CN111107505A - 位置预估方法、空间变换判断方法、装置、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种位置预估方法、空间变换判断方法、装置、设备及介质，通过获取待定位设备在地图中的样本位姿点，以及各样本位姿点与上一时刻相比出现的位姿变化量，进而确定第一预估位姿点，再获取各第一预估位姿点存在待定位设备的概率值，以概率值作为各第一预估位姿点权重值进行粒子滤波重采样，从而得到第二预估位姿点集合并据此确定出待定位设备的预估位置。这样，利用采样点进行位置估计，并利用各第一预估位姿点的概率值作为权重值来进行粒子滤波重采样，从而将权重值小的第一预估位姿点剔除掉，补充权重值大的位姿点，得到存在待定位设备可能性更高的第二预估位姿点集合，使得确定出的待定位设备的预估位置更准确，定位精度更高。

Description

位置预估方法、空间变换判断方法、装置、设备及介质

技术领域

本申请涉及定位技术领域，具体而言，涉及一种位置预估方法、空间变换判断方法、装置、设备及介质。

背景技术

目前，室内环境没有诸如GPS(Global Positioning System，全球定位系统)之类的全局定位的数据来源。即使可以借用WIFI指纹信息，也只是把当前的WIFI指纹数据在地图中做了一个概率分布估计，这种概率分布估计无法把室内定位的精度控制在一个可以支持使用的范围之内。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种位置预估方法、空间变换判断方法、装置、设备及介质，用以解决相关技术定位精度不够的问题。

本申请实施例提供了一种位置预估方法，包括：

获取待定位设备在地图中的样本位姿点，以及各所述样本位姿点与上一时刻相比出现的位姿变化量；所述第一预估位姿点确定模块用于根据各所述样本位姿点，以及各所述样本位姿点与上一时刻相比出现的位姿变化量，确定各所述样本位姿点对应的第一预估位姿点；获取各所述第一预估位姿点的概率值；所述第一预估位姿点的概率值为该第一预估位姿点所属的地图栅格中，存在所述待定位设备的概率值；以各所述第一预估位姿点的概率值作为各所述第一预估位姿点的权重值，对所述第一预估位姿点进行粒子滤波重采样，得到第二预估位姿点集合；基于所述第二预估位姿点集合确定所述待定位设备的预估位置。

在上述实现过程中，通过获取待定位设备在地图中的样本位姿点，以及各样本位姿点与上一时刻相比出现的位姿变化量，进而确定出各样本位姿点对应的第一预估位姿点，进而再获取各第一预估位姿点存在待定位设备的概率值，以各第一预估位姿点的概率值作为各第一预估位姿点权重值，对第一预估位姿点进行粒子滤波重采样，从而得到第二预估位姿点集合，最后基于第二预估位姿点集合确定出待定位设备的预估位置。这样，利用采样点进行位置估计，并利用各采样点的第一预估位姿点的概率值作为权重值来进行粒子滤波重采样，从而将权重值小(即待定位设备出现在该处的概率小)的第一预估位姿点剔除掉，并补充权重值大的位姿点，从而得到存在待定位设备可能性更高的第二预估位姿点集合，这就使得基于第二预估位姿点集合确定出的待定位设备的预估位置更为准确，定位精度更高。本申请实施例的方案结合了相关技术中的概率分布估计，以概率分布估计中，各栅格存在待定位设备的概率值来作为位于该栅格内的第一预估位姿点的权重值，可以达到更精确的定位效果。

进一步地，所述样本位姿点，以及所述样本位姿点对应的第一预估位姿点包括在预设的地图坐标系中的x轴坐标和y轴坐标；所述位姿变化量包括各所述样本位姿点与上一时刻相比出现的x轴位移变化量Δx和y轴位移变化量Δy；

所述根据各所述样本位姿点，以及各所述样本位姿点与上一时刻相比出现的位姿变化量，确定各所述样本位姿点对应的第一预估位姿点包括：

按照公式：x^*＝P_N·x+Δx，y^*＝P_N·y+Δy，确定出各所述样本位姿点对应的第一预估位姿点；其中：

所述P_N·x为样本位姿点在所述地图坐标系中的x轴坐标，所述P_N·y为样本位姿点在所述地图坐标系中的y轴坐标；x^*为所述样本位姿点对应的第一预估位姿点在所述地图坐标系中的x轴坐标；y^*为所述样本位姿点对应的第一预估位姿点在所述地图坐标系中的y轴坐标。

在上述实现过程中，通过利用地图坐标系中的x轴坐标和y轴坐标来明确各位姿点，并按照上述公式来实现对下一时刻位姿点(即第一预估位姿点)的位置预估，可以有效预估得到第一预估位姿点，从而提升了方案的可靠性。

进一步地，所述样本位姿点，以及所述样本位姿点对应的第一预估位姿点包括在预设的地图坐标系中的x轴坐标、y轴坐标以及角度值；所述位姿变化量包括各所述样本位姿点与上一时刻相比出现的x轴位移变化量Δx、y轴位移变化量Δy以及角度值变化量Δθ；

所述根据各所述样本位姿点，以及各所述样本位姿点与上一时刻相比出现的位姿变化量，确定各所述样本位姿点对应的第一预估位姿点包括：

按照公式：

d_r2＝|Δθ-d_r1|；x^*＝P_N·x+d_t×cos(P_N·θ+d_r1)，y^*＝P_N·y+d_t×sin(P_N·θ+d_r1)，θ^*＝P_N·θ+d_r1+d_r2；确定出各所述样本位姿点对应的第一预估位姿点；其中：

所述P_N·x为样本位姿点在所述地图坐标系中的x轴坐标，所述P_N·y为样本位姿点在所述地图坐标系中的y轴坐标，所述P_N·θ为样本位姿点在所述地图坐标系中的角度值；所述x^*为所述样本位姿点对应的第一预估位姿点在所述地图坐标系中的x轴坐标，所述y^*为所述样本位姿点对应的第一预估位姿点在所述地图坐标系中的y轴坐标，所述θ^*为所述样本位姿点对应的第一预估位姿点在所述地图坐标系中的角度值。

在上述实现过程中，通过利用地图坐标系中的x轴坐标和y轴坐标，以及各位姿点在地图坐标系中的角度值来明确各位姿点，并按照上述公式来实现对下一时刻位姿点(即第一预估位姿点)的位置预估，可以有效预估得到第一预估位姿点，从而提升了方案的可靠性。

进一步地，所述基于所述第二预估位姿点集合确定所述待定位设备的预估位置包括：基于所述第二预估位姿点集合中的各第二预估位姿点，确定所述第二预估位姿点集合的平均位姿点，所述平均位姿点为所述预估位置。

在上述实现过程中，由于第二预估位姿点集合是对各第一预估位姿点进行了粒子滤波重采样所得到的第二预估位姿点的集合，而粒子滤波重采样的作用是剔除权重值小的粒子(在本申请实施例中即为第一预估位姿点)，而补充权重大的粒子以满足粒子数目需要。因此进行了粒子滤波重采样所得到的各第二预估位姿点均是在该位置存在待定位设备的概率较高的位姿点。因此将其求平均，得到第二预估位姿点集合的平均位姿点，并将该平均位姿点作为预估位置，对于待定位设备而言，预估位置的准确性更接近于待定位设备的实际位置，定位精度以及可靠性更高。

进一步地，在基于所述第二预估位姿点集合确定所述待定位设备的预估位置之前，还包括：基于所述第二预估位姿点集合中的各第二预估位姿点，确定各所述第二预估位姿点的方差；确定所述方差小于预设方差阈值。

在上述实现过程中，可以通过求取第二预估位姿点集合中，各第二预估位姿点的方差来反映出第二预估位姿点集合中各第二预估位姿点的分布是否集中，第二预估位姿点集合中各第二预估位姿点的分布越集中，则计算得到的方差就越小，相应的，第二预估位姿点集合中各第二预估位姿点的分布越集中即表明第二预估位姿点的分布区域更小，从而确定出的待定位设备的预估位置的精度越高，确定出的待定位设备的预估位置越可能是确定出的待定位设备的实际位置。因此在上述实现过程中，通过确定第二预估位姿点集合的方差，并将方差与预设方差阈值比较，在方差小于预设方差阈值时，即表明重采样得到的第二预估位姿点集合是可靠的，因此基于其求得的预估位置是可被接受的，从而提升了整个方案的可靠性。

本申请实施例还提供了一种空间变换判断方法，包括：

采用上述任一种的位置预估方法来确定出待定位设备的预估位置；

在所述预估位置与前一时刻的预估位置之间的位置变化量大于预设变化量阈值时，确定所述待定位设备进入新的空间。

在实际应用过程中，基于WiFi指纹得到的概率分布时，在进入不同空间内时，往往由于墙壁等阻隔物的存在，衰减量会骤增，因此在按照WiFi指纹构建的地图中，两不同空间中相邻的栅格中，存在待定位设备的概率值差距会较大，因此在进行滤波重采样后，得到的预估位置的变化量会很大。在上述实现过程中，通过比较相邻两时刻预估位置之间的位置变化量是否大于预设变化量阈值，从而可以准确确认出待定位设备是否进入了另一空间。

本申请实施例还提供了一种位置预估装置，包括：获取模块、第一预估位姿点确定模块、重采样模块和预估位置确定模块；

所述获取模块用于获取待定位设备在地图中的样本位姿点，以及各所述样本位姿点与上一时刻相比出现的位姿变化量；

所述第一预估位姿点确定模块用于根据各所述样本位姿点，以及各所述样本位姿点与上一时刻相比出现的位姿变化量，确定各所述样本位姿点对应的第一预估位姿点；

所述获取模块还用于获取各所述第一预估位姿点的概率值；所述第一预估位姿点的概率值为该第一预估位姿点所属的地图栅格中，存在所述待定位设备的概率值；

所述重采样模块用于以各所述第一预估位姿点的概率值作为各所述第一预估位姿点的权重值，对所述预估位姿点进行粒子滤波重采样，得到第二预估位姿点集合；

所述预估位置确定模块用于基于所述第二预估位姿点集合确定所述待定位设备的预估位置。

在上述实现结构中，通过获取待定位设备在地图中的样本位姿点，以及各样本位姿点与上一时刻相比出现的位姿变化量，进而确定出各样本位姿点对应的第一预估位姿点，进而再获取各第一预估位姿点存在待定位设备的概率值，以各第一预估位姿点的概率值作为各第一预估位姿点权重值，对第一预估位姿点进行粒子滤波重采样，从而得到第二预估位姿点集合，最后基于第二预估位姿点集合确定出待定位设备的预估位置。这样，利用采样点进行位置估计，并利用各采样点的第一预估位姿点的概率值作为权重值来进行粒子滤波重采样，从而将权重值小(即待定位设备出现在该处的概率小)的第一预估位姿点剔除掉，并补充权重值大的位姿点，从而得到存在待定位设备可能性更高的第二预估位姿点集合，这就使得基于第二预估位姿点集合确定出的待定位设备的预估位置更为准确，定位精度更高。本申请实施例的方案结合了相关技术中的概率分布估计，以概率分布估计中，各栅格存在待定位设备的概率值来作为位于该栅格内的第一预估位姿点的权重值，可以达到更精确的定位效果。

本申请实施例还提供了一种空间变换判断装置，包括：位置预估模块和判断模块；

所述位置预估模块用于采用如上任一项所述的位置预估方法确定出待定位设备的预估位置；

所述判断模块用于在所述预估位置与前一时刻的预估位置之间的位置变化量大于预设变化量阈值时，确定所述待定位设备所处空间发生变化。

在上述实现结构中，通过比较相邻两时刻预估位置之间的位置变化量是否大于预设变化量阈值，从而可以准确确认出待定位设备是否进入了另一空间，为设备的室内跨空间使用提供了一定的技术基础。

本申请实施例还提供了一种电子设备，包括处理器、存储器及通信总线；所述通信总线用于实现处理器和存储器之间的连接通信；所述处理器用于执行存储器中存储的一个或者多个第一程序，以实现上述任一种的位置预估方法；或所述处理器用于执行存储器中存储的一个或者多个第二程序，以实现上述空间变换判断方法。

本申请实施例中还提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述任一种的位置预估方法；或实现上述空间变换判断方法。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种位置预估流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种第二预估位姿点的示意图；

图3为本申请实施例提供的一种具体的位置预估流程示意图；

图4为本申请实施例提供的一种位置预估装置的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种空间变换判断装置的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

实施例一：

在实际应用中，往往会采用基于WIFI指纹来实现室内定位。应当理解的是，通常，一个WiFi系统由一些固定的接入点(AP)组成，它们部署在在室内一些便于安装的位置，系统或网络管理员通常知道这些AP的位置。能连接WiFi的移动设备(比如笔记本电脑、移动电话)相互之间可以直接或间接地(通过AP)通信，因此基于WiFi系统可以实现定位功能。而“WIFI指纹”是指的一种或几种WiFi信号特征量，比如WiFi信号强度等，其可以和实际环境中的位置联系起来，一个位置对应一个独特的WIFI指纹。

目前，基于WiFi指纹的定位算法有概率性的算法，其通过WiFi计算信号特征属于某个分布的可能性实现定位。具体而言，在采用WiFi指纹进行定位时，会先建立位置和指纹的对应关系，将地图栅格化，进而基于概率性的算法确定出各栅格中，存在待定位设备的概率，得到一个概率分布估计。目前定位时，往往是简单的将该概率分布估计中，概率值最大的栅格所在的位置作为待定位设备的位置，但是这种方式室内定位的精度仍旧较低。

为了解决这一问题，本申请实施例中提供了一种位置预估方法。可以参见图1所示，图1为本申请实施例中提供的一种位置预估方法流程示意图，包括：

S101：获取待定位设备在地图中的样本位姿点，以及各样本位姿点与上一时刻相比出现的位姿变化量。

值得注意的是，在本申请实施例中，地图中可以预先建立坐标系。位姿点可以通过在坐标系中的坐标来表征。

需要说明的是，在本申请实施例中，在初始时刻，可以在地图中随机采集m个位姿点，并基于采集到的m个位姿点，结合待定位设备的位移数据，计算得到这m个位姿点在下一时刻的位姿点，则这m个位姿点在下一时刻的位姿点即为最初的样本位姿点。其中m为预先设定的大于等于1的正数，m的取值由工程师根据实际需要进行设定，例如可以设定为1000或10000。

还需要说明的是，本申请实施例中，待定位设备可以设置里程计等位移数据采集设备(也可以是设置速度传感器等设备来间接求得位移数据)，从而采集待定位设备的在两时刻间的位移数据。针对前述结合待定位设备位移数据，计算得到这m个位姿点在下一时刻的位姿点，可以根据采集到的m个位姿点的坐标，以及采集到的m个位姿点的位移方向(位移方向为初始时刻采集m个位姿点时随机设定的方向)，根据待定位设备两时刻间的位移数据(即位移量)，在每个位姿点坐标的基础上，向对应的方向位移该位移量，得到这m个位姿点在下一时刻的位姿点的坐标，从而得到最初的m个样本位姿点。

应当理解的是，在本申请实施例中在初始时刻也可以不采集位姿点，而是在初始时刻的下一时刻才在地图中随机采集m个位姿点作为样本位姿点。

S102：根据各样本位姿点，以及各样本位姿点与上一时刻相比出现的位姿变化量，确定各样本位姿点对应的第一预估位姿点。

在本申请实施例一种可行实施方式中，可以不考虑待定位设备的朝向信息，此时位姿变化量仅需要包括各样本位姿点与上一时刻相比出现的x轴位移变化量Δx和y轴位移变化量Δy即可。具体而言，可以假定待定位设备是固定朝着一个方向匀速行进的，此时可以按照公式：x^*＝P_N·x+Δx，y^*＝P_N·y+Δy，即可确定出各样本位姿点对应的第一预估位姿点。其中：P_N·x为样本位姿点在地图坐标系中的x轴坐标，P_N·y为样本位姿点在地图坐标系中的y轴坐标，x^*为样本位姿点对应的第一预估位姿点在地图坐标系中的x轴坐标，y^*为样本位姿点对应的第一预估位姿点在地图坐标系中的y轴坐标。

在本申请实施例另一种可行实施方式中，也可以考虑待定位设备的朝向信息，此时位姿变化量需要包括各样本位姿点与上一时刻相比出现的x轴位移变化量Δx、y轴位移变化量Δy以及角度值变化量Δθ。具体而言，可以按照公式：

d_r2＝|Δθ-d_r1|；x^*＝P_N·x+d_t×cos(P_N·θ+d_r1)，y^*＝P_θ.y+d_t×sin(P_N·θ+d_r1)，θ^*＝P_N·θ+d_r1+d_r2来确定出各样本位姿点对应的第一预估位姿点。其中，P_N·x为样本位姿点在地图坐标系中的x轴坐标，P_N·y为样本位姿点在地图坐标系中的y轴坐标，P_N·θ为样本位姿点在地图坐标系中的角度值；x^*为样本位姿点对应的第一预估位姿点在地图坐标系中的x轴坐标，y^*为样本位姿点对应的第一预估位姿点在地图坐标系中的y轴坐标，θ^*为样本位姿点对应的第一预估位姿点在地图坐标系中的角度值。

需要注意的是，上述第一种方案中，位姿点的位置仅需要通过x轴坐标和y轴坐标来确定即可，但是在上述第二种方案中，由于考虑到了待定位设备的朝向，因此在表征位姿点时，除了采用x轴坐标和y轴坐标来确定外，还加入了位姿点在地图坐标系中的角度值，由x轴坐标、y轴坐标和位姿点在地图坐标系中的角度值共同进行位姿点的表征。

应当注意的是，对于角度值变化量Δθ则可以通过设置陀螺仪等角度传感器采集得到，此外还可以通过在待定位设备中设置里程计等设备得到变动的位移量，从而基于变动的位移量和角度值变化量Δθ得到x轴位移变化量Δx和y轴位移变化量Δy。

还需要注意的是，本申请实施例中第一预估位姿点可以理解为各样本位姿点的下一时刻位姿点。也即，本申请实施例中，对于第一预估位姿点的确定方式可以理解为：利用前两个时刻的位姿点的变化情况以及前一时刻的位姿点坐标确定当前时刻的位姿点坐标。因此，应理解，基于该实现思路的第一预估位姿点的确定方式均应在本申请实施例的保护范围内，而不应局限的理解为本申请实施例的实现方式仅能通过上述两种可行实施方式来实现。

S103：获取各第一预估位姿点的概率值。

需要说明的是，本申请实施例中所述的第一预估位姿点的概率值为该第一预估位姿点所属的地图栅格中，存在待定位设备的概率值。本实施例前两段中介绍了基于WIFI指纹来实现室内定位的实现方式。本申请实施例中可以结合该实现方式，得到地图中，各栅格存在待定位设备的概率值。

在本申请实施例中，可以根据各栅格在地图中所覆盖的坐标区域来确定出各第一预估位姿点所属的地图栅格，进而确定出各第一预估位姿点的概率值。

S104：以各第一预估位姿点的概率值作为各第一预估位姿点的权重值，对第一预估位姿点进行粒子滤波重采样，得到第二预估位姿点集合。

应当理解的是，第一预估位姿点是相对散乱的，某些位置处的第一预估位姿点上存在有待定位设备的概率相对比较低，而在某些位置处的第一预估位姿点上存在有待定位设备的概率相对比较高。通过粒子滤波重采样，将权重值小(即待定位设备出现在该处的概率小)的第一预估位姿点剔除掉，并补充权重值大的位姿点，从而得到存在待定位设备可能性更高的第二预估位姿点集合，这就使得基于第二预估位姿点集合确定出的待定位设备的预估位置更为准确，定位精度更高。

S105：基于第二预估位姿点集合确定待定位设备的预估位置。

在本申请实施例中，经过粒子滤波重采样得到的第二预估位姿点集合，在地图上会聚拢在一个区域内(例如图2所示的，白框为地图，黑点为第二位姿点，第二位姿点可能会聚拢在一个椭圆形区域内)。理论上，待定位设备的实际位置可能在该区域的任意一个位置，且聚集的第二预估位姿点越密集的位置，待定位设备的实际位置在此处的概率就越大。

在本申请实施例的一种可行实施方式中，可以基于第二预估位姿点集合中的各第二预估位姿点，确定第二预估位姿点集合的平均位姿点，以该平均位姿点作为预估位置。

需要说明的是，在本申请实施例中，当前时刻确定出的第二预估位姿点可以作为确定下一时刻待定位设备预估位置的样本位姿点，上一时刻确定出的第二预估位姿点可以作为确定下一时刻待定位设备预估位置的样本位姿点的上一时刻位姿点，从而不断通过本申请实施例的方案确定出待定位设备的预估位置。

应当理解的是，在实际应用中，第二预估位姿点集合中各第二预估位姿点的分布越集中，即表明第二预估位姿点的分布区域更小，从而确定出的待定位设备的预估位置的精度越高，确定出的待定位设备的预估位置越可能是确定出的待定位设备的实际位置。相反，则表明第二预估位姿点集合中各第二预估位姿点的分布越分散，由此确定出的待定位设备的预估位置的精度越低。

而为了提高本申请实施例方案的可靠性，本申请实施例中，在得到第二预估位姿点集合后，可以先计算第二预估位姿点集合中各第二预估位姿点的方差(根据统计学知识可知，第二预估位姿点集合中各第二预估位姿点的分布越集中，则计算得到的方差就越小；第二预估位姿点集合中各第二预估位姿点的分布越分散，则计算得到的方差就越大)，并判断计算得到的方差是否小于预设方差阈值。在计算得到的方差小于预设方差阈值时，才基于第二预估位姿点集合确定待定位设备的预估位置。在计算得到的方差大于等于预设方差阈值时，即表明第二预估位姿点集合中的各第二预估位姿点不够集中，由此得到的预估位置的精度存在较大的偏差风险。

因此，在本申请实施例的一种可行实施方式中，在计算得到的方差大于等于预设方差阈值时，可以重新在地图中随机采集m个样本位姿点，并基于采集到的m个样本位姿点，结合待定位设备所采集到的，这m个样本位姿点与上一时刻相比出现的位姿变化量，重新执行步骤S102至S104，并重新计算第二预估位姿点集合中各第二预估位姿点的方差，判断计算得到的方差是否小于预设方差阈值。若仍旧不小于预设方差阈值，则继续重新在地图中随机采集m个位姿点作为样本，直至计算得到的方差小于预设方差阈值。其过程可以参见图3所示。

需要说明的是，本申请实施例中预设方差阈值可以由工程师根据实际需要进行设定，其具体值在本申请实施例中不做限制。

本申请实施例中还提供了一种空间变换判断方法，其通过采用上述位置预估方法确定出待定位设备的预估位置，进而在预估位置与前一时刻的预估位置之间的位置变化量大于预设变化量阈值时，确定待定位设备进入新的空间。

应当理解的是，在实际应用过程中，基于WiFi指纹得到的概率分布时，在进入不同空间内时，往往由于墙壁等阻隔物的存在，衰减量会骤增，因此在按照WiFi指纹构建的地图中，位于两不同空间中的相邻栅格，存在待定位设备的概率值差距会较大(位于待定位设备实际所处空间中的栅格存在待定位设备的概率值会明显大于相邻空间中相邻栅格存在待定位设备的概率值)，因此在进行滤波重采样后，第二预估位姿点会在大量分布在待定位设备实际所处的空间，因此确定出的预估位置往往会较正常情况(即未在空间边界附近的情况)下位置更远离边界一点。由于两个时刻的预估位置均会较正常情况下位置更远离边界一点，因此会导致两时刻预估位置之间的位置变化量较正常情况更大。基于此，可以设定在预估位置与前一时刻的预估位置之间的位置变化量大于预设变化量阈值时，确定待定位设备进入新的空间，从而实现对待定位设备所处空间变换与否的确定。

值得注意的是，本申请实施例中，预设变化量阈值可以由工程师根据大量实验得到。示例性的，可以由工程师根据大量实验得到正常情况下两时刻间待定位设备的预估位置变化量，取这些实验值中的最大值作为预设变化量阈值。

需要注意的是，本申请实施例中待定位设备可以为机器人、车辆等各类需要定位辅助的设备。

综上，本申请实施例的方案，通过获取待定位设备在地图中的样本位姿点，以及各样本位姿点与上一时刻相比出现的位姿变化量，进而确定出各样本位姿点对应的第一预估位姿点，进而再获取各第一预估位姿点存在待定位设备的概率值，以各第一预估位姿点的概率值作为各第一预估位姿点权重值，对第一预估位姿点进行粒子滤波重采样，从而得到第二预估位姿点集合，最后基于第二预估位姿点集合确定出待定位设备的预估位置。这样，利用采样点进行位置估计，并利用各采样点的第一预估位姿点的概率值作为权重值来进行粒子滤波重采样，从而将权重值小(即待定位设备出现在该处的概率小)的第一预估位姿点剔除掉，并补充权重值大的位姿点，从而得到存在待定位设备可能性更高的第二预估位姿点集合，这就使得基于第二预估位姿点集合确定出的待定位设备的预估位置更为准确，定位精度更高。本申请实施例的方案结合了相关技术中的概率分布估计，以概率分布估计中，各栅格存在待定位设备的概率值来作为位于该栅格内的第一预估位姿点的权重值，可以达到更精确的定位效果。

此外，本申请实施例的方案还通过比较相邻两时刻预估位置之间的位置变化量是否大于预设变化量阈值，从而可以准确确认出待定位设备是否进入了另一空间，为设备的室内跨空间使用提供了一定的技术基础。

实施例二：

本实施例在实施例一的基础上，以一种机器人定位的过程为例，为本申请做进一步示例说明。

在地图中随机采集1000个位姿点(记为初始位姿点)，记采集时刻为t0时刻。基于采集到的1000个位姿点，结合机器人的位移量、采样时各位姿点设定的位移方向，计算得到这1000个位姿点在下一时刻(记为t1时刻)的位姿点(记为样本位姿点)。位姿点由x轴坐标、y轴坐标和位姿点在地图坐标系中的角度值共同进行表征。同时机器人通过里程计、陀螺仪等设备采集得到t0时刻至t1时刻机器人所产生的x轴位移变化量Δx、y轴位移变化量Δy以及角度值变化量Δθ。

按照公式

d_r2＝|Δθ-d_r1|；x^*＝P_N·x+d_t×cos(P_N·θ+d_r1)，y^*＝P_N·y+d_t×sin(P_N·θ+d_r1)，θ^*＝P_N·θ+d_r1+d_r2来确定出各样本位姿点对应的第一预估位姿点。

其中，P_N·x为样本位姿点在地图坐标系中的x轴坐标，P_N·y为样本位姿点在地图坐标系中的y轴坐标，P_N·θ为样本位姿点在地图坐标系中的角度值；x^*为样本位姿点对应的第一预估位姿点在地图坐标系中的x轴坐标，y^*为样本位姿点对应的第一预估位姿点在地图坐标系中的y轴坐标，θ^*为样本位姿点对应的第一预估位姿点在地图坐标系中的角度值。

基于WIFI指纹定位，得到地图中各栅格存在机器人的概率值。以各第一预估位姿点所属地图栅格中存在机器人的概率值作为各第一预估位姿点的权重值，对各第一预估位姿点进行粒子滤波重采样，得到第二预估位姿点集合。

对第二预估位姿点集合中的第二预估位姿点求方差，在求得的方差小于预设方差阈值(如0.3)时，求第二预估位姿点集合中的第二预估位姿点的平均位姿点，以该平均位姿点作为机器人在t2时刻的预估位置。在求得的方差大于预设方差阈值时，重新执行上述过程。

在t2时刻求得的方差小于预设方差阈值时，以t2时刻对应的第二预估位姿点作为新的样本位姿点，并获取t1时刻至t2时刻机器人所产生的x轴位移变化量Δx、y轴位移变化量Δy以及角度值变化量Δθ，继续执行上述过程，即可重新求得t3时刻的预估位置。类似的，可以得到t4、t5…时刻的预估位置。直至某一时刻求得的第二预估位姿点的方差大于预设方差阈值时，即重新进行新的t0和t1时刻的位姿点采集。

实施例三：

基于同一发明构思，本申请实施例中还提供位置预估装置100和空间变换判断装置200。请参阅图4和图5所示，图4示出了采用图1所示的方法的位置预估装置，图5示出了采用实施例一种空间变换判断方法的空间变换判断装置。应理解，装置100和装置200具体的功能可以参见上文中的描述，为避免重复，此处适当省略详细描述。装置100和装置200包括至少一个能以软件或固件的形式存储于存储器中或固化在装置100、装置200的操作系统中的软件功能模块。具体地：

参见图4所示，装置100包括：第一预估位姿点确定模块101、重采样模块102和预估位置确定模块103。其中：

获取模块用于获取待定位设备在地图中的样本位姿点，以及各样本位姿点与上一时刻相比出现的位姿变化量；

第一预估位姿点确定模块101用于根据各样本位姿点，以及各所述样本位姿点与上一时刻相比出现的位姿变化量，确定各样本位姿点对应的第一预估位姿点；

获取模块还用于获取各第一预估位姿点的概率值；第一预估位姿点的概率值为该第一预估位姿点所属的地图栅格中，存在待定位设备的概率值；

重采样模块102用于以各第一预估位姿点的概率值作为各第一预估位姿点的权重值，对预估位姿点进行粒子滤波重采样，得到第二预估位姿点集合；

预估位置确定模块103用于基于第二预估位姿点集合确定待定位设备的预估位置。

在本申请实施例的一种可行实施方式中，样本位姿点，样本位姿点的上一时刻位姿点，以及样本位姿点对应的第一预估位姿点包括在预设的地图坐标系中的x轴坐标和y轴坐标；所述位姿变化量包括各所述样本位姿点与上一时刻相比出现的x轴位移变化量Δx和y轴位移变化量Δy；

第一预估位姿点确定模块101具体用于按照公式：

x^*＝P_N·x+Δx，y^*＝P_N·y+Δy，确定出各样本位姿点对应的第一预估位姿点；其中：

P_N·x为样本位姿点在地图坐标系中的x轴坐标，P_N·y为样本位姿点在地图坐标系中的y轴坐标，x^*为样本位姿点对应的第一预估位姿点在地图坐标系中的x轴坐标；y^*为样本位姿点对应的第一预估位姿点在地图坐标系中的y轴坐标。

在本申请实施例的另一种可行实施方式中，样本位姿点，样本位姿点的上一时刻位姿点，以及样本位姿点对应的第一预估位姿点包括在预设的地图坐标系中的x轴坐标、y轴坐标以及角度值；所述位姿变化量包括各所述样本位姿点与上一时刻相比出现的x轴位移变化量Δx、y轴位移变化量Δy以及角度值变化量Δθ；

第一预估位姿点确定模块101具体用于按照公式：

x^*＝P_N·x+d_t×cos(P_N·θ+d_r1)，

y^*＝P_N·y+d_t×sin(P_N·θ+d_r1)，

θ^*＝P_N·θ+d_r1+d_r2；

确定出各样本位姿点对应的第一预估位姿点；其中：

P_N·x为样本位姿点在地图坐标系中的x轴坐标，P_N·y为样本位姿点在地图坐标系中的y轴坐标，P_N·θ为样本位姿点在地图坐标系中的角度值；

x^*为样本位姿点对应的第一预估位姿点在地图坐标系中的x轴坐标，y^*为样本位姿点对应的第一预估位姿点在地图坐标系中的y轴坐标，θ^*为样本位姿点对应的第一预估位姿点在地图坐标系中的角度值。

在本申请实施例的一种可行实施方式中，预估位置确定模块103具体用于基于第二预估位姿点集合中的各第二预估位姿点，确定第二预估位姿点集合的平均位姿点，平均位姿点为预估位置。

在本申请实施例的一种可行实施方式中，预估位置确定模块103还用于在将平均位姿点作为预估位置之前，基于第二预估位姿点集合中的各第二预估位姿点，确定各第二预估位姿点的方差；确定方差小于预设方差阈值。

参见图5所示，装置200包括：位置预估模块201和判断模块202。其中：

位置预估模块201用于采用如实施例一的位置预估方法确定出待定位设备的预估位置；

判断模块202用于在预估位置与前一时刻的预估位置之间的位置变化量大于预设变化量阈值时，确定待定位设备进入新的空间。

需要理解的是，出于描述简洁的考量，部分实施例一中描述过的内容在本实施例中不再赘述。

实施例四：

本实施例提供了一种电子设备，参见图6所示，其包括处理器601、存储器602以及通信总线603。其中：

通信总线603用于实现处理器601和存储器602之间的连接通信。

处理器601用于执行存储器602中存储的一个或多个第一程序，以实现上述实施例一和/或实施例二中的位置预估方法；

或，处理器601用于执行存储器602中存储的一个或多个第二程序，以实现上述实施例一中空间变换判断方法。

可以理解，图6所示的结构仅为示意，电子设备还可包括比图6中所示更多或者更少的组件，或者具有与图6所示不同的配置。例如，电子设备可以为机器人或机器人管理器。此外，可以理解的是电子设备应具有WiFi模块，此外还可以具有里程计、速度传感器、陀螺仪、激光定位器等设备。

本实施例还提供了一种可读存储介质，如软盘、光盘、硬盘、闪存、U盘、SD(SecureDigital Memory Card，安全数码卡)卡、MMC(Multimedia Card，多媒体卡)卡等，在该可读存储介质中存储有实现上述各个步骤的一个或者多个程序，这一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述实施例一和/或实施例二中的位置预估方法，或实现上述实施例一中的空间变换判断方法。在此不再赘述。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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，又例如，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信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，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。

再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

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。

在本文中，多个是指两个或两个以上。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种位置预估方法，其特征在于，包括：

获取待定位设备在地图中的样本位姿点，以及各所述样本位姿点与上一时刻相比出现的位姿变化量；

根据各所述样本位姿点，以及各所述样本位姿点与上一时刻相比出现的位姿变化量，确定各所述样本位姿点对应的第一预估位姿点；

获取各所述第一预估位姿点的概率值；所述第一预估位姿点的概率值为该第一预估位姿点所属的地图栅格中，存在所述待定位设备的概率值；

以各所述第一预估位姿点的概率值作为各所述第一预估位姿点的权重值，对所述第一预估位姿点进行粒子滤波重采样，得到第二预估位姿点集合；

基于所述第二预估位姿点集合确定所述待定位设备的预估位置。

2.如权利要求1所述的位置预估方法，其特征在于，所述样本位姿点，以及所述样本位姿点对应的第一预估位姿点包括在预设的地图坐标系中的x轴坐标和y轴坐标；所述位姿变化量包括各所述样本位姿点与上一时刻相比出现的x轴位移变化量Δx和y轴位移变化量Δy；

所述根据各所述样本位姿点，以及各所述样本位姿点与上一时刻相比出现的位姿变化量，确定各所述样本位姿点对应的第一预估位姿点包括：

按照公式：

x^*＝P_N.x+Δx，y^*＝P_N.y+Δy，确定出各所述样本位姿点对应的第一预估位姿点；其中：

所述P_N.x为样本位姿点在所述地图坐标系中的x轴坐标，所述P_N.y为样本位姿点在所述地图坐标系中的y轴坐标；x^*为所述样本位姿点对应的第一预估位姿点在所述地图坐标系中的x轴坐标；y^*为所述样本位姿点对应的第一预估位姿点在所述地图坐标系中的y轴坐标。

3.如权利要求1所述的位置预估方法，其特征在于，所述样本位姿点，以及所述样本位姿点对应的第一预估位姿点包括在预设的地图坐标系中的x轴坐标、y轴坐标以及角度值；所述位姿变化量包括各所述样本位姿点与上一时刻相比出现的x轴位移变化量Δx、y轴位移变化量Δy以及角度值变化量Δθ；

所述根据各所述样本位姿点，以及各所述样本位姿点与上一时刻相比出现的位姿变化量，确定各所述样本位姿点对应的第一预估位姿点包括：

按照公式：

d_r2＝|Δθ-d_r1|；

x^*＝P_N.x+d_t×cos(P_N.θ+d_r1)，

y^*＝P_N.y+d_t×sin(P_N.θ+d_r1)，

θ^*＝P_N.θ+d_r1+d_r2；

确定出各所述样本位姿点对应的第一预估位姿点；其中：

所述P_N.x为样本位姿点在所述地图坐标系中的x轴坐标，所述P_N.y为样本位姿点在所述地图坐标系中的y轴坐标，所述P_N.θ为样本位姿点在所述地图坐标系中的角度值；

所述x^*为所述样本位姿点对应的第一预估位姿点在所述地图坐标系中的x轴坐标，所述y^*为所述样本位姿点对应的第一预估位姿点在所述地图坐标系中的y轴坐标，所述θ^*为所述样本位姿点对应的第一预估位姿点在所述地图坐标系中的角度值。

4.如权利要求1-3任一项所述的位置预估方法，其特征在于，所述基于所述第二预估位姿点集合确定所述待定位设备的预估位置包括：

基于所述第二预估位姿点集合中的各第二预估位姿点，确定所述第二预估位姿点集合的平均位姿点，所述平均位姿点为所述预估位置。

5.如权利要求4所述的位置预估方法，其特征在于，在基于所述第二预估位姿点集合确定所述待定位设备的预估位置之前，还包括：

基于所述第二预估位姿点集合中的各第二预估位姿点，确定各所述第二预估位姿点的方差；

确定所述方差小于预设方差阈值。

6.一种空间变换判断方法，其特征在于，包括：

采用如权利要求1至5任一项所述的位置预估方法确定出待定位设备的预估位置；

在所述预估位置与前一时刻的预估位置之间的位置变化量大于预设变化量阈值时，确定所述待定位设备进入新的空间。

7.一种位置预估装置，其特征在于，包括：获取模块、第一预估位姿点确定模块、重采样模块和预估位置确定模块；

所述获取模块用于获取待定位设备在地图中的样本位姿点，以及各所述样本位姿点与上一时刻相比出现的位姿变化量；

所述第一预估位姿点确定模块用于根据各所述样本位姿点，以及各所述样本位姿点与上一时刻相比出现的位姿变化量，确定各所述样本位姿点对应的第一预估位姿点；

所述获取模块还用于获取各所述第一预估位姿点的概率值；所述第一预估位姿点的概率值为该第一预估位姿点所属的地图栅格中，存在所述待定位设备的概率值；

所述重采样模块用于以各所述第一预估位姿点的概率值作为各所述第一预估位姿点的权重值，对所述预估位姿点进行粒子滤波重采样，得到第二预估位姿点集合；

所述预估位置确定模块用于基于所述第二预估位姿点集合确定所述待定位设备的预估位置。

8.一种空间变换判断装置，其特征在于，包括：位置预估模块和判断模块；

所述位置预估模块用于采用如权利要求1至5任一项所述的位置预估方法确定出待定位设备的预估位置；

所述判断模块用于在所述预估位置与前一时刻的预估位置之间的位置变化量大于预设变化量阈值时，确定所述待定位设备进入新的空间。

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器及通信总线；

所述通信总线用于实现处理器和存储器之间的连接通信；

所述处理器用于执行存储器中存储的一个或者多个第一程序，以实现如权利要求1至5任一项所述的位置预估方法；

或，所述处理器用于执行存储器中存储的一个或者多个第二程序，以实现如权利要求6所述的空间变换判断方法。

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1-5中任一项所述的位置预估方法，或以实现如权利要求6所述的空间变换判断方法。

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