定位图像生成目标在预设坐标系中的第一坐标信息和第二坐标信息；根据超带宽测距数据生成目标在预设坐标系中的第三坐标信息。本申请实施例提供的定位方法、终端设备及存储介质，由于仅仅需要利用超带宽测距数据计算得到目标在一个维度上的坐标信息，因此，无需使用太多的超带宽定位基站，从而降低了应用超带宽定位技术进行室内定位的成本。

Description

定位方法、终端设备及存储介质
技术领域
本申请属于室内定位技术领域，尤其涉及一种定位方法、终端设备及存储介质。
背景技术
超带宽定位技术是室内定位领域的主流定位技术，具有定位精度高的优点，其定位的准确度能够达到厘米级。但超带宽定位技术在进行室内三维定位时，需要同时设置三个或三个以上的基站，才能实现三维定位，相应的，定位所需成本支出较高，影响了超带宽定位技术的推广。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种定位方法、终端设备及存储介质，以解决目前应用超带宽定位技术进行室内定位时存在的成本较高的问题。
根据第一方面，本申请实施例提供了一种定位方法，包括：获取包含目标的定位图像，以及所述目标的超带宽测距数据；提取所述定位图像中的所述目标，并根据所述定位图像生成所述目标在预设坐标系中的第一坐标信息和第二坐标信息；根据所述超带宽测距数据生成所述目标在预设坐标系中的第三坐标信息。
结合第一方面，在本申请的一些实施例中，所述第一坐标信息为所述预设坐标系中的x坐标信息，所述第二坐标信息为所述预设坐标系中的y坐标信息，所述第三坐标信息为所述预设坐标系中的z坐标信息。
结合第一方面，在本申请的一些实施例中，获取超带宽测距数据的过程包括：获取第一基站接收所述目标发射的超带宽信号的第一时间，以及第二基站接收所述目标发射的超带宽信号的第二时间；所述第一基站和所述第二基站均设置在所述预设坐标系的z轴上；计算所述第一时间和所述第二时间之间的时间差。
结合第一方面，在本申请的一些实施例中，通过求解方程组
计算所述目标到所述预设坐标系中z轴的垂足与所述第一基站之间的距离，以及；所述目标到所述预设坐标系中z轴的垂足与所述第二基站之间的距离；其中，z1为所述目标到所述预设坐标系中z轴的垂足与所述第一基站之间的距离；z2为所述目标到所述预设坐标系中z轴的垂足与所述第二基站之间的距离；x为所述目标在所述预设坐标系中的第一坐标信息；Δl为所述第一基站与所述第二基站之间的距离；l1为所述目标与所述第一基站之间的距离；l2为所述目标与所述第二基站之间的距离；Δt为所述第一时间和所述第二时间之间的时间差。
结合第一方面，在本申请的一些实施例中，通过
z＝z1+z2
计算所述目标在预设坐标系中的第三坐标信息；其中，z为所述目标在所述预设坐标系中的第三坐标信息；z1为所述目标到所述预设坐标系中z轴的垂足与所述第一基站之间的距离；z2为所述目标到所述预设坐标系中z轴的垂足与所述第二基站之间的距离。
结合第一方面，在本申请的一些实施例中，通过求解方程组
计算所述目标到所述预设坐标系中z轴的垂足与所述第一基站之间的距离，以及；所述目标到所述预设坐标系中z轴的垂足与所述第二基站之间的距离；其中，z1为所述目标到所述预设坐标系中z轴的垂足与所述第一基站之间的距离；z2为所述目标到所述预设坐标系中z轴的垂足与所述第二基站之间的距离；x为所述目标在所述预设坐标系中的第一坐标信息；Δl为所述第一基站与所述第二基站之间的距离；l1为所述目标与所述第一基站之间的距离；l2为所述目标与所述第二基站之间的距离；Δt为所述第一时间和所述第二时间之间的时间差。
结合第一方面，在本申请的一些实施例中，通过
z＝z1-z2
计算所述目标在预设坐标系中的第三坐标信息；其中，z为所述目标在所述预设坐标系中的第三坐标信息；z1为所述目标到所述预设坐标系中z轴的垂足与所述第一基站之间的距离；z2为所述目标到所述预设坐标系中z轴的垂足与所述第二基站之间的距离。
根据第二方面，本申请实施例提供了一种终端设备，包括：输入单元，用于获取包含目标的定位图像，以及所述目标的超带宽测距数据；第一定位单元，用于提取所述定位图像中的所述目标，并根据所述定位图像生成所述目标在预设坐标系中的第一坐标信息和第二坐标信息；第二定位单元，用于根据所述超带宽测距数据生成所述目标在预设坐标系中的第三坐标信息。
根据第三方面，本申请实施例提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面或第一方面任一实施方式所述方法的步骤。
根据第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面或第一方面任一实施方式所述方法的步骤。
本申请实施例提供的定位方法、终端设备及存储介质，通过定位图像获取目标在预设坐标系中的二维坐标信息，进而利用超带宽测距数据计算目标在预设坐标系中的第三坐标信息，从而得到目标在预设坐标系中的三维坐标信息。由于仅仅需要利用超带宽测距数据计算得到目标在一个维度上的坐标信息，因此，在本申请实施例提供的定位方法、终端设备及存储介质中，无需使用太多的超带宽定位基站，从而降低了应用超带宽定位技术进行室内定位的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的定位方法的一个具体示例的实现流程示意图；
图2是本申请实施例中目标、第一基站和第二基站的几何关系示意图；
图3是本申请实施例中目标、第一基站和第二基站的另一几何关系示意图；
图4是本申请实施例提供的终端设备的示意图；
图5是本申请实施例提供的另一终端设备的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
本申请实施例提供了一种定位方法，如图1所示，该定位方法可以包括以下步骤：
步骤S101：获取包含目标的定位图像，以及目标的超带宽测距数据。在一具体实施方式中，获取超带宽测距数据的过程可以包括：
步骤S1011：获取第一基站接收目标发射的超带宽信号的第一时间；
步骤S1012：第二基站接收目标发射的超带宽信号的第二时间。具体的，第一基站和第二基站均设置在预设坐标系的z轴上，即第一基站在预设坐标系中的x坐标信息与y坐标信息均为零，第二基站在预设坐标系中的x坐标信息与y坐标信息也均为零。在后续步骤中，可以根据第一时间和第二时间之间的时间差，计算目标在预设坐标系中的z坐标信息。
步骤S102：提取定位图像中的目标，并根据定位图像生成目标在预设坐标系中的第一坐标信息和第二坐标信息。在一具体实施方式中，可以将用于采集定位图像的摄像头的平面作为预设坐标系的一部分，构成预设坐标系中的x-y平面，对应的，目标的第一坐标信息为其在预设坐标系中的x坐标信息，目标的第二坐标信息为其在预设坐标系中的y坐标信息。用于生成超带宽测距数据的两个基站——第一基站和第二基站，可以与预设坐标系中的原点设置在一条直线上，该直线可以垂直于预设坐标系中的x-y平面，从而构成预设坐标系中的z轴。
步骤S103：根据超带宽测距数据生成目标在预设坐标系中的第三坐标信息。由于用于生成超带宽测距数据的两个基站——第一基站和第二基站，均设置在预设坐标系中的z轴上，通过目标分别与第一基站和第二基站之间的超带宽测距数据，能够计算得到目标的第三坐标信息，目标的第三坐标信息为其在预设坐标系中的z坐标信息。
在实际应用中，目标、第一基站和第二基站可以构成如图2所示的几何关系。图2中，O1和O2分别表示第一基站和第二基站，Pz表示目标P到预设坐标系中z轴的垂足。垂足Pz与目标P之间的距离恰好与目标P在预设坐标系中的第一坐标信息，即目标P的x坐标信息相等。
根据图2所示的几何关系，能够构建公式(1)所示的方程组：
其中，z1为目标到预设坐标系中z轴的垂足与第一基站之间的距离；z2为目标到预设坐标系中z轴的垂足与第二基站之间的距离；x为目标在预设坐标系中的第一坐标信息；Δl为第一基站与第二基站之间的距离；l1为目标与第一基站之间的距离；l2为目标与第二基站之间的距离；Δt为第一时间和第一时间之间的时间差。
在公式(1)所示的方程组中，共有四个未知量，分别为z1、z2、l1和l2。由于公式(1)所示的方程组中共有四个等式，未知量的数量与方程组中等式的数量恰好相等，因此，通过对公式(1)所示的方程组进行求解，能够计算得到z1和z2。
在成功求解z1和z2后，可以进一步利用公式(2)计算得到目标在预设坐标系中的第三坐标信息：
z＝z1+z2 (2)
其中，z为目标在预设坐标系中的第三坐标信息，即目标在预设坐标系中的z坐标信息；z1为目标到预设坐标系中z轴的垂足与第一基站之间的距离；z2为目标到预设坐标系中z轴的垂足与第二基站之间的距离。
在实际应用中，目标、第一基站和第二基站还可以构成如图3所示的几何关系。图3中，O1和O2分别表示第一基站和第二基站，Pz表示目标P到预设坐标系中z轴的垂足。垂足Pz与目标P之间的距离恰好与目标P在预设坐标系中的第一坐标信息，即目标P的x坐标信息相等。
根据图3所示的几何关系，能够构建公式(3)所示的方程组：
计算所述目标到所述预设坐标系中z轴的垂足与所述第一基站之间的距离，以及；所述目标到所述预设坐标系中z轴的垂足与所述第二基站之间的距离；
其中，z1为目标到预设坐标系中z轴的垂足与第一基站之间的距离；z2为目标到预设坐标系中z轴的垂足与第二基站之间的距离；x为目标在预设坐标系中的第一坐标信息；Δl为第一基站与第二基站之间的距离；l1为目标与第一基站之间的距离；l2为目标与第二基站之间的距离；Δt为第一时间和第一时间之间的时间差。
在公式(3)所示的方程组中，共有四个未知量，分别为z1、z2、l1和l2。由于公式(3)所示的方程组中共有四个等式，未知量的数量与方程组中等式的数量恰好相等，因此，通过对公式(3)所示的方程组进行求解，能够计算得到z1和z2。
在成功求解z1和z2后，可以进一步利用公式(4)计算得到目标在预设坐标系中的第三坐标信息：
z＝z1-z2 (4)
计算所述目标在预设坐标系中的第三坐标信息；
其中，z为目标在预设坐标系中的第三坐标信息，即目标在预设坐标系中的z坐标信息；z1为目标到预设坐标系中z轴的垂足与第一基站之间的距离；z2为目标到预设坐标系中z轴的垂足与第二基站之间的距离。
本申请实施例提供的定位方法，通过定位图像获取目标在预设坐标系中的二维坐标信息，进而利用超带宽测距数据计算目标在预设坐标系中的第三坐标信息，从而得到目标在预设坐标系中的三维坐标信息。由于仅仅需要利用超带宽测距数据计算得到目标在一个维度上的坐标信息，因此，在本申请实施例提供的定位方法、终端设备及存储介质中，无需使用太多的超带宽定位基站，从而降低了应用超带宽定位技术进行室内定位的成本。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
本申请实施例还提供了一种终端设备，如图4所示，该终端设备可以包括：输入单元401、第一定位单元402和第二定位单元403。
其中，输入单元401用于获取包含目标的定位图像，以及目标的超带宽测距数据；其对应的工作过程可参见上述方法实施例中步骤S101所述。
第一定位单元402用于提取定位图像中的目标，并根据定位图像生成目标在预设坐标系中的第一坐标信息和第二坐标信息；其对应的工作过程可参见上述方法实施例中步骤S102所述。
第二定位单元403用于根据超带宽测距数据生成目标在预设坐标系中的第三坐标信息；其对应的工作过程可参见上述方法实施例中步骤S103所述。
图5是本申请一实施例提供的终端设备的示意图。如图5所示，该实施例的终端设备500包括：处理器501、存储器502以及存储在所述存储器502中并可在所述处理器501上运行的计算机程序503，例如定位程序。所述处理器501执行所述计算机程序503时实现上述各个定位方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至步骤S103。或者，所述处理器501执行所述计算机程序503时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图4所示输入单元401、第一定位单元402和第二定位单元403的功能。
所述计算机程序503可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器502中，并由所述处理器501执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序503在所述终端设备500中的执行过程。例如，所述计算机程序503可以被分割成同步模块、汇总模块、获取模块、返回模块(虚拟装置中的模块)。
所述终端设备500可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器501、存储器502。本领域技术人员可以理解，图5仅仅是终端设备500的示例，并不构成对终端设备500的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器501可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器502可以是所述终端设备500的内部存储单元，例如终端设备500的硬盘或内存。所述存储器502也可以是所述终端设备500的外部存储设备，例如所述终端设备500上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器502还可以既包括所述终端设备500的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器502用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器502还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种定位方法，其特征在于，包括：
获取包含目标的定位图像，以及所述目标的超带宽测距数据；
提取所述定位图像中的所述目标，并根据所述定位图像生成所述目标在预设坐标系中的第一坐标信息和第二坐标信息；
根据所述超带宽测距数据生成所述目标在预设坐标系中的第三坐标信息。
2.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述第一坐标信息为所述预设坐标系中的x坐标信息，所述第二坐标信息为所述预设坐标系中的y坐标信息，所述第三坐标信息为所述预设坐标系中的z坐标信息。
3.如权利要求2所述的定位方法，其特征在于，获取超带宽测距数据的过程包括：
获取第一基站接收所述目标发射的超带宽信号的第一时间，以及第二基站接收所述目标发射的超带宽信号的第二时间；所述第一基站和所述第二基站均设置在所述预设坐标系的z轴上；
计算所述第一时间和所述第二时间之间的时间差。
4.如权利要求3所述的定位方法，其特征在于，通过求解方程组
计算所述目标到所述预设坐标系中z轴的垂足与所述第一基站之间的距离，以及；所述目标到所述预设坐标系中z轴的垂足与所述第二基站之间的距离；
其中，z1为所述目标到所述预设坐标系中z轴的垂足与所述第一基站之间的距离；z2为所述目标到所述预设坐标系中z轴的垂足与所述第二基站之间的距离；x为所述目标在所述预设坐标系中的第一坐标信息；Δl为所述第一基站与所述第二基站之间的距离；l1为所述目标与所述第一基站之间的距离；l2为所述目标与所述第二基站之间的距离；Δt为所述第一时间和所述第二时间之间的时间差。
5.如权利要求4所述的定位方法，其特征在于，通过
z＝z1+z2
计算所述目标在预设坐标系中的第三坐标信息；
其中，z为所述目标在所述预设坐标系中的第三坐标信息；z1为所述目标到所述预设坐标系中z轴的垂足与所述第一基站之间的距离；z2为所述目标到所述预设坐标系中z轴的垂足与所述第二基站之间的距离。
6.如权利要求3所述的定位方法，其特征在于，通过求解方程组
计算所述目标到所述预设坐标系中z轴的垂足与所述第一基站之间的距离，以及；所述目标到所述预设坐标系中z轴的垂足与所述第二基站之间的距离；
其中，z1为所述目标到所述预设坐标系中z轴的垂足与所述第一基站之间的距离；z2为所述目标到所述预设坐标系中z轴的垂足与所述第二基站之间的距离；x为所述目标在所述预设坐标系中的第一坐标信息；Δl为所述第一基站与所述第二基站之间的距离；l1为所述目标与所述第一基站之间的距离；l2为所述目标与所述第二基站之间的距离；Δt为所述第一时间和所述第二时间之间的时间差。
7.如权利要求6所述的定位方法，其特征在于，通过
z＝z1-z2
计算所述目标在预设坐标系中的第三坐标信息；
其中，z为所述目标在所述预设坐标系中的第三坐标信息；z1为所述目标到所述预设坐标系中z轴的垂足与所述第一基站之间的距离；z2为所述目标到所述预设坐标系中z轴的垂足与所述第二基站之间的距离。
8.一种终端设备，其特征在于，包括：
输入单元，用于获取包含目标的定位图像，以及所述目标的超带宽测距数据；
第一定位单元，用于提取所述定位图像中的所述目标，并根据所述定位图像生成所述目标在预设坐标系中的第一坐标信息和第二坐标信息；
第二定位单元，用于根据所述超带宽测距数据生成所述目标在预设坐标系中的第三坐标信息。
9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
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