CN111102979B - 一种访问可控的室内定位方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无线电导航领域，公开一种访问可控的室内定位方法，包括已知卫星导航信号无法有效覆盖的区域内的N个位置Pi，根据访问控制需求，对位置信息进行加扰算法形成位置P′i，Pi与P′i存在映射关系；在每个位置通过卫星导航信号模拟设备发射与位置P′i对应的卫星导航信号；卫星导航接收终端接收所述导航信号获取定位信息，授权用户根据该定位信息和去扰算法获取真实位置Pi实现位置服务，非授权用户无授权信息，只能得到扰动后的位置信息，与真实位置存在差异，无法提供正常服务。通过本发明可以有效解决卫星导航信号无法覆盖的区域定位的问题，并实现对用户获取准确位置信息的控制。
Description
技术领域
本发明涉及无线电导航领域，尤其涉及一种访问可控的室内定位方法及系统。
背景技术
位置服务已经深入到人们生活中的方方面面，成为人们生活必不可少的一部分。但是室内导航还处在不断的发展和普及之中，包括WiFi、蓝牙、UWB、伪卫星等，所有方法均需要在室内建设大量的发射站为用户提供参考信息，基础建设投入巨大，且通常情况下无法限制用户对数据的获取，从而无法建立起有效的商业模式。
此外上述室内导航技术均需要用户分配新的用户设备或用户对原有设备进行操作，需要改变用户的使用习惯，从而带来推广上的困难。
如何控制用户的数据获取建立有效的商业模式、安全可控模式，并在不改变用户使用习惯成为当前室内导航亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种在传统卫星导航信号无法有效覆盖区域、通过预先获取需要位置服务区域的位置信息，并根据访问控制需求，对所述位置信息进行加扰处理后通过卫星导航信号模拟设备进行播发，用户通过卫星导航接收设备完成信号及去扰算法获取最终真实信息，本方法无需新增用户设备并可实现用户对位置信息获取的控制。
本发明提供一种访问可控的室内定位方法，包括以下步骤：
一种访问可控的室内定位方法，
S1：位置信息加扰：已知卫星导航信号无法有效覆盖区域内的N个真实位置Pi(i＝1,…,N,N≥1)，根据访问控制需求，对位置信息进行加扰算法形成加扰位置P′i(i＝1,…,N,N≥1)，Pi与P′i存在映射关系；
S2：信号生成：通过卫星导航信号模拟设备，基于设置的时间信息和导航电文信息、频率基准生成加扰位置P′i对应的卫星导航模拟信号并发射；
S3：位置信息去扰：卫星导航接收终端接收所述卫星导航模拟信号完成定位输出位置P"，将所述P"作为去扰算法的输入，解析真实位置Pi，实现定位。
进一步地，在S1步骤中，所述加扰位置P′i与真实位置Pi不一致，真实位置Pi及加扰位置P′i均为三维位置。
进一步地，在S1步骤中，包括控制位置信息加扰的开启或关闭，及随机控制加扰位置P′i与真实位置Pi的偏差。
进一步地，在S2步骤中，所述时间信息、导航电文信息、频率基准与真实卫星导航系统保持一致或者自行设定。
进一步地，在S2步骤中，卫星导航信号模拟设备模拟生成至少一个加扰位置P′i的卫星导航模拟信号，当一台卫星导航模拟设备无法满足N个加扰位置P′i信号的需求时，配置M台(M≤N)卫星导航信号模拟设备，所述M台卫星导航信号模拟设备之间通过有线或无线方式完成时间和/或数据同步。
进一步地，在S3步骤中，所述卫星导航接收终端接收所述卫星导航模拟信号完成定位后输出位置P"≠P′i(i＝1,…,N,N≥1)，确定与P"最相似的位置P′k,k∈[1,N]，对P′k去除扰动得到Pk或者根据P′k与Pk的映射关系得到Pk，从而实现准确定位。
本发明还提供一种访问可控的室内定位系统，所述可控室内定位系统包括数据扰动模块、导航信号发射模块、卫星导航信号接收模块、基于位置的应用程序、用户身份认证模块、去扰模块组成；所述数据扰动模块和导航信号发生模块构成系统的信号发射端，其中数据扰动模块负责对真实位置的加扰控制，包括加扰算法的开启或关闭、扰动的大小，导航信号发生模块接收来自数据扰动模块的位置信息，生成卫星导航信号，根据服务区域的大小，包含至少一台卫星导航信号模拟设备；所述卫星导航信号接收模块和基于位置的应用程序构成系统的用户端，其中卫星导航信号接收模块负责完成卫星导航信号的接收并实现定位，基于位置的应用程序基于位置完成相应的功能；所述用户身份认证模块和去扰模块构成系统的服务端，其中用户身份认证模块确定用户是否得到授权，去扰模块对授权用户输出的位置信息进行去扰得到准确位置信息，并提供给用户端。
通过对用户访问进行可控管理，不会造成真实位置数据的非法取用，也有效控制了数据处理设备的访问数量，有效建立位置数据安全可控的商业模式，用户通过卫星导航接收机接收所述导航信号获取定位信息，授权用户根据该定位信息和去扰算法获取真实位置Pi实现位置服务，非授权用户无授权信息，只能得到扰动后的位置信息，与真实位置存在差异，无法提供正常服务。通过本发明可以有效解决卫星导航信号无法覆盖的区域定位的问题，并实现对用户获取准确位置信息的控制。
附图说明
图1为本发明一种实施示例的所示的方法流程示意图；
图2为本发明一种实施示例的所示的方法流程示意图；
图3为本发明一种实施示例的系统示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，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。
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
本发明中的一种访问可控的室内定位方法，包括以下步骤：
S1：位置信息加扰：已知卫星导航信号无法有效覆盖区域内的N个真实位置Pi(i＝1,…,N,N≥1)，根据访问控制需求，对位置信息进行加扰处理形成加扰位置P′i(i＝1,…,N,N≥1)，Pi与P′i存在映射关系；
S2：信号生成：通过卫星导航信号模拟设备，基于设置的时间信息和导航电文信息、频率基准生成加扰位置P′i对应的卫星导航模拟信号并发射；
S3：位置信息去扰：卫星导航接收终端接收所述卫星导航模拟信号完成定位输出位置P"，将所述P"作为去扰算法的输入，解析真实位置Pi，实现定位。
本实施例中，卫星导航模拟信号，可以通过安装在Pi位置或其附近位置的发射装置发射，也可以通过卫星导航信号模拟设备的发射模块进行发射；卫星导航接收终端接收卫星导航模拟信号完成定位输出位置P"，若用户访问通过，卫星导航接收终端接收所述卫星导航模拟信号完成定位输出位置P"，将所述P"作为去扰算法的输入，解析真实位置Pi，实现定位。通过对用户访问进行可控管理，不会造成真实位置数据的非法取用，也有效控制了数据处理设备的访问数量，有效建立位置数据安全可控的商业模式。
在本实施例中，在S1步骤中，所述加扰处理使所述加扰位置P′i与真实位置Pi不一致，真实位置Pi及加扰位置P′i均为三维位置。也可以说为三维位置坐标，让授权用户获取真实位置坐标。
优选地，在S1步骤中，还包括随机控制加扰位置P′i与真实位置Pi的偏差。可关闭或者开启加扰算法，以及控制位置P′i与真实位置Pi不一致偏差的大小，即控制扰动大小。
在本实施例中，在S2步骤中，卫星导航信号模拟设备也称为卫星导航信号仿真设备，其模拟输出的卫星导航信号与真实卫星导航系统兼容一致，卫星导航设备接收至少一个卫星导航模拟设备发射的信号即可实现定位和/或测速和/或授时；卫星导航信号模拟设备所使用的时间信息、导航电文信息、频率基准可与真实系统保持一致或者自行设定。
在本实施例中，在S2步骤中，卫星导航信号模拟设备可以模拟生成至少一个位置的卫星导航信号，当一台卫星导航模拟设备无法满足N个位置信号的需求时，可以配置M台(M≤N)卫星导航信号模拟设备，所有M台卫星导航模拟之间通过有线或无线方式完成时间和/或数据同步。
进一步地，在S3步骤中，由于存在系统及处理误差，通常卫星导航接收设备定位后输出的位置P"≠P′i(i＝1,…,N,N≥1)，去扰算法首先按照设定的准则确定与P"最相似的位置P′k,k∈[1,N]，P"最相似的位置P′k,k∈[1,N]的准则，包括但不限于两点间三维距离最近，两点间水平距离最近，两点间高程误差最小；然后根据加扰的逆算法去除扰动得到Pk或者根据P′k与Pk的映射关系得到Pk，从而实现准确定位；未授权用户由于无法获取去扰算法，仅能获取位置P"，无法得到Pk，从而无法获得准确的位置服务。
工作原理具体由图1所示本发明方法流程示意图，本发明提供一种访问可控的室内定位方法，包括以下流程：
S1：已知卫星导航信号无法提供服务区域内某点的真实位置P；
S2：判断是否需要对用户访问位置信息进行控制，如果是，则执行S3.1～S3.4步骤，否则执行S4.1～S4.2步骤；
当需要对用户访问位置信息进行控制时，执行以下步骤：
S3.1：对真实位置P进行加扰处理形成位置P'，P与P'存在映射关系；
S3.2：安装在真实位置P或其附近的卫星导航信号模拟设备以P'为目标位置产生卫星导航信号；
S3.3：卫星导航信号接收终端接收卫星导航信号模拟设备发射的卫星导航信号，输出定位结果P"；
S3.4：将定位结果P"输入去扰算法得到真实位置P。
系统会对定位结果P"输入去扰算法得到真实位置P，即有访问权限的用户就会得到真实位置P。
当不需要对用户访问位置信息进行控制时，执行以下步骤：
S4.1：安装在真实位置P或其附近的卫星导航信号模拟设备以P为目标位置产生卫星导航信号；
S4.2：卫星导航信号接收终端接收卫星导航信号模拟设备发射的卫星导航模拟信号，输出定位结果P。
图2为本发明一种实施示例的所示的方法实施示意图，在卫星导航无法提供服务的区域内，已知n个位置Pi(i＝1,…,n,n≥1)，在每个点或其附近安装卫星导航信号模拟设备并发射信号；若存在访问控制的需求，则对位置信息Pi进行扰动得到P′i，卫星导航信号模拟设备发射的信号体现的信息为P′i，卫星导航信号接收设备接收后得到的位置信息P"为P′i的近似值，无法获得准确的位置，从而无法获取位置服务，已授权用户通过去扰算法可获得准确位置；若无访问控制的需求，则位置Pi对应的卫星导航信号模拟设备发射的信号体现的信息位为Pi，卫星导航信号接收设备接收信号即可直接获取服务。
如图3所示，一种访问可控的室内定位系统，其特征在于：所述室内定位系统包括数据扰动模块、导航信号发射模块、卫星导航信号接收模块、基于位置的应用程序、用户身份认证模块、去扰模块组成；所述数据扰动模块和导航信号发射模块构成系统的信号发射端，其中数据扰动模块对真实位置的加扰控制，包括加扰的开启或关闭、扰动的大小，导航信号发射模块接收来自数据扰动模块的位置信息，生成卫星导航信号，根据服务区域的大小，包含至少一台卫星导航信号模拟设备；所述卫星导航信号接收模块和基于位置的应用程序构成系统的用户端，其中卫星导航信号接收模块完成卫星导航信号的接收并实现定位，基于位置的应用程序基于位置完成相应的功能；所述用户身份认证模块和去扰模块构成系统的服务端，其中用户身份认证模块确定用户是否得到授权，去扰模块对授权用户输出的位置信息进行去扰得到准确位置信息，并提供给用户端。
通过对用户访问进行可控管理，不会造成真实位置数据的非法取用，也有效控制了数据处理设备的访问数量，有效建立位置数据安全可控的商业模式，用户通过卫星导航接收机接收所述导航信号获取定位信息，授权用户根据该定位信息和去扰算法获取真实位置Pi实现位置服务，非授权用户无授权信息，只能得到扰动后的位置信息，与真实位置存在差异，无法提供正常服务。通过本发明可以有效解决卫星导航信号无法覆盖的区域定位的问题，并实现对用户获取准确位置信息的控制。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (6)
1.一种访问可控的室内定位方法，其特征在于：
S1：位置信息加扰：已知卫星导航信号无法有效覆盖区域内的N个真实位置Pi，其中i＝1,…,N,N≥1，根据访问控制需求，对位置信息进行加扰处理形成加扰位置P′i，其中i＝1,…,N,N≥1，Pi与P′i存在映射关系；
S2：信号生成：通过卫星导航信号模拟设备，基于设置的时间信息和导航电文信息、频率基准生成加扰位置P′i对应的卫星导航模拟信号并发射；
S3：位置信息去扰：卫星导航接收终端接收所述卫星导航模拟信号完成定位输出位置P”，将所述P”作为去扰算法的输入，解析真实位置Pi，实现定位；
在S3步骤中，所述卫星导航接收终端接收所述卫星导航模拟信号完成定位后输出位置P”≠P′i，其中i＝1,…,N,N≥1，确定与P”最相似的位置P′k,k∈[1,N]，对P′k去除扰动得到Pk或者根据P′k与Pk的映射关系得到Pk，从而实现准确定位。
2.根据权利要求1所述访问可控的室内定位方法，其特征在于：在S1步骤中，所述加扰位置P′i与真实位置Pi不一致，真实位置Pi及加扰位置P′i均为三维位置。
3.根据权利要求1所述访问可控的室内定位方法，其特征在于：在S2步骤中，所述访问可控为关闭或者开启加扰算法，以及还包括随机控制加扰位置P′i与真实位置Pi的偏差。
4.根据权利要求1所述访问可控的室内定位方法，其特征在于：在S2步骤中，所述时间信息、导航电文信息、频率基准与真实卫星导航系统保持一致或者自行设定。
5.根据权利要求1所述访问可控的室内定位方法，其特征在于：在S2步骤中，卫星导航信号模拟设备模拟生成至少一个加扰位置P′i的卫星导航模拟信号，当一台卫星导航模拟设备无法满足N个加扰位置P′i信号的需求时，配置M台卫星导航信号模拟设备，其中M≤N，所述M台卫星导航信号模拟设备之间通过有线或无线方式完成时间和/或数据同步。
6.一种基于权利要求1至5任意一项的所述访问可控的室内定位方法的室内定位系统，其特征在于：所述室内定位系统包括数据扰动模块、导航信号发射模块、卫星导航信号接收模块、基于位置的应用程序、用户身份认证模块、去扰模块组成；所述数据扰动模块和导航信号发射模块构成系统的信号发射端，其中数据扰动模块对真实位置的加扰控制，包括加扰的开启或关闭、扰动的大小，导航信号发射模块接收来自数据扰动模块的位置信息，生成卫星导航信号，根据服务区域的大小，包含至少一台卫星导航信号模拟设备；所述卫星导航信号接收模块和基于位置的应用程序构成系统的用户端，其中卫星导航信号接收模块完成卫星导航信号的接收并实现定位，基于位置的应用程序基于位置完成相应的功能；所述用户身份认证模块和去扰模块构成系统的服务端，其中用户身份认证模块确定用户是否得到授权，去扰模块对授权用户输出的位置信息进行去扰得到准确位置信息，并提供给用户端。
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