CN110220452B - 一种定位方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种定位方法及系统；上述定位方法，包括：获取目标物体在目标区域内移动时光纤结构所产生的信号数据；其中，光纤结构包括一根或多根传感光纤，传感光纤按照以下之一拓扑类型部署在目标区域的二维平面内：交叉型、S型、区块型、井字型；计算信号数据对应的光纤参数；根据计算得到的光纤参数，查询预先建立的目标区域内的光纤参数与二维坐标的对应关系，确定目标物体的二维坐标。如此，通过光纤传感技术实现二维平面内的物体定位，从而达到无辐射、免干扰、无需穿戴标签、免维护、寿命长等优点。

Description

一种定位方法及系统

技术领域

本申请涉及但不限于定位技术，尤其涉及一种定位方法及系统。

背景技术

移动物体定位使用的无线技术主要有Wi-Fi(Wireless-Fidelity，无线保真)、Bluetooth(蓝牙)、RF(Radio Frequency，射频)、IR(Infrared Radiation，红外线)等。

移动物体定位大致可以分为主动式和被动式两类。主动式定位是通过主动发射各类探测信号，根据接收移动物体反馈信号特征对移动物体进行定位的技术，其中可以包括无线射频定位法、超声波定位法、主动式红外定位法和GPS(Global Positioning System，全球定位系统)定位法等。而被动式定位则不必发射探测信号，仅依据移动物体本身的某种信号特征来进行定位，其中可以包括：图像定位法、被动式红外定位法等。

目前，大部分的主动式定位和被动式定位都需要部署传感器阵列。常用的定位算法包括以下三种：三角(边)测量法、邻近测量法和场景分析法。

然而，目前的移动物体无线定位主要存在以下问题：无线干扰；移动物体(比如，人体)需手持或穿戴无线设备或标签；需部署基站阵列；用户对辐射的心理抗拒；供电及功耗考虑；部署难度；成本考虑。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本申请实施例提供一种定位方法及系统，通过光纤传感技术实现二维平面内的物体定位，从而达到无辐射、免干扰、无需穿戴标签、免维护、寿命长等优点。

第一方面，本申请实施例提供一种定位方法，包括：

获取目标物体在目标区域内移动时光纤结构所产生的信号数据；其中，所述光纤结构包括一根或多根传感光纤，所述传感光纤按照以下之一拓扑类型部署在所述目标区域的二维平面内：交叉型、S型、区块型、井字型；

计算所述信号数据对应的光纤参数；

根据计算得到的所述光纤参数，查询预先建立的所述目标区域内的光纤参数与二维坐标的对应关系，确定所述目标物体的二维坐标。

第二方面，本申请实施例提供一种定位系统，包括：

光纤结构、数据获取模块以及数据处理模块；其中，所述光纤结构连接所述数据获取模块，所述数据获取模块连接所述数据处理模块；所述光纤结构包括一根或多根传感光纤，所述传感光纤按照以下之一拓扑类型部署在目标区域的二维平面内：交叉型、S型、区块型、井字型；

所述数据获取模块，用于获取目标物体在所述目标区域内移动时所述光纤结构所产生的信号数据；所述数据处理模块，用于计算所述信号数据对应的光纤参数，并根据计算得到的所述光纤参数，查询预先建立的所述目标区域内的光纤参数与二维坐标的对应关系，确定所述目标物体的二维坐标。

第三方面，本申请实施例还提供一种光纤结构，包括：一根或多根传感光纤，所述一根或多根传感光纤按照以下之一拓扑类型部署在目标区域的二维平面内：交叉型、S型、区块型、井字型。

第四方面，本申请实施例还提供一种定位设备，包括：光纤结构、光纤传感器、处理器以及存储器；所述光纤结构连接所述光纤传感器，所述光纤传感器连接所述处理器，所述处理器连接所述存储器；

其中，所述光纤结构包括一根或多根传感光纤，所述传感光纤按照以下之一拓扑类型部署在目标区域的二维平面内：交叉型、S型、区块型、井字型；

所述光纤传感器，用于获取目标物体在所述目标区域内移动时所述光纤结构所产生的信号数据，并传输所述信号数据给所述处理器；所述存储器用于存储定位程序；所述定位程序被所述处理器执行时实现上述第一方面提供的定位方法的步骤。

此外，本申请实施例还提供一种计算机可读介质，存储有定位程序，所述定位程序被处理器执行时实现上述第一方面提供的定位方法的步骤。

在本申请实施例中，获取目标物体在目标区域内移动时光纤结构所产生的信号数据，其中，光纤结构包括一根或多根传感光纤，传感光纤按照以下之一拓扑类型部署在目标区域的二维平面内：交叉型、S型、区块型、井字型；计算信号数据对应的光纤参数；根据计算得到的光纤参数，查询预先建立的目标区域内的光纤参数与二维坐标的对应关系，确定目标物体的二维坐标。本实施例中，基于光纤传感技术，通过设定的光纤结构实现二维平面内的物体定位，从而达到无辐射、免干扰、无需穿戴标签、免维护、寿命长等优点。

在阅读并理解了附图和详细描述后，可以明白其他方面。

附图说明

图1为本申请实施例提供的定位系统的示意图；

图2为本申请实施例提供的定位方法的流程图；

图3为本申请实施例提供的定位方法的示例流程图；

图4为本申请实施例的单光纤带冗余交叉型拓扑的示意图；

图5为本申请实施例的单光纤无冗余交叉型拓扑的示意图；

图6为本申请实施例的单光纤区块型拓扑的示意图；

图7为本申请实施例的双光纤带冗余交叉型拓扑的示意图；

图8为本申请实施例的双光纤无冗余交叉型拓扑的示意图；

图9为本申请实施例的单光纤带冗余S型拓扑的示意图；

图10为本申请实施例的单光纤无冗余S型拓扑的示意图；

图11为本申请实施例的井字型拓扑的示意图；

图12为本申请示例一的示意图；

图13为本申请示例二的示意图；

图14为本申请示例三的示意图；

图15为本申请实施例提供的定位设备的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本申请实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的实施例仅用于说明和解释本申请，并不用于限定本申请。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本申请实施例提供一种定位方法及系统，可以应用于有移动物体定位和移动轨迹测定需求的家庭、商业，工业、停车、营区或战区等室内外应用场景，特别是智能家居领域的移动人体定位。

图1为本申请实施例提供的定位系统的示意图。如图1所示，本实施例提供的定位系统包括：光纤结构101、数据获取模块102以及数据处理模块105；其中，光纤结构101连接数据获取模块102，数据获取模块102连接数据处理模块105。

其中，光纤结构101包括一根或多根传感光纤，传感光纤按照以下之一拓扑类型部署在目标区域的二维平面内：交叉型、S型、区块型、井字型；数据获取模块102，用于获取目标物体在目标区域内移动时光纤结构101所产生的信号数据；数据处理模块105，用于计算该信号数据对应的光纤参数，并根据计算得到的光纤参数，查询预先建立的目标区域内的光纤参数与二维坐标的对应关系，确定目标物体的二维坐标。

在示例性实现方式中，数据获取模块102可以包括光纤传感模块103以及数据采集模块104；光纤传感模块103连接光纤结构101，数据采集模块104连接光纤传感模块103以及数据处理模块105；其中，光纤传感模块103，用于监测目标物体在目标区域内移动时光纤结构101所产生的振动信号；数据采集模块104，用于采集振动信号的信号数据，其中，信号数据可以包括光信号强度。

在本示例中，目标物体在目标区域内移动时会产生声波振动，部署在目标区域内的光纤结构101会回传振动信号，光纤传感模块103在检测到振动信号后，通过数据采集模块104采集信号数据，比如，光信号强度，然后传递信号数据给数据处理模块105；数据处理模块105根据采集到的信号数据，通过设定算法计算振动信号对应的光纤参数，然后，通过查询预先建立的光纤参数与二维坐标的对应关系，来确定目标物体在目标区域内的二维坐标。

示例性地，数据获取模块102可以包括分布式声学传感器(DAS，DistributedAcoustic Sensor)。DAS是基于相干瑞利散射的分布式光纤传感器，它利用传感光纤对声音(振动)敏感的特性，当外界振动作用于传感光纤上时，由于弹光效应，传感光纤的折射率、长度将产生微小变化，从而导致传感光纤内传输信号的相位变化，使得光信号强度发生变化。由于声波导致的相位变化很小，因此DAS通常采用高相干的脉冲光源，脉冲宽度区域内瑞利散射信号之间会发生干涉，当外界振动导致相位发生变化时会使得该点的相干瑞利散射信号强度发生变化，通过检测振动前后的瑞利散射光信号强度的变化(差分信号)，即可实现振动事件的探测，并具备多振动事件同时精确定位。

在示例性实施方式中，本实施例提供的定位系统还可以包括：存储模块106；其中，存储模块106连接数据处理模块105，用于存储预先建立的目标区域内的光纤参数与二维坐标的对应关系。

在示例性实施方式中，数据处理模块105，还可以用于根据周期性得到的目标物体的多个二维坐标，确定目标物体的移动轨迹。

在示例性实施方式中，数据处理模块105还可以通过无线或有线方式连接数据网络，并将确定的目标物体的二维坐标和移动轨迹中至少一项发送到数据网络。

在示例性实施方式中，数据获取模块102、数据处理模块105以及存储模块106可以集成在一个电子设备中。或者，数据获取模块102可以单独作为第一电子设备，数据处理模块105和存储模块106可以集成在第二电子设备(比如，智能手机等移动终端)中，第一电子设备通过有线或无线方式连接第二电子设备。然而，本申请对此并不限定。

在本实施例中，目标区域内的光纤参数与二维坐标的对应关系可以根据光纤结构的拓扑类型和拓扑参数确定。其中，目标区域内部署的光纤结构的拓扑类型和拓扑参数可以根据实际应用场景、目标区域的类型、目标定位精度等方面的要求确定。

本实施例中，拓扑类型可以包括以下之一：交叉型、S型、区块型、井字型。示例性地，交叉型可以包括以下之一：单光纤带冗余交叉型、双光纤带冗余交叉型、单光纤无冗余交叉型、双光纤无冗余交叉型；S型可以包括以下之一：单光纤带冗余S型、单光纤无冗余S型。

在示例性实施方式中，光纤结构101可以满足以下至少一项要求：

任两行传感光纤之间的间距小于或等于目标定位精度；

任两行传感光纤之间的间距小于或等于拼装类地面材料单元的长度；

任两列传感光纤之间的间距小于或等于目标定位精度；

任两列传感光纤之间的间距小于或等于拼装类地面材料单元的宽度；

在目标定位精度小于光纤传感精度时，光纤结构包括冗余光纤，且冗余光纤的长度大于或等于光纤传感精度；

在拓扑类型为区块型时，光纤结构在每个区块内包括冗余光纤，且冗余光纤的长度大于或等于光纤传感精度；

在拓扑类型为区块型时，每个区块的尺寸小于或等于目标定位精度。

下面参照图4至图11说明各种典型的拓扑类型。需要说明的是，在图4至图11中，为画图简便，某些图的光纤转弯处未用圆角。其中，对于营区等大面积的区域或定位精度要求不高的区域，可采用单光纤拓扑，在部署时可以省略冗余光纤；对于定位精度要求较高的区域，则可以采用带冗余光纤或采用井字型拓扑。

图4所示为单光纤带冗余交叉型拓扑的示意图。如图4所示，目标区域的光纤部署区域(比如，一个长方形二维平面)内部署一根传感光纤。在本示例中，目标定位精度小于光纤传感精度，因此选择带冗余光纤的拓扑类型，且冗余光纤部署在拓扑的转弯和掉头位置，冗余光纤的长度大于或等于光纤传感精度；其中，当冗余光纤长度达到光纤传感精度的两倍时，振动信号的位置误差不会跨越拓扑中的相邻行或列。

在本示例中，光纤部署区域内的二维坐标系统定义如下：光纤部署区域的左上角为原点O，光纤部署区域的水平向左方向定义为X轴方向(即，横坐标方向)，X轴方向水平顺时针旋转90度后的方向为Y轴方向(即，纵坐标方向)。在本示例中，在二维坐标系内，X轴方向和Y轴方向均采用正数表示。然而，本申请对于二维坐标系的定义并不限定。在其他实现方式中，可以将二维坐标系的原点定义在光纤部署区域的左下角位置。

需要说明的是，本实施例的图5至图11中光纤部署区域内的二维坐标系定义均可以参照图4的说明。

在图4中，Dx表示X轴方向上任两列传感光纤之间的间距，Dy表示Y轴方向上任两行传感光纤之间的间距。本示例中，Dx和Dy均可以小于或等于目标定位精度。

在本示例中，当目标物体(比如，人体)移动到图4中的菱形图标位置时，光纤传感模块检测到X向最大振动点和Y向最大振动点传回的信号，通过数据采集模块采集信号数据传输给数据处理模块，数据处理模块根据采集到的信号数据可以计算出X向最大振动点和Y向最大振动点分别对应的光纤长度，然后查询预先建立的光纤长度与二维坐标的对应关系，得到X向最大振动点和Y向最大振动点的二维坐标，从而确定目标物体的二维坐标。

图5所示为单光纤无冗余交叉型拓扑的示意图。图5与图4所示的光纤结构的区别在于：在图5中，没有部署冗余光纤。

在图5中，Dx表示X轴方向上任两列传感光纤之间的间距，Dy表示Y轴方向上任两行传感光纤之间的间距。本示例中，Dx和Dy均可以小于或等于目标定位精度。Lx表示X轴方向上传感光纤的最大长度，Ly表示Y轴方向上传感光纤的最大长度。

图6所示为单光纤区块型拓扑的示意图。在本示例中，目标区域的光纤部署区域分割为M×N个区块(如图6所示，为4×4个区块)，其中，区块的最大尺寸小于或等于目标定位精度，且在部署时每个区块中预留一定长度的冗余光纤，冗余光纤的长度小于或等于光纤传感精度。如图6所示，光纤部署区域内部署一根带有冗余光纤的传感光纤。

在图6中，Dx表示X轴方向上任两列传感光纤之间的间距，Dy表示Y轴方向上任两行传感光纤之间的间距。本示例中，Dx可以小于或等于拼装类地面材料(比如，地板或地砖)单元的宽度，Dy可以小于或等于拼装类地面材料单元的长度。

图7所示为双光纤带冗余交叉型拓扑的示意图。如图7所示，目标区域的光纤部署区域内部署两根传感光纤，其中一根传感光纤沿X轴方向呈S型部署，另一根传感光纤沿Y轴方向呈S型部署，且两根传感光纤之间存在交叉。而且，在拓扑的转弯和掉头位置部署有冗余光纤。

在图7中，Dx表示X轴方向上任两列传感光纤之间的间距，Dy表示Y轴方向上任两行传感光纤之间的间距。本示例中，Dx和Dy均可以小于或等于目标定位精度。

图8所示为双光纤无冗余交叉型拓扑的示意图。图8与图7所示的光纤结构的区别在于：在图8中，没有部署冗余光纤。

在图8中，Dx表示X轴方向上任两列传感光纤之间的间距，Dy表示Y轴方向上任两行传感光纤之间的间距。本示例中，Dx和Dy均可以小于或等于目标定位精度。Lx表示X轴方向上传感光纤的最大长度，Ly表示Y轴方向上传感光纤的最大长度。

图9所示为单光纤带冗余S型拓扑的示意图。如图9所示，光纤结构包括一根传感光纤，该根传感光纤呈S型部署在光纤部署区域内，其中，冗余光纤部署在拓扑的转弯处。其中，D表示任两行传感光纤之间的间距，D可以小于或等于目标定位精度。

图10所示为单光纤无冗余S型拓扑的示意图。图10与图9所示的光纤结构的区别在于：在图10中，没有部署冗余光纤。本示例中，D表示任两行传感光纤之间的间距，D可以小于或等于目标定位精度；L表示X轴方向上传感光纤的最大长度。

图11所示为井字型拓扑的示意图。如图11所示，光纤结构包括多根第一传感光纤(比如，X1至X4)以及多根第二传感光纤(比如，Y1至Y4)；其中，多根第一传感光纤沿Y轴方向等间距部署，多根第二传感光纤沿X轴方向等间距部署，且第一传感光纤和第二传感光纤交叉形成井字。本示例中，Dx表示X轴方向上任两列传感光纤之间的间距，Dy表示Y轴方向上任两行传感光纤之间的间距。本示例中，Dx和Dy均可以小于或等于目标定位精度。

图2为本申请实施例提供的定位方法的流程图。如图2所示，本实施例提供的定位方法，包括：

S201、获取目标物体在目标区域内移动时光纤结构所产生的信号数据；其中，光纤结构包括一根或多根传感光纤，传感光纤按照以下之一拓扑类型部署在目标区域的二维平面内：交叉型、S型、区块型、井字型；

S202、计算信号数据对应的光纤参数；

S203、根据计算得到的光纤参数，查询预先建立的目标区域内的光纤参数与二维坐标的对应关系，确定目标物体的二维坐标。

本实施例提供的定位方法可以由上述实施例提供的定位系统执行。

在示例性实施方式中，交叉型可以包括以下之一：单光纤带冗余交叉型、双光纤带冗余交叉型、单光纤无冗余交叉型、双光纤无冗余交叉型；S型可以包括以下之一：单光纤带冗余S型、单光纤无冗余S型。

在示例性实施方式中，光纤结构可以满足以下至少一项要求：

光纤结构中任两行传感光纤之间的间距小于或等于目标定位精度；

光纤结构中任两行传感光纤之间的间距小于或等于拼装类地面材料单元的长度；

光纤结构中任两列传感光纤之间的间距小于或等于目标定位精度；

光纤结构中任两列传感光纤之间的间距小于或等于拼装类地面材料单元的宽度；

在目标定位精度小于光纤传感精度时，光纤结构包括冗余光纤，且冗余光纤的长度大于或等于光纤传感精度；

在拓扑类型为区块型时，光纤结构在每个区块内包括冗余光纤，且冗余光纤的长度大于或等于光纤传感精度；

在拓扑类型为区块型时，每个区块的尺寸小于或等于目标定位精度。

关于本实施例的光纤结构的说明可以参照图4至图11，故于此不再赘述。

在示例性实施方式中，在S203之前，本实施例的定位方法还可以包括：根据光纤结构的拓扑类型和拓扑参数，建立目标区域内的光纤参数与二维坐标的对应关系。其中，拓扑参数可以包括以下至少一项：光纤结构中任两行传感光纤之间的间距、光纤结构中任两列传感光纤之间的间距、冗余光纤的部署条件、冗余光纤的长度、区块型拓扑中区块的尺寸。

在示例性实施方式中，光纤参数可以包括以下至少之一：光纤长度、光纤编号。比如，针对单光纤拓扑类型，可以建立光纤长度与二维坐标的对应关系；针对井字型拓扑类型，可以建立光纤编号与二维坐标的对应关系；针对双光纤拓扑类型，可以建立光纤长度和光纤编号的组合与二维坐标的对应关系。

在示例性实施方式中，在S203之后，本实施例的定位方法还可以包括：根据周期性得到的目标物体的多个二维坐标，确定目标物体的移动轨迹。

下面参照图3对本实施例的定位方法进行举例说明。如图3所示，本实施例提供的定位方法可以包括：

S301、确定目标区域内的光纤结构的拓扑类型和拓扑参数；示例性地，数据处理模块可以根据实际应用场景、目标区域的类型、目标定位精度等方向的要求，确定目标区域内部署的光纤结构的拓扑类型和拓扑参数；

其中，拓扑类型可以包括以下之一：单光纤带冗余交叉型、双光纤带冗余交叉型、单光纤带冗余S型、单光纤无冗余交叉型、双光纤无冗余交叉型、单光纤无冗余S型、单光纤区块型、井字型；

其中，拓扑参数可以包括以下至少一项：光纤结构中任两行传感光纤之间的间距、光纤结构中任两列传感光纤之间的间距、冗余光纤的部署条件、冗余光纤的长度、区块型拓扑中区块的尺寸。

S302、建立目标区域内的光纤参数与二维坐标的对应关系；其中，可以先建立目标区域内的二维坐标系，然后根据光纤结构的拓扑类型和拓扑参数，建立光纤参数和二维坐标的对应关系，其中，光纤参数可以包括以下至少之一：光纤长度、光纤编号；比如，针对单光纤拓扑类型，可以建立光纤长度与二维坐标的对应关系；针对井字型拓扑类型，可以建立光纤编号与二维坐标的对应关系；针对双光纤拓扑类型，可以建立光纤长度和光纤编号的组合与二维坐标的对应关系。

S303、存储光纤参数与二维坐标的对应关系；示例性地，上述对应关系可以存储在存储模块中，或者，也可以存储在数据处理模块中，然而，本申请对此并不限定。

本示例中，S301至S303为进行物体定位的准备工作，可以在初始化阶段进行。

S304、获取目标物体在目标区域内移动时光纤结构所产生的信号数据；

S305、计算信号数据对应的光纤参数；

S306、根据计算得到的光纤参数，查询光纤参数与二维坐标的对应关系，确定目标物体的二维坐标。

本示例中，当目标物体在目标区域内移动时会产生声波振动，部署在目标区域内的光纤结构会回传振动信号，光纤传感模块在检测到振动信号后，通过数据采集模块采集信号数据，比如，光信号强度，然后传递信号数据给数据处理模块；数据处理模块根据接收到的信号数据，通过设定算法计算振动信号对应的光纤参数，通过查询预先建立的光纤参数与二维坐标的对应关系，来确定目标物体在目标区域内的二维坐标。

S307、连续测量二维坐标，得出目标物体的移动轨迹；其中，光纤传感模块、数据采集模块以及数据处理模块可以通过连续监测和测量，得到移动物体在不同时刻的二维坐标，从而可以确定移动物体在时间轴方向上的移动轨迹。

S308、将移动物体的实时二维坐标和移动轨迹发送到数据网络；其中，数据处理模块可以通过无线或有线方式将移动物体的实时二维坐标和移动轨迹发送到数据网络。

本实施例中，在特定区域内，使用分布式声波振动光纤传感技术，通过特定的光纤结构确定移动物体的物理位置和移动轨迹。在确保定位精度的基础上，达到了无辐射、免干扰、无需穿戴标签、免维护、寿命长等优点。

下面通过多个示例对本申请的方案进行说明。需要说明的是，示例一至示例三中二维坐标系的定义可以参照图4所示，故于此不再赘述。另外，为画图简便，某些图的光纤转弯处未用圆角。

示例一

图12为本申请示例一的示意图。本示例说明基于单光纤交叉型光纤结构进行物体定位的方案。在本示例中，传感光纤部署在一个边长为5米(m)×6m房间的地面，目标定位精度为1m，任两行和任两列传感光纤之间的间距Dx和Dy均为1m，光纤传感精度为8m，冗余光纤部署在拓扑的转弯处，冗余光纤的长度为光纤传感精度的2倍，即16m，可以将振动点精确到某一行传感光纤；X轴方向上传感光纤的最大长度Lx小于5m，Y轴方向上传感光纤的最大长度Ly小于6m。

在本示例中，根据拓扑类型和拓扑参数(Lx、Ly、Dx以及Dy)，建立光纤长度和二维坐标的对应关系，比如表1所示，上述对应关系可以存储在存储模块。其中，表1中的单位为m。

表1

光纤长度(m)	坐标(横坐标，纵坐标)	说明
			0～5	(x，1)	横向第一行
5～21	(5，1)	冗余光纤坐标
			21～26	(x，2)	横向第二行
26～42	(0，2)	冗余光纤坐标
			...	...	...
105～110	(4，y)	纵向第四行
			110～126	(4，0)	冗余光纤坐标
126～131	(3，y)	纵向第三行

在本示例中，当物体移动到图12中的菱形图标位置时(比如，人走到菱形图标位置时)，光纤传感模块检测到X向最大振动点和Y向最大振动点传回的振动信号，通过数据采集模块采集信号数据后，传递给数据处理模块，数据处理模块通过计算可以得出X向最大振动点对应的光纤长度和Y向最大振动点对应的光纤长度，然后，通过查询表1，可以确定人体的二维坐标为(3，2)。

示例二

图13为本申请示例二的示意图。本示例说明基于单光纤区块型光纤结构进行物体定位的方案。在本示例中，传感光纤部署在一个小房间的瓷砖下面，主要检测目标是人体移动，其中，人正常行走速度为1至2步/s，平均步距约60至75cm，瓷砖的单位尺寸是60cm×60cm，光纤区块的尺寸和瓷砖的实际大小一致，光纤传感精度为10m，单个区块内的冗余光纤的长度为光纤传感精度的2倍，即20m，区块之间的光纤长度可以忽略。

本示例中，根据拓扑类型和拓扑参数，建立光纤长度和二维坐标的对应关系，比如表2所示，上述对应关系可以存储在存储模块。

表2

在本示例中，当人走过时，光纤传感模块检测到振动点传回的信号，数据采集模块采集信号数据，并传递给数据处理模块，数据处理模块根据采集的信号数据计算振动点对应的光纤长度在40～60m范围间，属于第3个区块，查询表2可以得到人体对应瓷砖的二维坐标为(1，3)。

本示例中，数据处理模块还可以将二维坐标通过数据网络发送给应用终端，由应用终端对一系列二维坐标进行后续处理。

示例三

图14为本申请示例三的光纤拓扑示意图。本示例说明基于井字型光纤结构进行物体定位的方案。本示例中，光纤部署在一个边长为5m的正方形房间的地毯下面，其中，横向和纵向各部署4根传感光纤，相邻传感光纤之间的间距为1m。

本示例中，根据拓扑类型和拓扑参数，建立光纤编号和二维坐标的对应关系，如表3所示，上述对应关系可以存储在存储模块。其中，表3中的单位为m。

表3

横向光纤编号	纵向光纤编号	坐标(横坐标，纵坐标)
			1	1	(1，1)
1	2	(2，1)
			1	3	(3，1)
1	4	(4，1)
			2	1	(1，2)
...	...	...
			4	2	(2，4)
...	...	...
			4	4	(4，4)

本示例中，当有人走过时，光纤传感模块检测到振动点传回的信号，通过数据采集模块采集信号数据后，传递给数据处理模块，数据处理模块通过计算可以得出在横向方向上X4信号强度最高，在纵向方向上Y2信号强度最高；然后，通过查询表3可以得到人体的二维坐标为(2，4)。

此外，本申请实施例还提供一种光纤结构，包括：一根或多根传感光纤，一根或多根传感光纤按照以下之一拓扑类型部署在目标区域的二维平面内：交叉型、S型、区块型、井字型。

示例性地，交叉型可以包括以下之一：单光纤带冗余交叉型、双光纤带冗余交叉型、单光纤无冗余交叉型、双光纤无冗余交叉型；S型可以包括以下之一：单光纤带冗余S型、单光纤无冗余S型。

示例性地，光纤结构可以满足以下至少一项要求：

所述光纤结构中任两行传感光纤之间的间距小于或等于目标定位精度；

光纤结构中任两行传感光纤之间的间距小于或等于拼装类地面材料单元的长度；

光纤结构中任两列传感光纤之间的间距小于或等于目标定位精度；

光纤结构中任两列传感光纤之间的间距小于或等于拼装类地面材料单元的宽度；

在目标定位精度小于光纤传感精度时，光纤结构包括冗余光纤，且冗余光纤的长度大于或等于光纤传感精度；

在拓扑类型为区块型时，光纤结构在每个区块内包括冗余光纤，且冗余光纤的长度大于或等于光纤传感精度；

在拓扑类型为区块型时，每个区块的尺寸小于或等于目标定位精度。

关于本实施例提供的光纤结构的说明可以参照图4至图14的描述，故于此不再赘述。

图15为本申请实施例提供的定位设备的示意图。如图15所示，本申请实施例提供一种定位设备1500，包括：光纤结构1501、光纤传感器1502、处理器1503以及存储器1504；光纤结构1501连接光纤传感器1502，光纤传感器1502连接处理器1503，处理器1503连接存储器1504。

其中，光纤结构1501包括一根或多根传感光纤，传感光纤按照以下之一拓扑类型部署在目标区域的二维平面内：交叉型、S型、区块型、井字型；关于光纤结构1501的说明可以参照图4至图14的描述，故于此不再赘述。

其中，光纤传感器1502，用于获取目标物体在目标区域内移动时光纤结构1501所产生的信号数据，并传输信号数据给处理器1503；存储器1504用于存储定位程序；该定位程序被处理器1503执行时实现上述实施例提供的定位方法的步骤。

示例性地，光纤传感器1502可以为DAS。然而，本申请对此并不限定。

其中，处理器1503可以包括但不限于微处理器(MCU，Microcontroller Unit)或可编程逻辑器件(FPGA，Field Programmable Gate Array)等的处理装置。存储器1504可用于存储应用软件的软件程序以及模块，如本实施例中的定位方法对应的程序指令或模块，处理器1503通过运行存储在存储器1504内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，比如实现本实施例提供的定位方法。存储器1504可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些示例中，存储器1504可包括相对于处理器1503远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至定位设备1500。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

示例性地，定位设备1500还可以包括通信单元1505；通信单元1505可以经由一个网络接收或者发送数据。在一个实例中，通信单元1505可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网(比如，上述实施例的数据网络)进行通信。

此外，本申请实施例还提供一种计算机可读介质，存储有定位程序，该定位程序被处理器执行时实现上述实施例提供的定位方法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块或单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块或单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (13)

1.一种定位方法，其特征在于，包括：

获取目标物体在目标区域内移动时光纤结构所产生的信号数据；其中，所述光纤结构包括一根或多根传感光纤，所述传感光纤按照以下之一拓扑类型部署在所述目标区域的二维平面内：交叉型、S型、区块型、井字型；

计算所述信号数据对应的光纤参数；

根据计算得到的所述光纤参数，查询预先建立的所述目标区域内的光纤参数与二维坐标的对应关系，确定所述目标物体的二维坐标；

其中，所述光纤结构满足以下至少一项要求：

所述光纤结构中任两行传感光纤之间的间距小于或等于目标定位精度；

所述光纤结构中任两行传感光纤之间的间距小于或等于拼装类地面材料单元的长度；

所述光纤结构中任两列传感光纤之间的间距小于或等于目标定位精度；

所述光纤结构中任两列传感光纤之间的间距小于或等于拼装类地面材料单元的宽度；

在目标定位精度小于光纤传感精度时，所述光纤结构包括冗余光纤，且所述冗余光纤的长度大于或等于光纤传感精度；

在所述拓扑类型为区块型时，所述光纤结构在每个区块内包括冗余光纤，且所述冗余光纤的长度大于或等于光纤传感精度；

在所述拓扑类型为区块型时，每个区块的尺寸小于或等于目标定位精度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述交叉型包括以下之一：单光纤带冗余交叉型、双光纤带冗余交叉型、单光纤无冗余交叉型、双光纤无冗余交叉型；

所述S型包括以下之一：单光纤带冗余S型、单光纤无冗余S型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述目标物体的二维坐标之前，所述方法还包括：

根据所述光纤结构的拓扑类型和拓扑参数，建立所述目标区域内的光纤参数与二维坐标的对应关系。

4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述光纤参数包括以下至少之一：光纤长度、光纤编号。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述目标物体的二维坐标之后，所述方法还包括：根据周期性得到的所述目标物体的多个二维坐标，确定所述目标物体的移动轨迹。

6.一种定位系统，其特征在于，包括：

光纤结构、数据获取模块以及数据处理模块；

其中，所述光纤结构连接所述数据获取模块，所述数据获取模块连接所述数据处理模块；

所述光纤结构包括一根或多根传感光纤，所述传感光纤按照以下之一拓扑类型部署在目标区域的二维平面内：交叉型、S型、区块型、井字型；

所述数据获取模块，用于获取目标物体在所述目标区域内移动时所述光纤结构所产生的信号数据；

所述数据处理模块，用于计算所述信号数据对应的光纤参数，并根据计算得到的所述光纤参数，查询预先建立的所述目标区域内的光纤参数与二维坐标的对应关系，确定所述目标物体的二维坐标；

其中，所述光纤结构满足以下至少一项要求：

所述光纤结构中任两行传感光纤之间的间距小于或等于目标定位精度；

所述光纤结构中任两行传感光纤之间的间距小于或等于拼装类地面材料单元的长度；

所述光纤结构中任两列传感光纤之间的间距小于或等于目标定位精度；

所述光纤结构中任两列传感光纤之间的间距小于或等于拼装类地面材料单元的宽度；

在目标定位精度小于光纤传感精度时，所述光纤结构包括冗余光纤，且所述冗余光纤的长度大于或等于光纤传感精度；

在所述拓扑类型为区块型时，所述光纤结构在每个区块内包括冗余光纤，且所述冗余光纤的长度大于或等于光纤传感精度；

在所述拓扑类型为区块型时，每个区块的尺寸小于或等于目标定位精度。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述数据获取模块，包括：光纤传感模块以及数据采集模块；所述光纤传感模块连接所述光纤结构，所述数据采集模块连接所述光纤传感模块以及所述数据处理模块；

所述光纤传感模块，用于监测所述目标物体在所述目标区域内移动时所述光纤结构所产生的振动信号；

所述数据采集模块，用于采集所述振动信号的信号数据。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：存储模块，连接所述数据处理模块，用于存储预先建立的所述目标区域内的光纤参数与二维坐标的对应关系。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述数据处理模块，还用于根据周期性得到的所述目标物体的多个二维坐标，确定所述目标物体的移动轨迹。

10.一种光纤结构，其特征在于，包括：一根或多根传感光纤，所述一根或多根传感光纤按照以下之一拓扑类型部署在目标区域的二维平面内：交叉型、S型、区块型、井字型；

其中，所述光纤结构满足以下至少一项要求：

所述光纤结构中任两行传感光纤之间的间距小于或等于目标定位精度；

所述光纤结构中任两行传感光纤之间的间距小于或等于拼装类地面材料单元的长度；

所述光纤结构中任两列传感光纤之间的间距小于或等于目标定位精度；

所述光纤结构中任两列传感光纤之间的间距小于或等于拼装类地面材料单元的宽度；

在目标定位精度小于光纤传感精度时，所述光纤结构包括冗余光纤，且所述冗余光纤的长度大于或等于光纤传感精度；

在所述拓扑类型为区块型时，所述光纤结构在每个区块内包括冗余光纤，且所述冗余光纤的长度大于或等于光纤传感精度；

在所述拓扑类型为区块型时，每个区块的尺寸小于或等于目标定位精度。

11.根据权利要求10所述的光纤结构，其特征在于，所述交叉型包括以下之一：单光纤带冗余交叉型、双光纤带冗余交叉型、单光纤无冗余交叉型、双光纤无冗余交叉型；所述S型包括以下之一：单光纤带冗余S型、单光纤无冗余S型。

12.一种定位设备，其特征在于，包括：光纤结构、光纤传感器、处理器以及存储器；所述光纤结构连接所述光纤传感器，所述光纤传感器连接所述处理器，所述处理器连接所述存储器；

其中，所述光纤结构包括一根或多根传感光纤，所述传感光纤按照以下之一拓扑类型部署在目标区域的二维平面内：交叉型、S型、区块型、井字型；

所述光纤传感器，用于获取目标物体在所述目标区域内移动时所述光纤结构所产生的信号数据，并传输所述信号数据给所述处理器；

所述存储器用于存储定位程序；所述定位程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的定位方法的步骤。

13.一种计算机可读介质，其特征在于，存储有定位程序，所述定位程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的定位方法的步骤。

Images