CN110139211B - 一种协同定位方法及系统 - Google Patents

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CN110139211B CN201910426022.7A CN201910426022A CN110139211B CN 110139211 B CN110139211 B CN 110139211B CN 201910426022 A CN201910426022 A CN 201910426022A CN 110139211 B CN110139211 B CN 110139211B
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Abstract

本发明实施例提供了一种协同定位方法及系统，其中协同定位方法，应用于两个以上待定位点，所述两个以上待定位点包含：本待定位点及其余待定位点，所述方法包括：获取与本待定位点连通的第一锚节点的位置；获取用于协同所述本待定位点的待定位点，作为协同待定位点，所述协同待定位点为所述其余待定位点中的节点；建立所述本待定位点与所述协同待定位点的通信，从所述协同待定位点处，获取与所述协同待定位点连通的第二锚节点的位置；基于所述第二锚节点的位置以及所述协同待定位点的第二位置分布范围，协同所述第一锚节点的位置以及所述本待定位点的第一位置分布范围，确定所述本待定位点的位置。

Description

一种协同定位方法及系统
技术领域
本发明涉及定位技术领域，特别是涉及一种协同定位方法及系统。
背景技术
随着移动通信技术的飞速发展，现在社会数字化水平飞速提升。位置信息已成为现在社会必不可少的基础信息之一。目前获得位置信息的方式一般可以是采用全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，简称GNSS)与全球定位系统(GlobalPositioning System，简称CPS)这两种定位系统。但是，这两种定位系统在遮挡严重的环境中，比如，城市峡谷、地下隧道、室内等遮挡严重的环境，由于这个两种定位系统自身的限制，无法为人们提供可靠的位置服务信息。目前随着认知无线电技术的兴起，应运而生，人们使用节点间的信息交互进行协同定位，以弥补这两种定位系统存在的缺陷。
目前使用节点间的信息交互进行协同定位的方法可以是采用近似三角形内点测试法(Approximate Point-in-triangulation Test，简称APIT)定位的方法，该APIT定位的方法主要步骤如下：
首先，未知位置的节点收集至少4个以上锚节点组成不同的三角形，将未知位置的节点，称为待定位点，锚节点为已知位置的节点；
其次，测试该待定位点是否在三角形的内部，直到穷尽所有三角形或者达到预定的定位精度为止。
再次，将所有包含待定位点的三角形存储在inside集合中，计算inside集合中所有三角形的重叠区域，并将重叠区域的质心坐标作为待定位点的坐标。
这种方式虽然实现了待定位点的定位，本申请发明人在实现本发明的过程中，发现上述APIT定位的方法会存在如下问题：
一般待定位点需要4个以上锚节点进行定位，从而实现这些锚节点之间需要进行连通。如果锚节点的节点数量不足，会导致锚节点与待定位点之间无法连通，进而无法实现锚节点与待定位点的通信，从而待定位点只确定出一个位置分布范围，无法实现待定位点的定位。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种协同定位方法及系统，用以解决现有技术中无法实现待定位点的定位的技术问题。具体技术方案如下：
第一方面，本发明实施提供了一种协同定位方法，应用于两个以上待定位点，所述两个以上待定位点包含：本待定位点及其余待定位点，所述方法包括：
获取与本待定位点连通的第一锚节点的位置；
获取用于协同所述本待定位点的待定位点，作为协同待定位点，所述协同待定位点为所述其余待定位点中的节点；
建立所述本待定位点与所述协同待定位点的通信，从所述协同待定位点处，获取与所述协同待定位点连通的第二锚节点的位置；
基于所述第二锚节点的位置以及所述协同待定位点的第二位置分布范围，协同所述第一锚节点的位置以及所述本待定位点的第一位置分布范围，确定所述本待定位点的位置。
进一步的，在所述建立所述本待定位点与所述协同待定位点的通信之后，所述方法还包括：
确定所述本待定位点与所述协同待定位点之间的通信距离；
所述基于所述第二锚节点的位置以及所述协同待定位点的第二位置分布范围，协同所述第一锚节点的位置以及所述本待定位点的第一位置分布范围，确定所述本待定位点的位置，包括：
将所述第一位置分布范围中各位置与所述第二位置分布范围中各位置之间的位置距离中置信度大于预设置信度的位置距离，作为目标位置距离，所述置信度是基于所述通信距离确定的；
获取所述目标位置距离所在的所述第一位置分布范围内待定位点的本目标位置，以及所述第二位置分布范围内协同待定位点的协同目标位置；
基于所述第二位置分布范围内协同待定位点的协同目标位置，确定所述协同待定位点的位置；
基于所述第一位置分布范围内待定位点的本目标位置，确定所述本待定位点的位置。
进一步的，所述基于所述第二锚节点的位置以及所述协同待定位点的第二位置分布范围，协同所述第一锚节点的位置以及所述本待定位点的第一位置分布范围，确定所述本待定位点的位置，包括：
确定所述第一锚节点的数量与所述第二锚节点的数量；
确定将所述第一位置分布范围中各位置与所述第二位置分布范围中各位置之间的位置距离；
基于所述第一锚节点的数量、所述第二锚节点的数量、所述位置距离之间的关系，确定各锚节点的置信度及所述协同待定位点的第二位置分布范围的置信度，其中，所述各锚节点包括第一锚节点和第二锚节点；
将所有锚节点分别与各协同待定位点进行组合，得到各组合；
利用各组合进行定位，得到各组合定位结果；
确定各组合定位结果的置信度；
将各组合定位结果的置信度，分别与所有组合定位结果的置信度之和的比值，作为各组合定位结果的权重；
各组合定位结果乘以各自的权重之和，得到所述本待定位点的位置。
进一步的，采用如下概率图模型的定位公式，确定所述协同待定位点的第二位置分布范围：
p(x1，x2，...，xN)＝Π(i，j)p(ψij|xi，xj)Π(i，j)p(yij|xi，xj)Πig(xi)，确定所述协同待定位点的第二位置分布范围；
其中，p(x1，x2，...，xN)表示所述协同待定位点的第二位置分布范围内的位置概率分布，x1表示第1个协同定位节点的位置，xN表示第N个协同待定位点的位置，N表示协同定位节点的总数，xi表示所述协同待定位点中第i个协同待定位点的位置，xj表示所述协同待定位点中第j个协同待定位点的位置，(i，j)表示任意一对协同待定位点，i的取值范围为1～N，j的取值范围为1～N，其中i不等于j，p(ψij|xi，xj)表示第i个协同待定位点向第j个协同待定位点传递的多源置信因子ψij概率分布，p(yij|xi，xj)表示第i个协同待定位点向第j个协同待定位点传递的量测值yij的概率分布，所述量测值yij包括第i个协同待定位点的坐标位置、信号源强度、第j个协同待定位点的相邻节点信息，
Figure BDA00020675193600000411
Figure BDA0002067519360000041
Jij表示代价函数，
Figure BDA0002067519360000042
表示第i个协同待定位点与第j个协同待定位点之间的位置距离的估计值，
Figure BDA0002067519360000043
表示第i个协同待定位点与第j个协同待定位点之间的位置距离的测量值，∝表示成正比例，g(xi)表示所述协同待定位点的节点内部的信息迭代函数，g(xi)由下式
Figure BDA0002067519360000044
表示，其中
Figure BDA0002067519360000045
z表示内部信息传递模型，0表示期望，ρ表示迭代过程的连续性，xi，k-1表示第i个协同待定位点第k-1次迭代过程中的位置，μx和
Figure BDA0002067519360000046
分别为x的均值和方差，x表示节点的位置，xi，k表示第i个协同待定位点第k次迭代过程中的位置。
进一步的，采用如下公式，确定所述第一锚节点的数量、所述第二锚节点的数量、所述位置距离之间的关系：
利用如下公式：
Figure BDA0002067519360000047
确定所述第一锚节点的数量、所述第二锚节点的数量、所述位置距离之间的关系；
其中，k表示第k次迭代，k-1表示第k-1次迭代，k大于或等于1，
Figure BDA0002067519360000048
表示在第k次迭代中多源置信因子ψij，
Figure BDA0002067519360000049
表示第i个协同待定位点的第二锚节点的数量，
Figure BDA00020675193600000410
表示第i个协同待定位点的相邻节点集合，i表示第i个协同定位节点，sub表示相邻节点，Na表示锚节点集合，a表示锚节点anchor，card表示求集合中元素个数，xi表示所述协同待定位点中第i个协同待定位点的位置，xj表示所述协同待定位点中第j个协同待定位点的位置，||xi-xj||2表示第i个协同待定位点与第j个协同待定位点之间的欧氏距离，R表示节点的通信距离，pk-1(xi)表示在第k-1次迭代中第i个协同待定位点的第二位置分布范围内的位置分布概率，
Figure BDA0002067519360000051
表示在第k-1次迭代中的多源置信因子。
第二方面，本发明实施提供了协同定位系统，应用于两个以上待定位点，所述两个以上待定位点包含：本待定位点及其余待定位点，所述系统包括：
第一获取模块，用于获取与本待定位点连通的第一锚节点的位置；
第二获取模块，用于获取用于协同所述本待定位点的待定位点，作为协同待定位点，所述协同待定位点为所述其余待定位点中的节点；
建立模块，用于建立所述本待定位点与所述协同待定位点的通信，从所述协同待定位点处，获取与所述协同待定位点连通的第二锚节点的位置；
第一处理模块，用于基于所述第二锚节点的位置以及所述协同待定位点的第二位置分布范围，协同所述第一锚节点的位置以及所述本待定位点的第一位置分布范围，确定所述本待定位点的位置。
进一步的，所述系统还包括：
第二处理模块，用于在所述建立所述本待定位点与所述协同待定位点的通信之后，确定所述本待定位点与所述协同待定位点之间的通信距离；
所述第一处理模块，用于：
将所述第一位置分布范围中各位置与所述第二位置分布范围中各位置之间的位置距离中置信度大于预设置信度的位置距离，作为目标位置距离，所述置信度是基于所述通信距离确定的；
获取所述目标位置距离所在的所述第一位置分布范围内待定位点的本目标位置，以及所述第二位置分布范围内协同待定位点的协同目标位置；
基于所述第二位置分布范围内协同待定位点的协同目标位置，确定所述协同待定位点的位置；
基于所述第一位置分布范围内待定位点的本目标位置，确定所述本待定位点的位置。
进一步的，所述第一处理模块，用于：
确定所述第一锚节点的数量与所述第二锚节点的数量；
确定将所述第一位置分布范围中各位置与所述第二位置分布范围中各位置之间的位置距离；
基于所述第一锚节点的数量、所述第二锚节点的数量、所述位置距离之间的关系，确定各锚节点的置信度及所述协同待定位点的第二位置分布范围的置信度，其中，所述各锚节点包括第一锚节点和第二锚节点；
将所有锚节点分别与各协同待定位点进行组合，得到各组合；
利用各组合进行定位，得到各组合定位结果；
确定各组合定位结果的置信度；
将各组合定位结果的置信度，分别与所有组合定位结果的置信度之和的比值，作为各组合定位结果的权重；
各组合定位结果乘以各自的权重之和，得到所述本待定位点的位置。
进一步的，所述系统还包括：第三处理模块，用于采用如下概率图模型的定位公式，确定所述协同待定位点的第二位置分布范围：
p(x1，x2，...，xN)＝Π(i，j)p(ψij|xi，xj)Π(i，j)p(yij|xi，xj)Πig(xi)，确定所述协同待定位点的第二位置分布范围；
其中，p(x1，x2，...，xN)表示所述协同待定位点的第二位置分布范围内的位置概率分布，x1表示第1个协同定位节点的位置，xN表示第N个协同待定位点的位置，N表示协同定位节点的总数，xi表示所述协同待定位点中第i个协同待定位点的位置，xj表示所述协同待定位点中第j个协同待定位点的位置，(i，j)表示任意一对协同待定位点，i的取值范围为1～N，j的取值范围为1～N，其中i不等于j，p(ψij|xi，xj)表示第i个协同待定位点向第j个协同待定位点传递的多源置信因子ψij概率分布，p(yij|xi，xj)表示第i个协同待定位点向第j个协同待定位点传递的量测值yij的概率分布，所述量测值yij包括第i个协同待定位点的坐标位置、信号源强度、第j个协同待定位点的相邻节点信息，
Figure BDA0002067519360000071
Figure BDA0002067519360000072
Jij表示代价函数，
Figure BDA0002067519360000073
表示第i个协同待定位点与第j个协同待定位点之间的位置距离的估计值，
Figure BDA0002067519360000074
表示第i个协同待定位点与第j个协同待定位点之间的位置距离的测量值，∝表示成正比例，g(xi)表示所述协同待定位点的节点内部的信息迭代函数，g(xi)由下式
Figure BDA0002067519360000075
表示，其中
Figure BDA0002067519360000076
z表示内部信息传递模型，0表示期望，ρ表示迭代过程的连续性，xi，k-1表示第i个协同待定位点第k-1次迭代过程中的位置，μx和
Figure BDA0002067519360000077
分别为x的均值和方差，x表示节点的位置，xi，k表示第i个协同待定位点第k次迭代过程中的位置。
进一步的，所述系统还包括：第四处理模块，用于采用如下公式，确定所述第一锚节点的数量、所述第二锚节点的数量、所述位置距离之间的关系：
利用如下公式：
Figure BDA0002067519360000078
确定所述第一锚节点的数量、所述第二锚节点的数量、所述位置距离之间的关系；
其中，k表示第k次迭代，k-1表示第k-1次迭代，k大于或等于1，
Figure BDA0002067519360000079
表示在第k次迭代中多源置信因子ψij，
Figure BDA00020675193600000710
表示第i个协同待定位点的第二锚节点的数量，
Figure BDA00020675193600000711
表示第i个协同待定位点的相邻节点集合，i表示第i个协同定位节点，sub表示相邻节点，Na表示锚节点集合，a表示锚节点anchor，card表示求集合中元素个数，xi表示所述协同待定位点中第i个协同待定位点的位置，xj表示所述协同待定位点中第j个协同待定位点的位置，||xi-xj||2表示第i个协同待定位点与第j个协同待定位点之间的欧氏距离，R表示节点的通信距离，pk-1(xi)表示在第k-1次迭代中第i个协同待定位点的第二位置分布范围内的位置分布概率，
Figure BDA0002067519360000081
表示在第k-1次迭代中的多源置信因子。
本发明实施例提供的一种协同定位方法及系统，获取与本待定位点连通的第一锚节点的位置；获取用于协同本待定位点的待定位点，作为协同待定位点，协同待定位点为其余待定位点中的节点；建立本待定位点与协同待定位点的通信，从协同待定位点处，获取与协同待定位点连通的第二锚节点的位置；基于第二锚节点的位置以及协同待定位点的第二位置分布范围，协同第一锚节点的位置以及本待定位点的第一位置分布范围，确定本待定位点的位置。
由此可见，利用协同待定位点的第二位置分布范围及协同待定位点的第二锚节点，协同第一锚节点的位置以及本待定位点的位置分布范围，确定本待定位点的坐标。这样可以实现待定位点的定位。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
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为本发明实施例提供的一种协同定位方法的流程示意图；
图2为本发明实施例的协同定位方法的应用场景的示意图；
图3为本发明实施例的协同定位系统的结构示意图。
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。
针对现有技术的无法实现待定位点的定位的问题，本发明实施例提供一种协同定位方法及系统，利用协同待定位点的第二位置分布范围及协同待定位点的第二锚节点，协同第一锚节点的位置以及本待定位点的位置分布范围，确定本待定位点的坐标。这样可以实现待定位点的定位。
下面首先对本发明实施例提供的一种协同定位方法进行介绍。
本发明实施例提供的一种协同定位方法，可以但不限于应用于定位场景。此处的定位场景可以是指定位系统，进一步可以应用于定位系统的待定位点。待定位点可以是指需要定位出位置的节点。待定位点可以但不限于是电子设备。具体的，该电子设备可以为：便携式计算机、智能移动终端等。在此不作限定，任何可以实现本发明实施例的电子设备，均属于本发明的保护范围。
一般待定位系统可以包含一个待定位点，也可以包括两个以上待定位点。这些待定位点可以分别在定位系统中完成定位，从而得到定位位置。此处的定位位置可以但不限于是定位坐标。具体的定位位置是根据具体应用决定的，在此不作限定。
如图1所示，本发明实施例所提供的一种协同定位方法，应用于两个以上待定位点，两个以上待定位点包含：本待定位点及其余待定位点，其余待定位点为两个以上待定位点中除本待定位点以外的待定位点，该方法可以包括如下步骤：
步骤110，获取与本待定位点连通的第一锚节点的位置。
本待定位点为两个以上待定位点中的任一待定位点。本待定位点中的“本”和下文中的协同待定位点中的“协同”是为了区分不同的待定位点，并没有特定的含义。但是，协同待定位点可以用于协同本待定位点，完成定位。
与上述本待定位点连通的锚节点，称为第一锚节点。第一锚节点的位置已知，因此，本步骤110进一步可以是：通过定位系统中存储锚节点的位置中，获取与本待定位点连通的第一锚节点的位置。这样可以及时确定第一锚节点的位置。
上述第一锚节点的数量可以是2个以上，具体第一锚节点的数量在此不做限定。一般第一锚节点的数量越多，则本待定位点的位置越准确，但考虑到运算成本，第一锚节点的数量也可以是2个以上，10个以下。
步骤120，获取用于协同本待定位点的待定位点，作为协同待定位点，协同待定位点为其余待定位点中的节点。
步骤130，建立本待定位点与协同待定位点的通信，从协同待定位点处，获取与协同待定位点连通的第二锚节点的位置。
为了能够实现本待定位点与协同待定位点的通信，本步骤130中进一步但不限于包括：采用通信协议建立本待定位节点与协同待定位点的通信。通信协议为任何能够实现本待定位节点与协同待定位点的通信的协议，示例性的，通信协议可以但不限于为超文本传输协议(HyperText Transfer Protocol，简称HTTP)。
在本步骤130中的通信可以区分出本待定位点与协同待定位点，并且能够实现本待定位点与协同待定位点之间交互数据，比如两者可以交互临时获取的数据，再比如两者也可以交互各自本地存储的数据，进一步可以是，从协同待定位点处，获取与协同待定位点连通的第二锚节点的位置，在此不作限定。
与上述协同待定位点连通的锚节点，称为第二锚节点。第二锚节点的位置已知，因此，本步骤140进一步可以是：通过定位系统中存储锚节点的位置中，获取与本待定位点连通的第二锚节点的位置。这样可以及时确定第二锚节点的位置。
上述第二锚节点中的“第二”与第一锚节点中的“第一”只是为了区分不同锚节点，为方便说明，并没有顺序上的限制。
步骤140，基于第二锚节点的位置以及协同待定位点的第二位置分布范围，协同所述第一锚节点的位置以及本待定位点的第一位置分布范围，确定本待定位点的位置。
其中，协同待定位点的位置分布范围，称为第二位置分布范围；本待定位点的位置分布范围，称为第一位置分布范围。第一位置分布范围中的“第一”与第二位置分布范围中的“第二”，是为了区分不同位置分布范围，为方便说明，并没有顺序上的限制。
本步骤150中，协同待定位点的第二位置分布范围是基于第二锚节点的位置确定的。
同理，本步骤150中的本待定位点的第一位置分布范围是基于第一锚节点的位置确定的。由于第二锚节点的位置/第一锚节点的位置是已知的，也就是第二锚节点的位置/第一锚节点的位置是确定的，虽然只使用第二锚节点的位置/第一锚节点的位置无法定位出协同待定位点/本待定位点的具体位置，但是能够定位出协同待定位点的第二位置分布范围/本待定位点的一位置分布范围。后期可以基于第二锚节点的位置以及协同待定位点的第二位置分布范围，协同第一锚节点的位置以及本待定位点的第一位置分布范围，进一步确本待定位点的位置。
为了能够实现本待定位点的定位，本步骤150可以采用如下任一种可能的实现方式，确定本待定位点的位置：
在一种可能的实现方式中，从本待定位点的第一位置分布范围中的各位置中，确定一个与协同待定位点的第二位置分布范围中的各位置中距离最短的一个位置，作为本待定位点的位置。这样可以基于优选最近通信的协同待定位点，实现定位。
在另一种可能的实现方式中，在步骤130之后，所述方法还包括：确定本待定位点与协同待定位点之间的通信距离；
本步骤150进一步包括：
第一步，将第一位置分布范围中各位置与第二位置分布范围中各位置之间的位置距离中，置信度大于预设置信度的位置距离，作为目标位置距离，置信度是基于通信距离确定的；
其中，上述目标位置距离的数量大于或等于1。预设置信度可以是根据用户需求进行设置。上述置信度是基于通信距离确定的，通信距离与位置距离越接近，则说明将第一位置分布范围中位置与第二位置分布范围中位置之间的位置距离的置信度越高。
第二步，获取目标位置距离所在的第一位置分布范围内待定位点的本目标位置，以及第二位置分布范围内协同待定位点的协同目标位置。
其中，目标位置距离所在的第一位置分布范围内待定位点的位置，称为目标位置距离所在的第一位置分布范围内待定位点的本目标位置。第二位置分布范围内协同待定位点的位置，称为第二位置分布范围内协同待定位点的协同目标位置。
第三步，基于所述第二位置分布范围内协同待定位点的协同目标位置，确定所述协同待定位点的位置；
第四步，基于所述第一位置分布范围内待定位点的本目标位置，确定所述本待定位点的位置。
其中，在上述目标位置距离为一个时，上述第三步可以进一步包括：将第二位置分布范围内协同待定位点的协同目标位置，确定协同待定位点的位置；上述第四步，将第一位置分布范围内待定位点的本目标位置，确定本待定位点的位置。这样可以及时确定出本待定位点的位置。
在上述目标位置距离为多个时，上述第三步可以进一步包括：确定各协同目标位置与各本目标位置之间的距离中，最接近通信距离的距离；
确定最接近通信距离的距离所在第二位置分布范围内协同待定位点的协同目标位置，及第一位置分布范围内待定位点的本目标位置；
将第二位置分布范围内协同待定位点的协同目标位置，确定协同待定位点的位置；上述第四步，将第一位置分布范围内待定位点的本目标位置，确定本待定位点的位置。这样可以及时确定出本待定位点的位置。
为了能够及时地确定出本待定位点的位置，在又一种可能的实现方式中，将上述第一步替换为：将第一位置分布范围中各位置与第二位置分布范围中各位置之间的位置距离中，置信度最大的位置距离，作为目标位置距离；继续执行在上述目标位置距离为1个时，所执行的第二步、第三步及第四步，在此不再赘述，这样可以快速直接地确定一个目标位置距离，方便后期确定本待定位点的位置。
在再一种可能的实现方式中，为了确定上述步骤140中的本待定位点的位置，进一步可以包括：
第141步骤，确定第一锚节点的数量与第二锚节点的数量；
第142步骤，确定将第一位置分布范围中各位置与第二位置分布范围中各位置之间的位置距离；
第143步骤，基于第一锚节点的数量、第二锚节点的数量、位置距离之间的关系，确定各锚节点的置信度及协同待定位点的第二位置分布范围的置信度，其中，各锚节点包括第一锚节点和第二锚节点；
第144步骤，将所有锚节点分别与各协同待定位点进行组合，得到各组合；
第145步骤，利用各组合进行定位，得到各组合定位结果；
第146步骤，确定各组合定位结果的置信度；
第147步骤，将各组合定位结果的置信度，分别与所有组合定位结果的置信度之和的比值，作为各组合定位结果的权重；
第148步骤，各组合定位结果乘以各自的权重之和，得到本待定位点的位置。
其中，采用如下概率图模型的定位公式，确定所述协同待定位点的第二位置分布范围：
p(x1，x2，...，xN)＝Π(i，j)p(ψij|xi，xj)Π(i，j)p(yij|xi，xj)Πig(xi)，确定所述协同待定位点的第二位置分布范围；
其中，p(x1，x2，...，xN)表示所述协同待定位点的第二位置分布范围内的位置概率分布，x1表示第1个协同定位节点的位置，xN表示第N个协同待定位点的位置，N表示协同定位节点的总数，xi表示所述协同待定位点中第i个协同待定位点的位置，xj表示所述协同待定位点中第j个协同待定位点的位置，(i，j)表示任意一对协同待定位点，i的取值范围为1～N，j的取值范围为1～N，其中i不等于j，p(ψij|xi，xj)表示第i个协同待定位点向第j个协同待定位点传递的多源置信因子ψij概率分布，p(yij|xi，xj)表示第i个协同待定位点向第j个协同待定位点传递的量测值yij的概率分布，所述量测值yij包括第i个协同待定位点的坐标位置、信号源强度、第j个协同待定位点的相邻节点信息，
Figure BDA0002067519360000141
Figure BDA0002067519360000142
Jij表示代价函数，
Figure BDA0002067519360000143
表示第i个协同待定位点与第j个协同待定位点之间的位置距离的估计值，
Figure BDA0002067519360000144
表示第i个协同待定位点与第j个协同待定位点之间的位置距离的测量值，∝表示成正比例，g(xi)表示所述协同待定位点的节点内部的信息迭代函数，g(xi)由下式
Figure BDA0002067519360000145
表示，其中
Figure BDA0002067519360000146
z服从正态分布
Figure BDA0002067519360000147
z表示内部信息传递模型，0表示期望，ρ表示迭代过程的连续性，xi，k-1表示第i个协同待定位点第k-1次迭代过程中的位置，μx和
Figure BDA0002067519360000148
分别为x的均值和方差，x表示节点的位置，xi，k表示第i个协同待定位点第k次迭代过程中的位置。
采用如下公式，确定所述第一锚节点的数量、所述第二锚节点的数量、所述位置距离之间的关系：
利用如下公式：
Figure BDA0002067519360000149
确定所述第一锚节点的数量、所述第二锚节点的数量、所述位置距离之间的关系；
其中，k表示第k次迭代，k-1表示第k-1次迭代，k大于或等于1，
Figure BDA00020675193600001412
表示在第k次迭代中多源置信因子ψij，
Figure BDA00020675193600001410
表示第i个协同待定位点的第二锚节点的数量，
Figure BDA00020675193600001411
表示第i个协同待定位点的相邻节点集合，i表示第i个协同定位节点，sub表示相邻节点，Na表示锚节点集合，a表示锚节点anchor，card表示求集合中元素个数，xi表示所述协同待定位点中第i个协同待定位点的位置，xj表示所述协同待定位点中第j个协同待定位点的位置，||xi-xj||2表示第i个协同待定位点与第j个协同待定位点之间的欧氏距离，R表示节点的通信距离，pk-1(xi)表示在第k-1次迭代中第i个协同待定位点的第二位置分布范围内的位置分布概率，
Figure BDA0002067519360000151
表示在第k-1次迭代中的多源置信因子。这样可以采用多源信息置信因子评价节点间的测距性能，有效提升了定位精度。
本发明实施例中，利用协同待定位点的第二位置分布范围及协同待定位点的第二锚节点，协同第一锚节点的位置以及本待定位点的位置分布范围，确定本待定位点的坐标，这样可以实现待定位点的定位。
如图2所示，本发明实施例的具体实现举例如下：
在图2中，虚线框表示可能的位置，实线框表示实际位置，假设本待定位点11的数量为1个，与本待定位点11连通的第一锚节点12为2个，与协同待定位点13连通的第二锚节点14的数量为2个。
在本待定位点11进行首次通信之后，由于第一锚节点12的数量不足，确定出本待定位点11的位置分别为本待定位点11虚线框所表示的位置A1以及本待定位点11实线框所表示的位置A2。并且，由于第二锚节点14的数量不足，确定协同待定位点13的位置分别为协同待定位点13虚线框所表示的位置B2以及协同待定位点13实线框所表示的位置B1。
由于在待定位点11与协同待定位点13未通信之前，因此待定位点11分别距离两个第一锚节点12的距离相同，待定位点11无法确定自身处于本待定位点11虚线框所表示的位置A1，还是本待定位点11实线框所表示的位置A2。同理，协同待定位点13也无法确定确定自身处于协同待定位点13虚线框所表示的位置B2，还是协同待定位点13实线框所表示的位置B1。
因此，使用协同待定位点13为待定位点11的通信增加的约束条件，就可以使得待定位点11从一个位置范围缩减到精确的位置点；
建立本待定位点21与协同待定位点22的通信，可以确定本待定位点21与协同待定位点22的通信距离，而A1A2之间的位置距离、A1B1之间的位置距离、B1B2之间的位置距离都不能满足通信距离，换句话说，只有A2B1之间的位置距离的置信度大于预设置信度的位置距离，因此可以确定本待定位点11的位置为本待定位点11实线框所表示的位置A2，确定协同待定位点13实线框所表示的位置B1。
下面继续对本发明实施例提供的一种协同定位系统进行介绍。
如图3所示，本发明实施例还提供协同定位系统，应用于两个以上待定位点，所述两个以上待定位点包含：本待定位点及其余待定位点，所述系统包括：
第一获取模块21，用于获取与本待定位点连通的第一锚节点的位置；
第二获取模块22，用于获取用于协同所述本待定位点的待定位点，作为协同待定位点，所述协同待定位点为所述其余待定位点中的节点；
建立模块23，用于建立所述本待定位点与所述协同待定位点的通信，从所述协同待定位点处，获取与所述协同待定位点连通的第二锚节点的位置；
第一处理模块24，用于基于所述第二锚节点的位置以及所述协同待定位点的第二位置分布范围，协同所述第一锚节点的位置以及所述本待定位点的第一位置分布范围，确定所述本待定位点的位置。
本发明实施例中，利用协同待定位点的第二位置分布范围及协同待定位点的第二锚节点，协同第一锚节点的位置以及本待定位点的位置分布范围，确定本待定位点的坐标，这样可以实现待定位点的定位。
在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：
第二处理模块，用于在所述建立所述本待定位点与所述协同待定位点的通信之后，确定所述本待定位点与所述协同待定位点之间的通信距离；
所述第一处理模块，用于：
将所述第一位置分布范围中各位置与所述第二位置分布范围中各位置之间的位置距离中置信度大于预设置信度的位置距离，作为目标位置距离，所述置信度是基于所述通信距离确定的；
获取所述目标位置距离所在的所述第一位置分布范围内待定位点的本目标位置，以及所述第二位置分布范围内协同待定位点的协同目标位置；
基于所述第二位置分布范围内协同待定位点的协同目标位置，确定所述协同待定位点的位置；
基于所述第一位置分布范围内待定位点的本目标位置，确定所述本待定位点的位置。
在一种可能的实现方式中，所述第一处理模块，用于：
确定所述第一锚节点的数量与所述第二锚节点的数量；
确定将所述第一位置分布范围中各位置与所述第二位置分布范围中各位置之间的位置距离；
基于所述第一锚节点的数量、所述第二锚节点的数量、所述位置距离之间的关系，确定各锚节点的置信度及所述协同待定位点的第二位置分布范围的置信度，其中，所述各锚节点包括第一锚节点和第二锚节点；
将所有锚节点分别与各协同待定位点进行组合，得到各组合；
利用各组合进行定位，得到各组合定位结果；
确定各组合定位结果的置信度；
将各组合定位结果的置信度，分别与所有组合定位结果的置信度之和的比值，作为各组合定位结果的权重；
各组合定位结果乘以各自的权重之和，得到所述本待定位点的位置。
在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：第三处理模块，用于采用如下概率图模型的定位公式，确定所述协同待定位点的第二位置分布范围：
p(x1，x2，...，xN)＝Π(i，j)p(ψij|xi，xj)Π(i，j)p(yij|xi，xj)Πig(xi)，确定所述协同待定位点的第二位置分布范围；
其中，p(x1，x2，...，xN)表示所述协同待定位点的第二位置分布范围内的位置概率分布，x1表示第1个协同定位节点的位置，xN表示第N个协同待定位点的位置，N表示协同定位节点的总数，xi表示所述协同待定位点中第i个协同待定位点的位置，xj表示所述协同待定位点中第j个协同待定位点的位置，(i，j)表示任意一对协同待定位点，i的取值范围为1～N，j的取值范围为1～N，其中i不等于j，p(ψij|xi，xj)表示第i个协同待定位点向第j个协同待定位点传递的多源置信因子ψij概率分布，p(yij|xi，xj)表示第i个协同待定位点向第j个协同待定位点传递的量测值yij的概率分布，所述量测值yij包括第i个协同待定位点的坐标位置、信号源强度、第j个协同待定位点的相邻节点信息，
Figure BDA0002067519360000181
Figure BDA0002067519360000182
Jij表示代价函数，
Figure BDA0002067519360000183
表示第i个协同待定位点与第j个协同待定位点之间的位置距离的估计值，
Figure BDA0002067519360000184
表示第i个协同待定位点与第j个协同待定位点之间的位置距离的测量值，∝表示成正比例，g(xi)表示所述协同待定位点的节点内部的信息迭代函数，g(xi)由下式
Figure BDA0002067519360000185
表示，其中
Figure BDA0002067519360000186
z表示内部信息传递模型，0表示期望，ρ表示迭代过程的连续性，xi，k-1表示第i个协同待定位点第k-1次迭代过程中的位置，μx和
Figure BDA0002067519360000187
分别为x的均值和方差，x表示节点的位置，xi，k表示第i个协同待定位点第k次迭代过程中的位置。
在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：第四处理模块，用于采用如下公式，确定所述第一锚节点的数量、所述第二锚节点的数量、所述位置距离之间的关系：
利用如下公式：
Figure BDA0002067519360000188
确定所述第一锚节点的数量、所述第二锚节点的数量、所述位置距离之间的关系；
其中，k表示第k次迭代，k-1表示第k-1次迭代，k大于或等于1，
Figure BDA0002067519360000189
表示在第k次迭代中多源置信因子ψij，
Figure BDA0002067519360000191
表示第i个协同待定位点的第二锚节点的数量，
Figure BDA0002067519360000192
表示第i个协同待定位点的相邻节点集合，i表示第i个协同定位节点，sub表示相邻节点，Na表示锚节点集合，a表示锚节点anchor，card表示求集合中元素个数，xi表示所述协同待定位点中第i个协同待定位点的位置，xj表示所述协同待定位点中第j个协同待定位点的位置，||xi-xj||2表示第i个协同待定位点与第j个协同待定位点之间的欧氏距离，R表示节点的通信距离，pk-1(xi)表示在第k-1次迭代中第i个协同待定位点的第二位置分布范围内的位置分布概率，
Figure BDA0002067519360000193
表示在第k-1次迭代中的多源置信因子。
需要说明的是，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，并不排除在包括所述要素的过程、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，对于系统实施例而言，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。
以上所述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 (8)

1.一种协同定位方法，其特征在于，应用于两个以上待定位点，所述两个以上待定位点包含：本待定位点及其余待定位点，所述方法包括：
获取与本待定位点连通的第一锚节点的位置；
获取用于协同所述本待定位点的待定位点，作为协同待定位点，所述协同待定位点为所述其余待定位点中的节点；
建立所述本待定位点与所述协同待定位点的通信，从所述协同待定位点处，获取与所述协同待定位点连通的第二锚节点的位置；
基于所述第二锚节点的位置以及所述协同待定位点的第二位置分布范围，协同所述第一锚节点的位置以及所述本待定位点的第一位置分布范围，确定所述本待定位点的位置；
其中，采用如下概率图模型的定位公式，确定所述协同待定位点的第二位置分布范围：
p(x1,x2,…,xN)＝∏(i,j)p(ψij|xi,xj)∏(i,j)p(yij|xi,xj)∏ig(xi)，确定所述协同待定位点的第二位置分布范围；
其中，p(x1,x2,…,xN)表示所述协同待定位点的第二位置分布范围内的位置概率分布，x1表示第1个协同定位节点的位置，xN表示第N个协同待定位点的位置，N表示协同定位节点的总数，xi表示所述协同待定位点中第i个协同待定位点的位置，xj表示所述协同待定位点中第j个协同待定位点的位置，(i,j)表示任意一对协同待定位点，i的取值范围为1～N，j的取值范围为1～N，其中i不等于j，p(ψij|xi,xj)表示第i个协同待定位点向第j个协同待定位点传递的多源置信因子ψij概率分布，p(yij|xi,xj)表示第i个协同待定位点向第j个协同待定位点传递的量测值yij的概率分布，所述量测值yij包括第i个协同待定位点的坐标位置、信号源强度、第j个协同待定位点的相邻节点信息，
Figure FDA0002412419880000011
Figure FDA0002412419880000021
Jij表示代价函数，
Figure FDA0002412419880000022
表示第i个协同待定位点与第j个协同待定位点之间的位置距离的估计值，
Figure FDA0002412419880000023
表示第i个协同待定位点与第j个协同待定位点之间的位置距离的测量值，∝表示成正比例，g(xi)表示所述协同待定位点的节点内部的信息迭代函数，g(xi)由下式
Figure FDA0002412419880000024
表示，其中
Figure FDA0002412419880000025
z表示内部信息传递模型，0表示期望，ρ表示迭代过程的连续性，xi,k-1表示第i个协同待定位点第k-1次迭代过程中的位置，μx和
Figure FDA0002412419880000026
分别为x的均值和方差，x表示节点的位置，xi,k表示第i个协同待定位点第k次迭代过程中的位置。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述建立所述本待定位点与所述协同待定位点的通信之后，所述方法还包括：
确定所述本待定位点与所述协同待定位点之间的通信距离；
所述基于所述第二锚节点的位置以及所述协同待定位点的第二位置分布范围，协同所述第一锚节点的位置以及所述本待定位点的第一位置分布范围，确定所述本待定位点的位置，包括：
将所述第一位置分布范围中各位置与所述第二位置分布范围中各位置之间的位置距离中置信度大于预设置信度的位置距离，作为目标位置距离，所述置信度是基于所述通信距离确定的；
获取所述目标位置距离所在的所述第一位置分布范围内待定位点的本目标位置，以及所述第二位置分布范围内协同待定位点的协同目标位置；
基于所述第二位置分布范围内协同待定位点的协同目标位置，确定所述协同待定位点的位置；
基于所述第一位置分布范围内待定位点的本目标位置，确定所述本待定位点的位置。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二锚节点的位置以及所述协同待定位点的第二位置分布范围，协同所述第一锚节点的位置以及所述本待定位点的第一位置分布范围，确定所述本待定位点的位置，包括：
确定所述第一锚节点的数量与所述第二锚节点的数量；
确定将所述第一位置分布范围中各位置与所述第二位置分布范围中各位置之间的位置距离；
基于所述第一锚节点的数量、所述第二锚节点的数量、所述位置距离之间的关系，确定各锚节点的置信度及所述协同待定位点的第二位置分布范围的置信度，其中，所述各锚节点包括第一锚节点和第二锚节点；
将所有锚节点分别与各协同待定位点进行组合，得到各组合；
利用各组合进行定位，得到各组合定位结果；
确定各组合定位结果的置信度；
将各组合定位结果的置信度，分别与所有组合定位结果的置信度之和的比值，作为各组合定位结果的权重；
各组合定位结果乘以各自的权重之和，得到所述本待定位点的位置。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用如下公式，确定所述第一锚节点的数量、所述第二锚节点的数量、所述位置距离之间的关系：
利用如下公式：
Figure FDA0002412419880000031
确定所述第一锚节点的数量、所述第二锚节点的数量、所述位置距离之间的关系；
其中，k表示第k次迭代，k-1表示第k-1次迭代，k大于或等于1，
Figure FDA0002412419880000032
表示在第k次迭代中多源置信因子ψij，
Figure FDA0002412419880000033
表示第i个协同待定位点的第二锚节点的数量，
Figure FDA0002412419880000034
表示第i个协同待定位点的相邻节点集合，i表示第i个协同定位节点，sub表示相邻节点，Na表示锚节点集合，a表示锚节点anchor，card表示求集合中元素个数，xi表示所述协同待定位点中第i个协同待定位点的位置，xj表示所述协同待定位点中第j个协同待定位点的位置，||xi-xj||2表示第i个协同待定位点与第j个协同待定位点之间的欧氏距离，R表示节点的通信距离，pk-1(xi)表示在第k-1次迭代中第i个协同待定位点的第二位置分布范围内的位置分布概率，
Figure FDA0002412419880000041
表示在第k-1次迭代中的多源置信因子。
5.一种协同定位系统，其特征在于，应用于两个以上待定位点，所述两个以上待定位点包含：本待定位点及其余待定位点，所述系统包括：
第一获取模块，用于获取与本待定位点连通的第一锚节点的位置；
第二获取模块，用于获取用于协同所述本待定位点的待定位点，作为协同待定位点，所述协同待定位点为所述其余待定位点中的节点；
建立模块，用于建立所述本待定位点与所述协同待定位点的通信，从所述协同待定位点处，获取与所述协同待定位点连通的第二锚节点的位置；
第一处理模块，用于基于所述第二锚节点的位置以及所述协同待定位点的第二位置分布范围，协同所述第一锚节点的位置以及所述本待定位点的第一位置分布范围，确定所述本待定位点的位置；
第三处理模块，用于采用如下概率图模型的定位公式，确定所述协同待定位点的第二位置分布范围：
p(x1,x2,…,xN)＝∏(i,j)p(ψij|xi,xj)∏(i,j)p(yij|xi,xj)∏ig(xi)，确定所述协同待定位点的第二位置分布范围；
其中，p(x1,x2,…,xN)表示所述协同待定位点的第二位置分布范围内的位置概率分布，x1表示第1个协同定位节点的位置，xN表示第N个协同待定位点的位置，N表示协同定位节点的总数，xi表示所述协同待定位点中第i个协同待定位点的位置，xj表示所述协同待定位点中第j个协同待定位点的位置，(i,j)表示任意一对协同待定位点，i的取值范围为1～N，j的取值范围为1～N，其中i不等于j，p(ψij|xi,xj)表示第i个协同待定位点向第j个协同待定位点传递的多源置信因子ψij概率分布，p(yij|xi,xj)表示第i个协同待定位点向第j个协同待定位点传递的量测值yij的概率分布，所述量测值yij包括第i个协同待定位点的坐标位置、信号源强度、第j个协同待定位点的相邻节点信息，
Figure FDA0002412419880000051
Figure FDA0002412419880000052
Jij表示代价函数，
Figure FDA0002412419880000053
表示第i个协同待定位点与第j个协同待定位点之间的位置距离的估计值，
Figure FDA0002412419880000054
表示第i个协同待定位点与第j个协同待定位点之间的位置距离的测量值，∝表示成正比例，g(xi)表示所述协同待定位点的节点内部的信息迭代函数，g(xi)由下式
Figure FDA0002412419880000055
表示，其中
Figure FDA0002412419880000056
z表示内部信息传递模型，0表示期望，ρ表示迭代过程的连续性，xi,k-1表示第i个协同待定位点第k-1次迭代过程中的位置，μx和
Figure FDA0002412419880000057
分别为x的均值和方差，x表示节点的位置，xi,k表示第i个协同待定位点第k次迭代过程中的位置。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
第二处理模块，用于在所述建立所述本待定位点与所述协同待定位点的通信之后，确定所述本待定位点与所述协同待定位点之间的通信距离；
所述第一处理模块，用于：
将所述第一位置分布范围中各位置与所述第二位置分布范围中各位置之间的位置距离中置信度大于预设置信度的位置距离，作为目标位置距离，所述置信度是基于所述通信距离确定的；
获取所述目标位置距离所在的所述第一位置分布范围内待定位点的本目标位置，以及所述第二位置分布范围内协同待定位点的协同目标位置；
基于所述第二位置分布范围内协同待定位点的协同目标位置，确定所述协同待定位点的位置；
基于所述第一位置分布范围内待定位点的本目标位置，确定所述本待定位点的位置。
7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一处理模块，用于：
确定所述第一锚节点的数量与所述第二锚节点的数量；
确定将所述第一位置分布范围中各位置与所述第二位置分布范围中各位置之间的位置距离；
基于所述第一锚节点的数量、所述第二锚节点的数量、所述位置距离之间的关系，确定各锚节点的置信度及所述协同待定位点的第二位置分布范围的置信度，其中，所述各锚节点包括第一锚节点和第二锚节点；
将所有锚节点分别与各协同待定位点进行组合，得到各组合；
利用各组合进行定位，得到各组合定位结果；
确定各组合定位结果的置信度；
将各组合定位结果的置信度，分别与所有组合定位结果的置信度之和的比值，作为各组合定位结果的权重；
各组合定位结果乘以各自的权重之和，得到所述本待定位点的位置。
8.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：第四处理模块，用于采用如下公式，确定所述第一锚节点的数量、所述第二锚节点的数量、所述位置距离之间的关系：
利用如下公式：
Figure FDA0002412419880000061
确定所述第一锚节点的数量、所述第二锚节点的数量、所述位置距离之间的关系；
其中，k表示第k次迭代，k-1表示第k-1次迭代，k大于或等于1，
Figure FDA0002412419880000062
表示在第k次迭代中多源置信因子ψij，
Figure FDA0002412419880000063
表示第i个协同待定位点的第二锚节点的数量，
Figure FDA0002412419880000064
表示第i个协同待定位点的相邻节点集合，i表示第i个协同定位节点，sub表示相邻节点，Na表示锚节点集合，a表示锚节点anchor，card表示求集合中元素个数，xi表示所述协同待定位点中第i个协同待定位点的位置，xj表示所述协同待定位点中第j个协同待定位点的位置，||xi-xj||2表示第i个协同待定位点与第j个协同待定位点之间的欧氏距离，R表示节点的通信距离，pk-1(xi)表示在第k-1次迭代中第i个协同待定位点的第二位置分布范围内的位置分布概率，
Figure FDA0002412419880000071
表示在第k-1次迭代中的多源置信因子。
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Assignee: SUZHOU JOYSUCH INFORMATION TECHNOLOGY CO.,LTD.

Assignor: Beijing University of Posts and Telecommunications

Contract record no.: X2024980004497

Denomination of invention: A Collaborative Localization Method and System

Granted publication date: 20200501

License type: Exclusive License

Record date: 20240417

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