CN110798886B - 一种定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种定位方法及装置，获取定位系统中第一基站发送的探测信号到达目标的第一到达时刻及传输时长，以及定位系统中其他各基站发送的探测信号到达目标的各第二到达时刻；根据第一到达时刻及各第二到达时刻，确定第一基站与其他各基站发送的探测信号到达目标的时间差；根据传输时长及时间差，确定第一基站到目标的距离，及第一基站与其他各基站到目标的距离差；根据距离及各距离差，确定目标的位置信息。本发明实施例中，根据距离可以确定与第一基站的距离相等的多个位置点，基于第一基站与其他各基站到目标的距离差，从很多个与第一基站的距离相等的位置点中，筛选出个别位置点进行定位，从而提高了目标定位的准确度。

Description

一种定位方法及装置

技术领域

本发明涉及定位技术领域，特别是涉及一种定位方法及装置。

背景技术

目前，在定位技术中，全球卫星定位系统技术应用较为广泛，已经可以满足室外行人的服务需求，然而，在城市建筑密集区域以室内环境下，高楼等障碍物的遮挡使得卫星定位信号的传播受到阻碍，全球卫星定位系统在这些环境下无法得到精准的定位结果。

因此，基于无线信号进行定位的技术被提出，目标可以与一个基站进行通信，基站发送探测信号，记录下发送探测信号的发送时刻，目标在接收到探测信号后，立即回复响应信号，基站接收到响应信号，并记录下接收到响应信号的接收时刻，将接收时刻与发送时刻作差，得到的时间差即为一个信号从发出到返回的总时长，该总时长乘以空速再除以2即得到了基站与目标的距离，由于基站的位置往往是固定的，基于计算出的距离可以大致判断出目标的位置。

然而，在基站的空间范围内，实际有很多个位置点与该基站的距离相等，即基于计算出的距离所确定的目标的位置并不是唯一的，导致定位结果不准确。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种定位方法及装置，以提高目标定位的准确度。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种定位方法，该方法包括：

获取定位系统中第一基站发送的探测信号到达目标的第一到达时刻及传输时长，以及所述定位系统中除所述第一基站以外的其他各基站发送的探测信号到达所述目标的各第二到达时刻，其中，所述定位系统包括多个基站，所述第一基站为所述多个基站中与所述目标相互通信的基站；

根据所述第一到达时刻及所述各第二到达时刻，确定所述第一基站与所述其他各基站发送的探测信号到达所述目标的时间差；

根据所述传输时长，确定所述第一基站到所述目标的距离，并根据所述时间差，确定所述第一基站与所述其他各基站到所述目标的距离差；

根据所述距离及各距离差，确定所述目标的位置信息。

特别的，所述根据所述距离及各距离差，确定所述目标的位置信息，包括：

对所述各距离差进行线性化变换，得到线性化变换结果；

根据所述距离及所述线性化变换结果，构建第一线性化矩阵，所述第一线性化矩阵为：

其中，

(x,y)为所述目标的位置坐标，(x₀,y₀)为所述第一基站的位置坐标，(x_i,y_i)为所述其他各基站的位置坐标，d₀为根据所述传输时长确定的所述第一基站到所述目标的距离，r₀为所述第一基站和所述目标间的真实距离，x_i,0＝(x₀-x_i)为所述第一基站与所述其他各基站到所述目标的横坐标的差值，y_i,0＝(y₀-y_i)为所述第一基站与所述其他各基站到所述目标的纵坐标的差值，d_i,0为所述第一基站与所述其他各基站到所述目标的距离差，

为构建第一线性化矩阵的误差向量，i表示所述其他各基站中的第i个基站，i＝1,2,…M-1，M≥3，M为所述定位系统中所有基站的总数；

根据所述线性化矩阵，利用最小二乘法，计算所述目标的位置信息。

特别的，所述距离及所述距离差包括转换误差，所述转换误差为将时间数据转换为距离数据所产生的误差，所述时间数据包括所述传输时长及所述时间差，所述距离数据包括所述距离及所述距离差；

所述根据所述线性化矩阵，利用最小二乘法，计算所述目标的位置信息，包括：

根据所述线性化矩阵，利用最小二乘法，对所述目标进行初步定位，得到初步定位结果，所述初步定位结果包括所述目标的横纵坐标及所述目标到所述第一基站的距离；

获取所述定位系统中各基站的位置信息；

根据所述初步定位结果、所述各基站的位置信息及所述线性化矩阵，计算包含各转换误差的第一误差向量，并基于所述第一误差向量，确定关于所述目标的位置的第一加权矩阵，其中，所述第一误差向量为：

其中，

e₀为将所述传输时长转换为所述距离产生的误差，e_i为将所述时间差转换为所述距离差产生的误差，(x',y')为所述初步定位结果得到的所述目标的横纵坐标；

根据所述第一加权矩阵，利用最小二乘法，确定所述目标的位置信息。

特别的，所述根据所述第一加权矩阵，利用最小二乘法，确定所述目标的位置信息，包括：

根据所述第一加权矩阵，利用最小二乘法，对所述目标进行二次定位，得到二次定位结果，所述二次定位结果包括所述目标的横纵坐标及所述目标到所述第一基站的距离；

根据所述二次定位结果，构建第二线性化矩阵及所述目标的位置信息对角阵，所述第二线性化矩阵为：

ε＝h′-G′Δu

其中，

(x₀,y₀)为所述第一基站的位置坐标，r₀为所述第一基站和所述目标间的真实距离，e_x为所述目标实际位置的横坐标与所述二次定位结果得到的横坐标间的误差，e_y为所述目标实际位置的纵坐标与所述二次定位结果得到的纵坐标间的误差，e_r为r₀与所述二次定位结果得到的所述目标到所述第一基站的距离间的误差，ε为构建所述第二线性化矩阵的误差向量，

所述位置信息对角阵为：

其中，(x”,y”,r₀”)为所述二次定位结果得到的所述目标的横纵坐标及所述目标到所述第一基站的距离；

根据所述第二线性化矩阵及所述位置信息对角阵，利用最小二乘法，确定所述目标的位置信息。

特别的，所述基于所述第一误差向量及所述其他各基站的位置信息，确定关于所述目标的位置的第一加权矩阵，包括：

根据所述第一误差向量，计算所述第一误差向量的协方差矩阵，所述协方差矩阵为：

其中，

是获取所述传输时长的误差的方差，

是获取所述时间差的误差的方差，r_i表示所述其他各基站和所述目标间的真实距离；

对所述协方差矩阵进行运算，得到第一加权矩阵，所述第一加权矩阵为：

其中，k²为

与

的比值。

本发明实施例还提供一种定位装置，该装置包括：

获取模块，用于获取定位系统中第一基站发送的探测信号到达目标的第一到达时刻及传输时长，以及所述定位系统中除所述第一基站以外的其他各基站发送的探测信号到达所述目标的各第二到达时刻，其中，所述定位系统包括多个基站，所述第一基站为所述多个基站中与所述目标相互通信的基站；

第一确定模块，用于根据所述第一到达时刻及所述各第二到达时刻，确定所述第一基站与所述其他各基站发送的探测信号到达所述目标的时间差；

第二确定模块，用于根据所述传输时长，确定所述第一基站到所述目标的距离，并根据所述时间差，确定所述第一基站与所述其他各基站到所述目标的距离差；

定位模块，用于根据所述距离及各距离差，确定所述目标的位置信息。

特别的，所述定位模块，具体包括：

转换模块，用于对所述各距离差进行线性化变换，得到线性化变换结果；

构建模块，用于根据所述距离及所述线性化变换结果，构建第一线性化矩阵，所述第一线性化矩阵为：

其中，

(x,y)为所述目标的位置坐标，(x₀,y₀)为所述第一基站的位置坐标，(x_i,y_i)为所述其他各基站的位置坐标，d₀为根据所述传输时长确定的所述第一基站到所述目标的距离，r₀为所述第一基站和所述目标间的真实距离，x_i,0＝(x₀-x_i)为所述第一基站与所述其他各基站到所述目标的横坐标的差值，y_i,0＝(y₀-y_i)为所述第一基站与所述其他各基站到所述目标的纵坐标的差值，d_i,0为所述第一基站与所述其他各基站到所述目标的距离差，

为构建第一线性化矩阵的误差向量，i表示所述其他各基站中的第i个基站，i＝1,2,…M-1，M≥3，M为所述定位系统中所有基站的总数；

计算模块，用于根据所述线性化矩阵，利用最小二乘法，计算所述目标的位置信息。

特别的，所述距离及所述距离差包括转换误差，所述转换误差为将时间数据转换为距离数据所产生的误差，所述时间数据包括所述传输时长及所述时间差，所述距离数据包括所述距离及所述距离差；

所述计算模块，具体用于：

根据所述线性化矩阵，利用最小二乘法，对所述目标进行初步定位，得到初步定位结果，所述初步定位结果包括所述目标的横纵坐标及所述目标到所述第一基站的距离；

获取所述定位系统中各基站的位置信息；

根据所述初步定位结果、所述各基站的位置信息及所述线性化矩阵，计算包含各转换误差的第一误差向量，并基于所述第一误差向量，确定关于所述目标的位置的第一加权矩阵，其中，所述第一误差向量为：

其中，

e₀为将所述传输时长转换为所述距离产生的误差，e_i为将所述时间差转换为所述距离差产生的误差，(x',y')为所述初步定位结果得到的所述目标的横纵坐标；

根据所述第一加权矩阵，利用最小二乘法，确定所述目标的位置信息。

特别的，在所述根据所述第一加权矩阵，利用加权最小二乘法，确定所述目标的位置信息时，所述计算模块，具体用于：

根据所述第一加权矩阵，利用加权最小二乘法，对所述目标进行二次定位，得到二次定位结果，所述二次定位结果包括所述目标的横纵坐标及所述目标到所述第一基站的距离；

根据所述二次定位结果，构建第二线性化矩阵及所述目标的位置信息对角阵，所述第二线性化矩阵为：

ε＝h′-G′Δu

其中，

(x₀,y₀)为所述第一基站的位置坐标，r₀为所述第一基站和所述目标间的真实距离，e_x为所述目标实际位置的横坐标与所述二次定位结果得到的横坐标间的误差，e_y为所述目标实际位置的纵坐标与所述二次定位结果得到的纵坐标间的误差，e_r为r₀与所述二次定位结果得到的所述目标到所述第一基站的距离间的误差，ε为构建所述第二线性化矩阵的误差向量，

所述位置信息对角阵为：

其中，(x”,y”,r₀”)为所述二次定位结果得到的所述目标的横纵坐标及所述目标到所述第一基站的距离；

根据所述第二线性化矩阵及所述位置信息对角阵，利用最小二乘法，确定所述目标的位置信息。

特别的，在所述基于所述第一误差向量及所述其他各基站的位置信息，确定关于所述目标的位置的第一加权矩阵时，所述计算模块，具体用于：

根据所述第一误差向量，计算所述第一误差向量的协方差矩阵，所述协方差矩阵为：

其中，

是获取所述传输时长的误差的方差，

是获取所述时间差的误差的方差，r_i表示所述其他各基站和所述目标间的真实距离；

对所述协方差矩阵进行运算，得到第一加权矩阵，所述第一加权矩阵为：

其中，k²为

与

的比值。

本发明实施例提供一种定位方法及装置，获取定位系统中第一基站发出的探测信号到达目标的第一到达时刻及传输时长，以及定位系统中除第一基站以外的其他各基站发出的探测信号到达目标的各第二到达时刻，其中，定位系统包括多个基站，第一基站为多个基站中与目标相互通信的基站；根据第一到达时刻及各第二到达时刻，确定第一基站与其他各基站发出的探测信号到达目标的时间差；根据传输时长，确定第一基站到目标的距离，并根据时间差，确定第一基站与其他各基站到目标的距离差；根据距离及距离差，确定目标的位置。

本发明中利用定位系统中第一基站发出的探测信号到达目标的传输时长，确定第一基站到目标的距离，并利用第一基站发出的探测信号到达目标的第一到达时刻、其他各基站发出的探测信号到达目标的各第二到达时刻，确定第一基站与其他各基站发出的探测信号到达目标的时间差，并根据时间差得到第一基站与其他各基站到目标的距离差，然后根据距离和距离差，计算出目标的位置。应用本发明，根据距离可以确定与第一基站的距离相等的多个位置点，而不同的位置点与其余基站的距离是不同的，基于第一基站与其他各基站到目标的距离差，从很多个与第一基站的距离相等的位置点中，筛选出个别位置点进行定位，从而提高了目标定位的准确度。当然，实施本发明的任一产品或方法必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定位方法流程图。

图2为本发明实施例提供的一种定位装置结构示意图。

图3为本发明实施例提供的一种电子设备结构示意图。

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。

本发明实施例公开了一种定位方法及装置，以下分别进行详细说明。

参见图1，图1为本发明实施例提供的一种定位方法流程图，具体技术方案包括：

S101：获取定位系统中第一基站发送的探测信号到达目标的第一到达时刻及传输时长，以及定位系统中除第一基站以外的其他各基站发送的探测信号到达目标的各第二到达时刻，其中，定位系统包括多个基站，第一基站为多个基站中与目标相互通信的基站。

S102：根据第一到达时刻及各第二到达时刻，确定第一基站与其他各基站发送的探测信号到达目标的时间差。

S103：根据传输时长，确定第一基站到目标的距离，并根据时间差，确定第一基站与其他各基站到目标的距离差。

S104：根据距离及各距离差，确定目标的位置信息。

应用本发明，根据距离可以确定与第一基站的距离相等的多个位置点，而不同的位置点与其余基站的距离是不同的，基于第一基站与其他各基站到目标的距离差，从很多个与第一基站的距离相等的位置点中，筛选出个别位置点进行定位，从而提高了目标定位的准确度。

定位过程中目标可以接收到来自多个基站的探测信号，并且与其中的第一基站相互通信。第一基站发送探测信号，记录下发送探测信号的发送时刻，目标在接收到探测信号后，立即向第一基站回复响应信号，第一基站接收到响应信号，并记录下接收到响应信号的接收时刻，将接收时刻与发送时刻作差，得到的时间差即为一个信号从发出到返回的总时长，该总时长除以2即得到了第一基站发送的探测信号到达目标的传输时长。

目标在接收到第一基站发出的探测信号时，记录下第一到达时刻；在接收到定位系统中除第一基站以外的其他各基站发送的探测信号时，记录下各第二到达时刻；第一基站发送的探测信号到达目标的过程时间为传输时长，其他各基站发送的探测信号到达目标的过程时间为其他各传输时长，第一到达时刻与各第二到达时刻作差，得到传输时长与其他各传输时长间的时间差。

传输时长记作t₀，时间差记作t_i,0，c是无线信号在空气中的传播速度，传输时长乘以速度，得到第一基站到目标的空间距离，即距离。其他各基站与目标间的空间距离为其他各距离，时间差乘以速度，得到距离与其他各距离间的距离差。将距离记作d₀，将距离差记作d_i,0，则：

ct₀＝d₀

ct_i,0＝d_i,0

第一基站的位置表示为a₀＝(x₀,y₀)^T，其他各基站的位置表示为a_i＝(x_i,y_i)^T，i＝1,2,…M-1，M≥3，M为定位系统中所有基站的总数，目标的位置表示为u＝(x,y)^T，将传输时长转换为距离产生的误差记作e₀，将时间差转换为距离差产生的误差记作e_i，则用位置坐标表示距离和距离差，可以构建定位方程组：

特别的，S104具体可以包括：

对各距离差进行线性化变换，得到线性化变换结果；

根据距离及线性化变换结果，构建第一线性化矩阵，第一线性化矩阵为：

其中，

(x,y)为目标的位置坐标，(x₀,y₀)为第一基站的位置坐标，(x_i,y_i)为其他各基站的位置坐标，d₀为根据传输时长确定的第一基站到目标的距离，r₀为第一基站和目标间的真实距离，x_i,0＝(x₀-x_i)为第一基站与其他各基站到目标的横坐标的差值，y_i,0＝(y₀-y_i)为第一基站与其他各基站到目标的纵坐标的差值，d_i,0为第一基站与其他各基站到目标的距离差，

为构建第一线性化矩阵的误差向量，i表示其他各基站中的第i个基站，i＝1,2,…M-1，M≥3，M为定位系统中所有基站的总数；

根据线性化矩阵，利用最小二乘法，计算目标的位置信息。

对定位方程组中表示距离差的等式进行线性化变化：

对线性化变化的等式进行简化，可以的到：

其中，r_i,0＝(d_i,0-e_i)，

根据简化后的等式，将定位方程组变换为矩阵形式，即为：

特别的，距离及距离差包括转换误差，转换误差为将时间数据转换为距离数据所产生的误差，时间数据包括传输时长及时间差，距离数据包括距离及距离差；

根据线性化矩阵，利用最小二乘法，计算目标的位置信息，包括：

根据线性化矩阵，利用最小二乘法，对目标进行初步定位，得到初步定位结果，初步定位结果包括目标的横纵坐标及目标到所述第一基站的距离；

获取定位系统中各基站的位置信息；

根据初步定位结果、各基站的位置信息及线性化矩阵，计算包含各转换误差的第一误差向量，并基于第一误差向量，确定关于目标的位置的第一加权矩阵，其中，第一误差向量为：

其中，

e₀为将传输时长转换为距离产生的误差，e_i为将时间差转换为距离差产生的误差，(x',y')为初步定位结果得到的所述目标的横纵坐标；

根据第一加权矩阵，利用最小二乘法，确定目标的位置信息。

假设

向量中各项相同，则根据Gw＝h，使用线性最小二乘可以求得初步定位结果w'＝(x',y',r₀')^T，x'、y'、r₀'分别为初步定位结果得到的目标的横纵坐标及目标到所述第一基站的距离，求解w'的过程为：

w'＝(G^TG)^-1G^Th

转换误差包括e₀和e_i，将初步定位结果w'带入到

中，计算第一误差向量

其中：

这里，e₀与e_i是不相关的。然后，根据第一误差向量，确定关于目标的位置的第一加权矩阵W，根据第一加权矩阵，确定目标的位置信息。

特别的，根据第一加权矩阵，利用最小二乘法，确定目标的位置信息，包括：

根据第一加权矩阵，利用最小二乘法，对目标进行二次定位，得到二次定位结果，二次定位结果包括目标的横纵坐标及目标到第一基站的距离；

根据二次定位结果，构建第二线性化矩阵及目标的位置信息对角阵，第二线性化矩阵为：

ε＝h′-G′Δu

其中，

(x₀,y₀)为第一基站的位置坐标，r₀为第一基站和目标间的真实距离，e_x为目标实际位置的横坐标与二次定位结果得到的横坐标间的误差，e_y为目标实际位置的纵坐标与二次定位结果得到的纵坐标间的误差，e_r为r₀与二次定位结果得到的目标到第一基站的距离间的误差，ε为构建第二线性化矩阵的误差向量，所述位置信息对角阵为：

其中，(x”,y”,r₀”)为二次定位结果得到的目标的横纵坐标及目标到第一基站的距离；

根据第二线性化矩阵及位置信息对角阵，利用最小二乘法，确定目标的位置信息。

即，根据第一加权矩阵W和矩阵关系式

使用加权最小二乘得到二次定位结果w”＝(x”,y”,r₀”)^T，x”、y”、r₀”分别为二次定位结果得到的目标的横纵坐标及目标到所述第一基站的距离，求解w”的过程为：

w”＝(G^TWG)^-1G^TWh

根据二次定位结果，带入x、y与r₀的约束关系，构建第二线性化矩阵：

ε＝h′-G′Δu

其中，

并构建目标的位置信息对角阵：

根据第二线性化矩阵及位置信息对角阵，利用加权最小二乘法，求解Δu，求解过程为：

根据Δu确定目标的位置信息：

由此，可以计算出关于位置信息的两个结果s₁、s₂，从s₁、s₂中确定距离二次定位结果得到的目标点(x”,y”)较近的一个为最终定位结果u。

特别的，基于第一误差向量及其他各基站的位置信息，确定关于目标的位置的第一加权矩阵，包括：

根据第一误差向量，计算第一误差向量的协方差矩阵，协方差矩阵为：

其中，

是获取传输时长的误差的方差，

是获取时间差的误差的方差，r_i表示其他各基站和目标间的真实距离；

对协方差矩阵进行运算，得到第一加权矩阵，第一加权矩阵为：

其中，k²为

与

的比值。

这里对协方差矩阵进行运算为，协方差矩阵除以

然后做逆运算。

与

的比值k²为已知量，k的值是在定位之前利用统计方法得到的。

本发明实施例还提供一种定位装置，参见图2，该装置包括获取模块210、第一确定模块220、第二确定模块230、定位模块240，其中：

获取模块210，用于获取定位系统中第一基站发送的探测信号到达目标的第一到达时刻及传输时长，以及定位系统中除第一基站以外的其他各基站发送的探测信号到达目标的各第二到达时刻，其中，定位系统包括多个基站，第一基站为多个基站中与目标相互通信的基站。

第一确定模块220，用于根据第一到达时刻及各第二到达时刻，确定第一基站与其他各基站发送的探测信号到达目标的时间差。

第二确定模块230，用于根据传输时长，确定第一基站到目标的距离，并根据时间差，确定第一基站与其他各基站到目标的距离差。

定位模块240，用于根据距离及各距离差，确定目标的位置信息。

特别的，定位模块240，具体可以包括：

转换模块2401，用于对各距离差进行线性化变换，得到线性化变换结果；

构建模块2402，用于根据距离及线性化变换结果，构建第一线性化矩阵，第一线性化矩阵为：

其中，

(x,y)为目标的位置坐标，(x₀,y₀)为第一基站的位置坐标，(x_i,y_i)为其他各基站的位置坐标，d₀为根据传输时长确定的第一基站到目标的距离，r₀为第一基站和目标间的真实距离，x_i,0＝(x₀-x_i)为第一基站与其他各基站到目标的横坐标的差值，y_i,0＝(y₀-y_i)为第一基站与其他各基站到目标的纵坐标的差值，d_i,0为第一基站与其他各基站到目标的距离差，

为构建第一线性化矩阵的误差向量，i表示其他各基站中的第i个基站，i＝1,2,…M-1，M≥3，M为定位系统中所有基站的总数；

计算模块2403，用于根据线性化矩阵，利用最小二乘法，计算目标的位置信息。

特别的，距离及距离差包括转换误差，转换误差为将时间数据转换为距离数据所产生的误差，时间数据包括传输时长及时间差，距离数据包括距离及距离差；

计算模块2403，具体可以用于：

根据线性化矩阵，利用最小二乘法，对目标进行初步定位，得到初步定位结果，初步定位结果包括目标的横纵坐标及目标到所述第一基站的距离；

获取定位系统中各基站的位置信息；

根据初步定位结果、各基站的位置信息及线性化矩阵，计算包含各转换误差的第一误差向量，并基于第一误差向量，确定关于目标的位置的第一加权矩阵，其中，第一误差向量为：

其中，

e₀为将传输时长转换为距离产生的误差，e_i为将时间差转换为距离差产生的误差，(x',y')为初步定位结果得到的所述目标的横纵坐标；

根据第一加权矩阵，利用最小二乘法，确定目标的位置信息。

特别的，在根据第一加权矩阵，利用最小二乘法，确定目标的位置信息时，计算模块2403，具体可以用于：

根据第一加权矩阵，利用最小二乘法，对目标进行二次定位，得到二次定位结果，二次定位结果包括目标的横纵坐标及目标到第一基站的距离；

根据二次定位结果，构建第二线性化矩阵及目标的位置信息对角阵，第二线性化矩阵为：

ε＝h′-G′Δu

其中，

(x₀,y₀)为第一基站的位置坐标，r₀为第一基站和目标间的真实距离，e_x为目标实际位置的横坐标与二次定位结果得到的横坐标间的误差，e_y为目标实际位置的纵坐标与二次定位结果得到的纵坐标间的误差，e_r为r₀与二次定位结果得到的目标到第一基站的距离间的误差，ε为构建第二线性化矩阵的误差向量，所述位置信息对角阵为：

其中，(x”,y”,r₀”)为二次定位结果得到的目标的横纵坐标及目标到第一基站的距离；

根据第二线性化矩阵及位置信息对角阵，利用最小二乘法，确定目标的位置信息。

特别的，在基于第一误差向量及其他各基站的位置信息，确定关于目标的位置的第一加权矩阵时，计算模块2403，具体可以用于：

根据第一误差向量，计算第一误差向量的协方差矩阵，协方差矩阵为：

其中，

是获取传输时长的误差的方差，

是获取时间差的误差的方差，r_i表示其他各基站和目标间的真实距离；

对协方差矩阵进行运算，得到第一加权矩阵，第一加权矩阵为：

其中，k²为

与

的比值。

应用本发明，根据距离可以确定与第一基站的距离相等的多个位置点，而不同的位置点与其余基站的距离是不同的，基于第一基站与其他各基站到目标的距离差，从很多个与第一基站的距离相等的位置点中，筛选出个别位置点进行定位，从而提高了目标定位的准确度。

本发明实施例还提供了一种电子设备，如图3所示，包括处理器301、通信接口302、存储器303和通信总线304，其中，处理器301，通信接口302，存储器303通过通信总线304完成相互间的通信，

存储器303，用于存放计算机程序；

处理器301，用于执行存储器303上所存放的程序时，实现如下步骤：

获取定位系统中第一基站发送的探测信号到达目标的第一到达时刻及传输时长，以及定位系统中除第一基站以外的其他各基站发送的探测信号到达目标的各第二到达时刻，其中，定位系统包括多个基站，第一基站为多个基站中与目标相互通信的基站；

根据第一到达时刻及各第二到达时刻，确定第一基站与其他各基站发送的探测信号到达目标的时间差；

根据传输时长，确定第一基站到目标的距离，并根据时间差，确定第一基站与其他各基站到目标的距离差；

根据距离及各距离差，确定目标的位置信息。

上述电子设备提到的通信总线可以是PCI(Peripheral ComponentInterconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(Extended Industry StandardArchitecture，扩展工业标准结构)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。

存储器可以包括RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)，也可以包括NVM(Non-Volatile Memory，非易失性存储器)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。

上述的处理器可以是通用处理器，包括CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、NP(Network Processor，网络处理器)等；还可以是DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)、FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)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。

本实施例中，处理器301通过读取存储器303中存储的机器可执行指令，被机器可执行指令促使能够实现：获取定位系统中第一基站发送的探测信号到达目标的第一到达时刻及传输时长，以及定位系统中除第一基站以外的其他各基站发送的探测信号到达目标的各第二到达时刻，其中，定位系统包括多个基站，第一基站为多个基站中与目标相互通信的基站；根据第一到达时刻及各第二到达时刻，确定第一基站与其他各基站发送的探测信号到达目标的时间差；根据传输时长，确定第一基站到目标的距离，并根据时间差，确定第一基站与其他各基站到目标的距离差；根据距离及各距离差，确定目标的位置信息。本发明实施例中，根据距离可以确定与第一基站的距离相等的多个位置点，而不同的位置点与其余基站的距离是不同的，基于第一基站与其他各基站到目标的距离差，从很多个与第一基站的距离相等的位置点中，筛选出个别位置点进行定位，从而提高了目标定位的准确度。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其中计算机可读存储介质内存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时至少实现如下步骤：

获取定位系统中第一基站发送的探测信号到达目标的第一到达时刻及传输时长，以及定位系统中除第一基站以外的其他各基站发送的探测信号到达目标的各第二到达时刻，其中，定位系统包括多个基站，第一基站为多个基站中与目标相互通信的基站；

根据第一到达时刻及各第二到达时刻，确定第一基站与其他各基站发送的探测信号到达目标的时间差；

根据传输时长，确定第一基站到目标的距离，并根据时间差，确定第一基站与其他各基站到目标的距离差；

根据距离及各距离差，确定目标的位置信息。

本实施例中，机器可读存储介质在运行时执行本发明实施例所提供的方法的计算机程序，因此能够实现：获取定位系统中第一基站发送的探测信号到达目标的第一到达时刻及传输时长，以及定位系统中除第一基站以外的其他各基站发送的探测信号到达目标的各第二到达时刻，其中，定位系统包括多个基站，第一基站为多个基站中与目标相互通信的基站；根据第一到达时刻及各第二到达时刻，确定第一基站与其他各基站发送的探测信号到达目标的时间差；根据传输时长，确定第一基站到目标的距离，并根据时间差，确定第一基站与其他各基站到目标的距离差；根据距离及各距离差，确定目标的位置信息。本发明实施例中，根据距离可以确定与第一基站的距离相等的多个位置点，而不同的位置点与其余基站的距离是不同的，基于第一基站与其他各基站到目标的距离差，从很多个与第一基站的距离相等的位置点中，筛选出个别位置点进行定位，从而提高了目标定位的准确度。

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，对于装置、电子设备和计算机可读存储介质实施例而言，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)

1.一种目标定位方法，其特征在于，所述方法包括：

获取定位系统中第一基站发送的探测信号到达目标的第一到达时刻及传输时长，以及所述定位系统中除所述第一基站以外的其他各基站发送的探测信号到达所述目标的各第二到达时刻，其中，所述定位系统包括多个基站，所述第一基站为所述多个基站中与所述目标相互通信的基站；

根据所述第一到达时刻及所述各第二到达时刻，确定所述第一基站与所述其他各基站发送的探测信号到达所述目标的时间差；

根据所述传输时长，确定所述第一基站到所述目标的距离，并根据所述时间差，确定所述第一基站与所述其他各基站到所述目标的距离差；

根据所述距离及各距离差，确定所述目标的位置信息；

所述根据所述距离及各距离差，确定所述目标的位置信息，包括：

对所述各距离差进行线性化变换，得到线性化变换结果；

根据所述距离及所述线性化变换结果，构建第一线性化矩阵，所述第一线性化矩阵为：

其中，

(x,y)为所述目标的位置坐标，(x₀,y₀)为所述第一基站的位置坐标，(x_i,y_i)为所述其他各基站的位置坐标，d₀为根据所述传输时长确定的所述第一基站到所述目标的距离，r₀为所述第一基站和所述目标间的真实距离，x_i,0＝(x₀-x_i)为所述第一基站与所述其他各基站到所述目标的横坐标的差值，y_i,0＝(y₀-y_i)为所述第一基站与所述其他各基站到所述目标的纵坐标的差值，d_i,0为所述第一基站与所述其他各基站到所述目标的距离差，

为构建第一线性化矩阵的误差向量，i表示所述其他各基站中的第i个基站，i＝1,2,…M-1，M≥3，M为所述定位系统中所有基站的总数；

根据所述线性化矩阵，利用最小二乘法，计算所述目标的位置信息；

所述对所述各距离差进行线性化变换，得到线性化变换结果；根据所述距离及所述线性化变换结果，构建第一线性化矩阵，包括：

对定位方程组中表示距离差的等式进行线性化变化：

对线性化变化的等式进行简化，可以的到：

其中，r_i,0＝(d_i,0-e_i)，

e_i为将时间差转换为距离差产生的误差；

根据简化后的等式，将定位方程组变换为矩阵形式。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述距离及所述距离差包括转换误差，所述转换误差为将时间数据转换为距离数据所产生的误差，所述时间数据包括所述传输时长及所述时间差，所述距离数据包括所述距离及所述距离差；

所述根据所述线性化矩阵，利用最小二乘法，计算所述目标的位置信息，包括：

根据所述线性化矩阵，利用最小二乘法，对所述目标进行初步定位，得到初步定位结果，所述初步定位结果包括所述目标的横纵坐标及所述目标到所述第一基站的距离；

获取所述定位系统中各基站的位置信息；

根据所述初步定位结果、所述各基站的位置信息及所述线性化矩阵，计算包含各转换误差的第一误差向量，并基于所述第一误差向量，确定关于所述目标的位置的第一加权矩阵，其中，所述第一误差向量为：

其中，

e₀为将所述传输时长转换为所述距离产生的误差，e_i为将所述时间差转换为所述距离差产生的误差，(x',y')为所述初步定位结果得到的所述目标的横纵坐标；

根据所述第一加权矩阵，利用最小二乘法，确定所述目标的位置信息。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一加权矩阵，利用最小二乘法，确定所述目标的位置信息，包括：

根据所述第一加权矩阵，利用最小二乘法，对所述目标进行二次定位，得到二次定位结果，所述二次定位结果包括所述目标的横纵坐标及所述目标到所述第一基站的距离；

根据所述二次定位结果，构建第二线性化矩阵及所述目标的位置信息对角阵，所述第二线性化矩阵为：

ε＝h′-G′Δu

其中，

e_x为所述目标实际位置的横坐标与所述二次定位结果得到的横坐标间的误差，

e_y为所述目标实际位置的纵坐标与所述二次定位结果得到的纵坐标间的误差，

e_r为r₀与所述二次定位结果得到的所述目标到所述第一基站的距离间的误差，

ε为构建所述第二线性化矩阵的误差向量，

所述位置信息对角阵为：

其中，(x”,y”,r₀”)为所述二次定位结果得到的所述目标的横纵坐标及所述目标到所述第一基站的距离；

根据所述第二线性化矩阵及所述位置信息对角阵，利用最小二乘法，确定所述目标的位置信息。

4.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述基于所述第一误差向量，确定关于所述目标的位置的第一加权矩阵，包括：

根据所述第一误差向量，计算所述第一误差向量的协方差矩阵，所述协方差矩阵为：

其中，

是获取所述传输时长的误差的方差，

是获取所述时间差的误差的方差，r_i表示所述其他各基站和所述目标间的真实距离；

对所述协方差矩阵进行运算，得到第一加权矩阵，所述第一加权矩阵为：

其中，k²为

与

的比值。

5.一种定位装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，用于获取定位系统中第一基站发送的探测信号到达目标的第一到达时刻及传输时长，以及所述定位系统中除所述第一基站以外的其他各基站发送的探测信号到达所述目标的各第二到达时刻，其中，所述定位系统包括多个基站，所述第一基站为所述多个基站中与所述目标相互通信的基站；

第一确定模块，用于根据所述第一到达时刻及所述各第二到达时刻，确定所述第一基站与所述其他各基站发送的探测信号到达所述目标的时间差；

第二确定模块，用于根据所述传输时长，确定所述第一基站到所述目标的距离，并根据所述时间差，确定所述第一基站与所述其他各基站到所述目标的距离差；

定位模块，用于根据所述距离及各距离差，确定所述目标的位置信息；

所述定位模块，具体包括：

转换模块，用于对所述各距离差进行线性化变换，得到线性化变换结果；

构建模块，用于根据所述距离及所述线性化变换结果，构建第一线性化矩阵，所述第一线性化矩阵为：

其中，

(x,y)为所述目标的位置坐标，(x₀,y₀)为所述第一基站的位置坐标，(x_i,y_i)为所述其他各基站的位置坐标，d₀为根据所述传输时长确定的所述第一基站到所述目标的距离，r₀为所述第一基站和所述目标间的真实距离，x_i,0＝(x₀-x_i)为所述第一基站与所述其他各基站到所述目标的横坐标的差值，y_i,0＝(y₀-y_i)为所述第一基站与所述其他各基站到所述目标的纵坐标的差值，d_i,0为所述第一基站与所述其他各基站到所述目标的距离差，

为构建第一线性化矩阵的误差向量，i表示所述其他各基站中的第i个基站，i＝1,2,…M-1，M≥3，M为所述定位系统中所有基站的总数；

计算模块，用于根据所述线性化矩阵，利用最小二乘法，计算所述目标的位置信息；

所述构建模块，具体用于：

对定位方程组中表示距离差的等式进行线性化变化：

对线性化变化的等式进行简化，可以的到：

其中，r_i,0＝(d_i,0-e_i)，

e_i为将时间差转换为距离差产生的误差；

根据简化后的等式，将定位方程组变换为矩阵形式。

6.根据权利要求5所述装置，其特征在于，所述距离及所述距离差包括转换误差，所述转换误差为将时间数据转换为距离数据所产生的误差，所述时间数据包括所述传输时长及所述时间差，所述距离数据包括所述距离及所述距离差；

所述计算模块，具体用于：

根据所述线性化矩阵，利用最小二乘法，对所述目标进行初步定位，得到初步定位结果，所述初步定位结果包括所述目标的横纵坐标及所述目标到所述第一基站的距离；

获取所述定位系统中各基站的位置信息；

根据所述初步定位结果、所述各基站的位置信息及所述线性化矩阵，计算包含各转换误差的第一误差向量，并基于所述第一误差向量，确定关于所述目标的位置的第一加权矩阵，其中，所述第一误差向量为：

其中，

e₀为将所述传输时长转换为所述距离产生的误差，e_i为将所述时间差转换为所述距离差产生的误差，(x',y')为所述初步定位结果得到的所述目标的横纵坐标；

根据所述第一加权矩阵，利用最小二乘法，确定所述目标的位置信息。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在所述根据所述第一加权矩阵，利用最小二乘法，确定所述目标的位置信息时，所述计算模块，具体用于：

根据所述第一加权矩阵，利用最小二乘法，对所述目标进行二次定位，得到二次定位结果，所述二次定位结果包括所述目标的横纵坐标及所述目标到所述第一基站的距离；

根据所述二次定位结果，构建第二线性化矩阵及所述目标的位置信息对角阵，所述第二线性化矩阵为：

ε＝h′-G′Δu

其中，

e_x为所述目标实际位置的横坐标与所述二次定位结果得到的横坐标间的误差，

e_y为所述目标实际位置的纵坐标与所述二次定位结果得到的纵坐标间的误差，

e_r为r₀与所述二次定位结果得到的所述目标到所述第一基站的距离间的误差，

ε为构建所述第二线性化矩阵的误差向量，

所述位置信息对角阵为：

其中，(x”,y”,r₀”)为所述二次定位结果得到的所述目标的横纵坐标及所述目标到所述第一基站的距离；

根据所述第二线性化矩阵及所述位置信息对角阵，利用最小二乘法，确定所述目标的位置信息。

8.根据权利要求6所述装置，其特征在于，在所述基于所述第一误差向量，确定关于所述目标的位置的第一加权矩阵时，所述计算模块，具体用于：

根据所述第一误差向量，计算所述第一误差向量的协方差矩阵，所述协方差矩阵为：

其中，

是获取所述传输时长的误差的方差，

是获取所述时间差的误差的方差，r_i表示所述其他各基站和所述目标间的真实距离；

对所述协方差矩阵进行运算，得到第一加权矩阵，所述第一加权矩阵为：

其中，k²为

与

的比值。

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