CN111198389A - 一种定位方法及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种定位方法,包括:在定位点周围选取多个备选点,根据卫星的位置信息和定位点的原始坐标,计算定位点相对于多个卫星的可视状态和备选点相对于多个卫星的可视状态,根据定位点的可视状态和备选点的可视状态的相似度,从多个备选点中选取目标备选点,根据目标备选点的坐标对定位点的坐标进行纠偏,得到定位点的精确坐标。可以在建筑物密集分布的区域,例如城市峡谷,定位信号可能被遮挡的情况下,可以提升定位精度,为用户提供更好的定位服务体验。
Description
技术领域
本申请涉及定位技术领域,具体涉及一种定位方法及电子设备。
背景技术
全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的三维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。基于GNSS系统,很多安装有能与卫星通信的接收机的终端设备都能实现定位。
由于每个卫星广播的信号都在不同的频点,所以终端设备在通过卫星实现定位过程中,终端设备在进行信号跟踪时,并行跟踪锁定所有卫星的频率通道,卫星实时发送包含星历和导航电文的广播信号,通过星历可以计算出卫星相对于地心坐标系(earth-centered earth-fxed,ECEF)的实时三维坐标,通过导航电文可以计算出接收机和卫星之间的距离,根据三颗卫星到接收机的距离就可以解算出接收机相对于地心坐标系的位置坐标,再通过第四颗卫星的接收信号,便可以解算出卫星和接收机所用的时钟基准偏差,从而进行定位。
上述定位过程适用于室外空旷地,因为卫星信号不被遮挡,终端设备能够接收到高精度的直射GNSS卫星定位信号,这种直射传输路径传输通常也被称为视距(light ofsight,LOS)传输路径。目前大部分的GNSS技术能够在室外空旷地提供3至10米的定位精度,这样的高定位精度在空旷地是可以满足用户的需求的,但实际生活中,用户多处于建筑物密集的“城市峡谷区域”,在“城市峡谷区域”中建筑物的遮挡使得卫星信号多数都是以非视距(non light of sight,NLOS)传输路径通过反射、以及散射和衍射的方式到达接收机;多径(multipath)效应使得卫星信号在经过LOS路径和NLOS路径传输后,相互产生干扰,导致原本的卫星信号失真或产生错误,使得这种在建筑物较多场景中的定位误差非常大。
发明内容
本申请实施例提供一种定位方法,可以使定位信号在被遮挡的情况下,可以提升定位精度。本申请实施例还提供了相应的电子设备。
本申请第一方面提供一种定位方法,该定位方法可以应用于终端设备等电子设备,该定位方法包括:从M个信号发射器接收M个定位信号,并获取M个信号发射器的位置信息、以及定位点的原始位置信息,其中,M为大于2的整数,其中,每个定位信号来源于一个信号发射器。定位点可以为待定位的目标,具体的,可以为待定位的电子设备,信号发射器可以是卫星或者基站等无线网络设备,定位点的原始位置信息可以为根据从M个信号发射器接收的M个定位信号计算出的坐标。在其他实现方式中,还可以是根据定位信号计算出的坐标采用定位点纠偏方法计算出的纠偏后的定位点坐标,现有的定位点纠偏方法可包括:通过定位点与多个候选道路进行道路匹配,定位点在匹配的候选道路上的投影点可以为纠偏后的定位点坐标;
根据所述M个定位信号的参数确定第一可视状态集合,其中,第一可视状态集合中包含M个第一可视状态,M个第一可视状态分别表示M个定位信号相对于定位点的传输方式。其中,定位信号的参数可以是接收到的定位信号的特征,例如物理参数;定位信号相对于定位点的传输方式表示定位信号传输到定位点的过程中是否被遮挡,传输方式可为视距传输、非视距传输和多径传输中的一种,通过定位信号的传输方式,可以确定信号发射器是否被遮挡,每个信号发射器相对于定位点均有着一个第一可视状态;
根据N个备选点的位置信息、建筑物的数据和M个信号发射器的位置信息,确定N个第二可视状态集合,其中,每个第二可视状态集合中包含M个第二可视状态,M个第二可视状态分别用于表示M个定位信号相对于备选点的传输方式;N个备选点均位于定位点第一预设范围内,其中,建筑物位于所述每个备选点的预设范围内,N为大于1的整数;这里的预设范围是相对于每个备选点的预设范围,N个备选点各自的预设范围可以为同一个值,在其他实现方式中,N个备选点中每个备选点具有各自对应的预设范围。预设范围内的建筑物的数据,是在预测某个备选点和某个信号发射器之间的第二可视状态时需要用到的数据。定位信号相对于定位点的传输方式表示定位信号传输到定位点的过程中是否被遮挡,传输方式可为视距传输、非视距传输和多径传输中的一种。第二可视状态是根据一个备选点的位置信息、一个信号发射器的位置信息和该备选点的预设范围内的建筑物的数据预测得到的该信号发射器与该备选点之间的信号传输方式,对于N个备选点中的其中一个备选点来说,每个信号发射器相对于该备选点都有一个第二可视状态,M个信号发射器相对于该备选点存在M个第二可视状态,因此每个备选点都存在一个第二可视状态集合,该集合中的第二可视状态的数目为M;
根据N个第二可视状态集合和第一可视状态集合,从N个备选点中确定Q个目标备选点,其中,Q为小于N的整数;具体的,可将第二可视状态集合和第一可视状态集合进行匹配,以得到每个备选点与定位点的相似度,相似度可以以百分比的形式来表示,比如50%、80%或100%,完全相同则相似度为100%,这里的相似度是指定位点接收到的每个信号发射器发射的定位信号的传输路径与备选点接收每个信号发射器发射的定位信号的预测传输路径的相似程度,具体可以是定位点与一个备选点分别相对于同一个信号发射器的第一可视状态和第二可视状态是否相同或者不相同,由于存在M个信号发射器,则一个备选点可以得到M个相同或者不相同的比较结果,若某个备选点与定位点的M个比较结果中,M-1个比较结果为相同,则定位点与该备选点的相似度为((M-1)/M)×100%;其中,根据每个备选点的相似度,从N个备选点中确定Q个目标备选点,Q为小于N的整数,通常情况下,可以将相似度按照从高到低的顺序排序,然后选取前Q个备选点作为目标备选点,这Q个目标备选点与定位点的相似度较高,Q个目标备选点可中每个目标备选点与定位点的相似度都大于N个备选点中其余备选点中每个备选点与定位点的相似度。在其他可实现方式中,若Q个目标备选点中有目标备选点被筛除,则可从其余备选点中继续选取相似度最高的一个或多个备选点作为目标备选点。
根据原始位置信息和Q个目标备选点的位置信息,确定定位点的目标位置信息。
由上述第一方面可知,在定位信号被遮挡的情况下,接收到的定位信号中包括质量不好的多径信号和反射信号,使得根据实际接收的定位信号计算获得的原始位置信息存在较大的误差,通过设置定位点的备选点,并将备选点相对于信号发射器的定位信号的传输方式与实际接收到的定位信号参数获得的传输方式进行比较,得到与定位点相似度高的备选点,再利用相似度高的备选点的位置信息和根据实际接收的定位信号计算获得的原始位置信息合并解算,求出定位点的位置信息,能够在一定程度上改善由反射信号及多径信号所带来的定位误差,提升定位精度。
可选地,结合上述第一方面,在第一种可能的实现方式中,所述根据所述M个定位信号的参数确定第一可视状态集合,可以包括:将所述M个定位信号输入可视状态分类模型,确定所述M个第一可视状态,可视状态分类模型是通过以定位信号的参数为输入,可视状态为输出进行训练得到的,定位信号参数包括载噪比、功率谱密度、伪距残差和伪距残差变化率中的一个或多个。用于根据定位信号的参数判断定位信号的传输方式的可视状态分类模型,可以是通过大量的定位信号与可视状态的分类样本进行模型训练得到的,可以是云服务器通过离线训练得到该可视状态分类模型,终端设备从云服务器获取后就可以使用。由于不同传输方式下的定位信号的各种参数都具有不同的特征变化,其中,不同传输路径下接收的定位信号,载噪比、功率谱密度、伪距残差和伪距残差变化率这四个信号参数具有较为明显的区别。因此,具体的可以选取载噪比、功率谱密度、伪距残差和伪距残差变化率中的一个或多个参数的组合作为训练可视状态分类模型的分类特征,模型的输出值为可视状态。
由该第一方面第一种可能的实现方式可知,在定位信号被遮挡的情况下,接收到的定位信号中包括质量不好的多径信号和反射信号,使得根据实际接收的定位信号计算获得的原始位置信息存在较大的误差,通过使用定位信号的参数作为分类特征所得到的可视状态分类模型,能够有效地区分定位点接收到的定位信号的可视状态,即定位点相对于信号发射器的第一可视状态,不可以使终端设备选取质量较高的定位信号进行原始位置信息的计算,改善原始位置信息的误差。
可选地,结合上述第一方面或第一方面第一种可能的实现方式,在第二种可能的实现方式中,所述N个备选点的选取方式包括:可以包括:在原始位置信息的预置范围内,按照预置间隔,确定定位点的N个备选点。其中,第一预设范围划定的位置区域是定位点可能处于的位置区域。终端根据原始位置信息在第一预设范围内确定N个备选点,可以是通过原始位置信息确定一个预置范围,再设置该预置范围内,备选点的分布间隔,根据预置范围以及预置间隔设置的不同,可以具有多种确定备选点的方式。具体的,预置范围可以是以原始位置信息为中心,R为半径的圆形区域,在该预置范围内,N个备选点可以是以围棋棋盘的形式分布,即处于每一横线上相邻两个备选点之间的距离为预置间隔a,每一竖线上相邻两个备选点之间的距离也为预置间隔a。
该第一方面第二种可能的实现方式可知,N个备选点的生成具有灵活性和多样性。
可选地,结合上述第一方面、第一方面第一种或第二种可能的实现方式,在第三种可能的实现方式中,所述根据N个备选点的位置信息,建筑物的数据和所述M个信号发射器的位置信息,确定N个第二可视状态集合,可以包括:根据N个备选点的位置信息和M个信号发射器的位置信息,确定每个信号发射器相对于每个备选点的坐标方位角和第一仰角,每个信号发射器与每个备选点在一个坐标方位角上对应一个第一仰角,坐标方位角的坐标系为定位坐标系,第一仰角是备选点与信号发射器之间的直线与该备选点所在的水平面之间的夹角;具体的,定位坐标系可以是地心地固(ECEF)坐标系,某个信号发射器相对于某个备选点的坐标方位角具体可以是在该备选点所在的水平面上,该备选点指向正北方向的指北方向线以该备选点为旋转点,在水平面上顺时针旋转至该备选点与该信号发射器的连接直线在该水平面上的映射直线的角度,第一仰角是信号发射器与该备选点之间的直线与该映射直线之间所夹的锐角的角度;
根据每个备选点的位置信息和建筑物的数据,确定每个备选点在坐标方位角上相对于目标建筑的最高点的第二仰角,目标建筑的最高点为第一仰角所处的平面上的建筑物最高点,对于某个备选点和某个信号发射器,经过该备选点且垂直于水平面的直线和经过该信号发射器且垂直于水平面的直线之间,该信号发射器相对于该备选点的第一仰角所处的平面经过的建筑面为目标建筑;
根据第一仰角以及第二仰角,确定第二可视状态集合,根据一个备选点的某个信号发射器的第一仰角和第二仰角,可以判断该备选点与该信号发射器之间的定位信号的传输方式,即该信号发射器相对于该备选点的第二可视状态,根据该备选点的每个信号发射器的第一仰角和第二仰角,既可得到M个信号发射器相对于该备选点的第二可视状态集合。
由该第一方面第三种可能的实现方式表示,确定N个备选点中每个备选点相对于M个信号发射器的第二可视状态集合,可以通过计算方位角和仰角的方式,这种方式能够较为准确判断建筑物对信号发射器与定位点之间信号传输的影响,保证了预测备选点相对于信号发射器的第二可视状态的准确性,进一步的保证了定位的准确性。
可选地,结合上述第一方面、第一方面第一种、第二种或第三种可能的实现方式,在第四种可能的实现方式中,建筑物的数据包括建筑的高度和水平面上备选点到建筑物的垂直距离。
可选地,结合上述第一方面第三种或第四种可能的实现方式,在第五种可能的实现方式中,根据第一仰角以及所述第二仰角,确定所述N个第二可视状态集合,可以包括:针对每个信号发射器和每个备选点,获取在计算周期中一个信号发射器相对于一个备选点的多个坐标方位角各自对应的第一仰角和第二仰角,由于信号发射器相对于备选点可能是运动的,定位解算的过程中存在一个计算周期,在该计算周期内,一个信号发射器相对于一个备选点的可能存在多个坐标方位角,每个坐标方位角上都存在一个第一仰角和一个第二仰角;
若多个坐标方位角各自所对应的第一仰角均大于对应的第二仰角,则确定一个信号发射器相对于一个备选点的第二可视状态为视距;
若多个坐标方位角各自所对应的第一仰角均小于对应的第二仰角,则确定一个信号发射器相对于一个备选点的第二可视状态为非视距;
若多个坐标方位角各自所对应的第一仰角中部分大于对应的第二仰角,部分小于对应的第二仰角,则确定一个信号发射器相对于所述一个备选点的第二可视状态为多径;
其中,每个信号发射器相对于每个备选点的第二可视状态组成所述N个第二可视状态集合。
由该第一方面第五种可能的实现方式可知,通过信号发射器相对于备选点之间的多个方位角上的信号发射器的仰角以及两者之间的建筑物仰角的一一对比,能够准确的预测出N个备选点中每个备选点相对于所述M个信号发射器的第二可视状态集合,从而在一定程度上保证定位的准确性。
可选地,结合上述第一方面、第一方面第一种至第五种中任意一种可能的实现方式,在第六种可能的实现方式中,根据原始位置信息和Q个目标备选点的位置信息,确定定位点的目标位置信息,可以包括:根据Q个目标备选点的位置信息确定Q个目标备选点的分布主轴和分布角度,分布角度是分布主轴与定位坐标系上的定位坐标轴的夹角;
根据Q个目标备选点的位置信息,采用加权平均算法确定Q个目标备选点的横坐标加权平均值和纵坐标加权平均值;
根据原始位置信息、分布角度和横坐标加权平均值和纵坐标加权平均值,确定定位点的目标位置信息。
由该第一方面第六种可能的实现方式可知,定位点的位置解算,可以是根据Q个目标备选点的分布角度,以及横纵坐标的加权平均值,再结合原始位置信息进行合并解算,这种分解后合并解算的计算方式,能够提升定位解算的精确度。
可选地,结合上述第一方面第六种可能的实现方式,在第七种可能的实现方式中,根据Q个目标备选点的位置信息确定Q个目标备选点的分布主轴和分布角度,可以包括:采用线性回归算法确定Q个目标备选点的横坐标平均值和纵坐标平均值,并根据Q个目标备选点中每个目标备选点的横坐标和纵坐标,确定直线的斜率和截距,直线为该分布主轴;
根据分布主轴的斜率确定分布角度。该第一方面第七种可能的实现方式可知,采用线性回归算法确定Q个目标备选点的分布主轴和分布角度。该计算方法能够提升定位解算的精确度。
可选地,结合上述第一方面第六种或第七种可能的实现方式,在第八种可能的实现方式中,根据原始位置信息、分布角度和横坐标加权平均值和纵坐标加权平均值,确定定位点的目标位置信息,可以包括:根据横坐标加权平均值和原始位置信息中横坐标的加权值,以及分布角度,确定在横坐标上的补偿值,根据纵坐标加权平均值和原始位置信息中纵坐标的加权值,以及分布角度,确定在纵坐标上的补偿值;
使用横坐标上的补偿值补偿横坐标加权平均值,以确定目标位置信息中的横坐标,使用纵坐标上的补偿值补偿纵坐标加权平均值,以确定目标位置信息中的纵坐标。
由该第一方面第八种可能的实现方式可知,定位点的目标位置信息的位置解算涉及到横纵坐标的解算,根据与定位点相似度高的目标备选点的分布角度确定横纵坐标的具体解算方法,通过原始位置信息以及Q个目标备选点的横、纵坐标加权平均值分别在横纵坐标上进行位置解算,提升了定位解算的精确性。
本申请第二方面提供一种定位方法,可以包括:从M个信号发射器接收M个定位信号,其中,M为大于2的整数,其中,每个定位信号来源于一个信号发射器,信号发射器可以是卫星或者基站等无线网络设备;
将M个定位信号的参数输入可视状态分类模型,确定第一可视状态集合,该可视状态分类模型是以定位信号参数为输入,可视状态为输出进行训练得到的,该定位信号参数包括载噪比、功率谱密度、伪距残差和伪距残差变化率中的一个或多个,其中,第一可视状态集合中包含M个第一可视状态,M个第一可视状态分别表示M个定位信号相对于定位点的传输方式。其中,定位信号的参数可以是接收到的定位信号的特征,例如物理参数;定位信号相对于定位点的传输方式表示定位信号传输到定位点的过程中是否被遮挡,传输方式可为视距传输、非视距传输和多径传输中的一种,通过定位信号的传输方式,可以确定信号发射器是否被遮挡,每个信号发射器相对于定位点均有着一个第一可视状态,定位点可以为待定位的目标,具体的,可以为待定位的电子设备;
根据M个信号发射器中每个信号发射器发送的定位信号和该第一可视状态集合,确定定位点的目标位置信息。根据第一可视状态集合,可以确定M个信号发射器与定位点的信号传输方式。信号发射器可以是卫星或者基站。该第二方面可知,在定位信号被遮挡的情况下,接收到的定位信号中包括质量不好的多径信号和反射信号,使得根据实际接收的定位信号计算获得的原始位置信息存在较大的误差,通过使用不同传输路径定位信号区别明显的参数作为分类特征所得到的可视状态分类模型,能够有效地区分定位点接收到的定位信号的传输路径,即定位点相对于信号发射器的第一可视状态,能够使终端选取质量较高的定位信号进行定位点的位置解算,提升定位精度。
可选地,结合上述第二方面,在第一种可能的实现方式中,根据所述M个信号发射器中每个信号发射器发送的定位信号和所述第一可视状态集合,确定所述定位点的目标位置信息,可以包括:根据M个信号发射器中每个信号发射器发送的定位信号,获取M个信号发射器的位置信息,以及所述定位点的原始位置信息;定位点的原始位置信息可以为根据从M个信号发射器接收的M个定位信号计算出的坐标。在其他实现方式中,还可以是根据定位信号计算出的坐标采用定位点纠偏方法计算出的纠偏后的定位点坐标,现有的定位点纠偏方法可包括:通过定位点与多个候选道路进行道路匹配,定位点在匹配的候选道路上的投影点可以为纠偏后的定位点坐标;
根据N个备选点的位置信息、建筑物的数据和M个信号发射器的位置信息,确定N个第二可视状态集合,其中,每个第二可视状态集合中包含M个第二可视状态,M个第二可视状态分别用于表示M个定位信号相对于备选点的传输方式;N个备选点均位于定位点第一预设范围内,其中,建筑物位于所述每个备选点的预设范围内,N为大于1的整数;这里的预设范围是相对于每个备选点的预设范围,N个备选点各自的预设范围可以为同一个值,在其他实现方式中,N个备选点中每个备选点具有各自对应的预设范围。预设范围内的建筑物的数据,是在预测某个备选点和某个信号发射器之间的第二可视状态时需要用到的数据。定位信号相对于定位点的传输方式表示定位信号传输到定位点的过程中是否被遮挡,传输方式可为视距传输、非视距传输和多径传输中的一种。第二可视状态是根据一个备选点的位置信息、一个信号发射器的位置信息和该备选点的预设范围内的建筑物的数据预测得到的该信号发射器与该备选点之间的信号传输方式,对于N个备选点中的其中一个备选点来说,每个信号发射器相对于该备选点都有一个第二可视状态,M个信号发射器相对于该备选点存在M个第二可视状态,因此每个备选点都存在一个第二可视状态集合,该集合中的第二可视状态的数目为M;
根据N个第二可视状态集合和第一可视状态集合,从N个备选点中确定Q个目标备选点,其中,Q为小于N的整数;具体的,可将第二可视状态集合和第一可视状态集合进行匹配,以得到每个备选点与定位点的相似度,相似度可以以百分比的形式来表示,比如50%、80%或100%,完全相同则相似度为100%,这里的相似度是指定位点接收到的每个信号发射器发射的定位信号的传输路径与备选点接收每个信号发射器发射的定位信号的预测传输路径的相似程度,具体可以是定位点与一个备选点分别相对于同一个信号发射器的第一可视状态和第二可视状态是否相同或者不相同,由于存在M个信号发射器,则一个备选点可以得到M个相同或者不相同的比较结果,若某个备选点与定位点的M个比较结果中,M-1个比较结果为相同,则定位点与该备选点的相似度为((M-1)/M)×100%;其中,根据每个备选点的相似度,从N个备选点中确定Q个目标备选点,Q为小于N的整数,通常情况下,可以将相似度按照从高到低的顺序排序,然后选取前Q个备选点作为目标备选点,这Q个目标备选点与定位点的相似度较高,Q个目标备选点可中每个目标备选点与定位点的相似度都大于N个备选点中其余备选点中每个备选点与定位点的相似度。在其他可实现方式中,若Q个目标备选点中有目标备选点被筛除,则可从其余备选点中继续选取相似度最高的一个或多个备选点作为目标备选点。
根据原始位置信息和Q个目标备选点的位置信息,确定定位点的目标位置信息。
由上述第二方面第一种可能的实现方式可知,在定位信号被遮挡的情况下,接收到的定位信号中包括质量不好的多径信号和反射信号,使得根据实际接收的定位信号计算获得的原始位置信息存在较大的误差,通过使用不同传输路径定位信号区别明显的参数作为分类特征所得到的可视状态分类模型,能够有效地区分定位点接收到的定位信号的传输路径,即定位点相对于信号发射器的第一可视状态,不但能够使终端选取质量较高的定位信号进行原始位置信息的计算,改善原始位置信息的误差。另一方面,通过设置定位点的备选点,并将备选点相对于信号发射器的定位信号的预测传输方式与根据实际接收到的定位信号参数得到的定位信号的传输方式进行比较,得到与定位点相似度高的备选点,当根据实际接收到的定位信号参数通过该可视状态分类模型得到的定位信号的传输方式准确性得到提升时,备选点的选取也更加的准确,再利用相似度高的备选点的位置信息和根据实际接收的定位信号计算获得的原始位置信息合并解算,求出定位点的位置信息,能够进一步地改善由反射信号及多径信号所带来的定位误差,提升定位精度。
可选地,结合上述第二方面第一种可能的实现方式,在第二种可能的实现方式中,所述N个备选点的选取方式可以包括:在原始位置信息的预置范围内,按照预置间隔,确定定位点的N个备选点。第一预设范围划定的位置区域是定位点可能处于的位置区域。终端根据原始位置信息在第一预设范围内确定N个备选点,可以是通过原始位置信息确定一个预置范围,再设置该预置范围内,备选点的分布间隔,根据预置范围以及预置间隔设置的不同,可以具有多种生成备选点的方式。具体的,预置范围可以是以原始位置信息为中心,R为半径的圆形区域,在该预置范围内,N个备选点可以是以围棋棋盘的形式分布,即处于每一横线上相邻两个备选点之间的距离为预置间隔a,每一竖线上相邻两个备选点之间的距离也为预置间隔a。该第二方面第二种可能的实现方式可知,N个备选点的生成具有灵活性和多样性。
可选地,结合上述第二方面、第二方面第一种或第二种可能的实现方式,在第三种可能的实现方式中,所述根据N个备选点的位置信息,建筑物的数据和所述M个信号发射器的位置信息,确定N个第二可视状态集合,可以包括:根据N个备选点的位置信息和M个信号发射器的位置信息,确定每个信号发射器相对于每个备选点的坐标方位角和第一仰角,所述每个信号发射体与所述每个备选点在一个坐标方位角上对应一个第一仰角,坐标方位角的坐标系为定位坐标系,所述第一仰角是所述备选点与所述信号发射器之间的直线与所述定位坐标系所在的平面之间的夹角;
根据每个备选点的位置信息和建筑物的数据,确定每个备选点在坐标方位角上相对于目标建筑的最高点的第二仰角,目标建筑的最高点为第一仰角所处的平面上的建筑物最高点,根据第一仰角以及第二仰角,确定N个第二可视状态集合。对于某个备选点和某个信号发射器,经过该备选点且垂直于水平面的直线和经过该信号发射器且垂直于水平面的直线之间,该信号发射器相对于该备选点的第一仰角所处的平面经过的建筑面为目标建筑。具体的,定位坐标系可以是地心地固(ECEF)坐标系,某个信号发射器相对于某个备选点的坐标方位角具体可以是在该备选点所在的水平面上,该备选点指向正北方向的指北方向线以该备选点为旋转点,在水平面上顺时针旋转至该备选点与该信号发射器的连接直线在该水平面上的映射直线的角度,第一仰角是信号发射器与该备选点之间的直线与该映射直线之间所夹的锐角的角度;根据一个备选点的某个信号发射器的第一仰角和第二仰角,可以判断该备选点与该信号发射器之间的定位信号的传输方式,即该信号发射器相对于该备选点的第二可视状态,根据该备选点的每个信号发射器的第一仰角和第二仰角,既可得到M个信号发射器相对于该备选点的第二可视状态集合。
由该第二方面第三种可能的实现方式可知,确定N个备选点中每个备选点相对于M个信号发射器的第二可视状态集合,可以通过计算方位角和仰角的方式,这种方式能够较为准确判断建筑物对信号发射器与定位点之间信号传输的影响,保证了预测备选点相对于信号发射器的第二可视状态的准确性,进一步的保证了定位的准确性。
可选地,结合上述第二方面、第二方面第一种、第二种或第三种可能的实现方式,在第四种可能的实现方式中,建筑物的数据包括建筑的高度和水平面上备选点到建筑物的垂直距离。
可选地,结合上述第二方面第三种或第四种可能的实现方式,在第五种可能的实现方式中,根据第一仰角以及所述第二仰角,确定所述N个第二可视状态集合,可以包括:针对每个信号发射器和每个备选点,获取在计算周期中一个信号发射器相对于一个备选点的多个坐标方位角各自对应的第一仰角和第二仰角,
若多个坐标方位角各自所对应的第一仰角均大于对应的第二仰角,则确定一个信号发射器相对于一个备选点的第二可视状态为视距;
若多个坐标方位角各自所对应的第一仰角均小于对应的第二仰角,则确定一个信号发射器相对于一个备选点的第二可视状态为非视距;
若多个坐标方位角各自所对应的第一仰角中部分大于对应的第二仰角,部分小于对应的第二仰角,则确定一个信号发射器相对于所述一个备选点的第二可视状态为多径;
其中,所述每个信号发射器相对于所述每个备选点的第二可视状态组成所述N个第二可视状态集合。由于信号发射器相对于备选点可能是运动的,定位过程中存在一个计算周期,在该计算周期内,一个信号发射器相对于一个备选点的可能存在多个坐标方位角,每个坐标方位角上都存在一个第一仰角和一个第二仰角。
该第二方面第五种可能的实现方式可知,通过信号发射器相对于备选点之间的所有方位角上的信号发射器的仰角以及两者之间的建筑物仰角的一一对比,能够准确的预测出N个备选点中每个备选点相对于所述M个信号发射器的第二可视状态集合,从而在一定程度上保证定位的准确性。
可选地,结合上述第二方面、第二方面第一种至第五种中任意一种可能的实现方式,在第六种可能的实现方式中,根据原始位置信息和Q个目标备选点的位置信息,确定定位点的目标位置信息,可以包括:根据Q个目标备选点的位置信息确定Q个目标备选点的分布主轴和分布角度,分布角度是分布主轴与定位坐标系上的定位坐标轴的夹角;
根据Q个目标备选点的位置信息,采用加权平均算法确定Q个目标备选点的横坐标加权平均值和纵坐标加权平均值;根据原始位置信息、分布角度和横坐标加权平均值和纵坐标加权平均值,确定定位点的目标位置信息。
由该第二方面第六种可能的实现方式可知,定位点的位置解算,可以是根据Q个目标备选点的分布角度,以及横纵坐标的加权平均值,再结合原始位置信息进行合并解算,这种分解后合并解算的计算方式,能够提升定位解算的精确度。
可选地,结合上述第二方面第六种可能的实现方式,在第七种可能的实现方式中,根据Q个目标备选点的位置信息确定Q个目标备选点的分布主轴和分布角度,可以包括:采用线性回归算法确定Q个目标备选点的横坐标平均值和纵坐标平均值,并根据Q个目标备选点中每个目标备选点的横坐标和纵坐标,确定直线的斜率和截距,直线为该分布主轴;
根据分布主轴的斜率确定分布角度。
由该第二方面第七种可能的实现方式可知,采用线性回归算法确定Q个目标备选点的分布主轴和分布角度,该计算方法能够提升定位解算的精确度。
可选地,结合上述第二方面第六种或第七种可能的实现方式,在第八种可能的实现方式中,根据原始位置信息、分布角度和横坐标加权平均值和纵坐标加权平均值,确定定位点的目标位置信息,可以包括:根据横坐标加权平均值和原始位置信息中横坐标的加权值,以及分布角度,确定在横坐标上的补偿值,根据纵坐标加权平均值和原始位置信息中纵坐标的加权值,以及分布角度,确定在纵坐标上的补偿值;
使用横坐标上的补偿值补偿横坐标加权平均值,以确定目标位置信息中的横坐标,使用纵坐标上的补偿值补偿纵坐标加权平均值,以确定目标位置信息中的纵坐标。
由该第二方面第八种可能的实现方式可知,定位点的目标位置信息的位置解算涉及到横纵坐标的解算,根据与定位点相似度高的目标备选点的分布角度确定横纵坐标的具体解算方法,通过原始位置信息以及Q个目标备选点的横、纵坐标加权平均值分别在横纵坐标上进行位置解算,提升了定位解算的精确性。
本申请第三方面,本申请实施例提供了一种电子设备,该电子设备具有实现上述第一方面或第一方面任意一种可能实现方式的方法的功能。该功能可以通过硬件实现,也可以通过硬件执行相应的软件实现。该硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块,例如:获取模块、第一确定模块、选取模块、第二确定模块、第三确定模块和第四确定模块,这些模块也可以统一称为处理模块。
本申请第四方面,本申请实施例提供了一种电子设备,该电子设备具有实现上述第一方面或第一方面任意一种可能实现方式的方法的功能。该功能可以通过硬件实现,也可以通过硬件执行相应的软件实现。该硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块,例如:获取模块、第一确定模块和第二确定模块,这些模块也可以统一称为处理模块。
本申请第五方面,本申请实施例提供了一种电子设备,该电子设备包括处理器和存储有计算机程序的计算机可读存储介质;处理器与计算机可读存储介质耦合,计算机程序被处理器执行时实现第一方面及第一方面的任一可能的实现方式中提供的定位方法。
本申请第六方面,本申请实施例提供了一种电子设备,该电子设备包括处理器和存储有计算机程序的计算机可读存储介质;处理器与计算机可读存储介质耦合,计算机程序被处理器执行时实现第二方面及第二方面的任一可能的实现方式中提供的定位方法。
本申请第七方面,本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现第一方面及第一方面的任一可能的实现方式中提供的定位方法。
本申请第八方面,本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现第二方面及第二方面的任一可能的实现方式中提供的定位方法。
本申请第九方面,本申请实施例提供了一种芯片子系统(SOC),该芯片子系统包括处理模块,以及用于接收定位信号的GPS模块,该处理模块用于实现第一方面及第一方面的任一可能的实现方式中提供的定位方法。
本申请第十方面,本申请实施例提供了一种芯片子系统(SOC),该芯片子系统包括处理模块,以及用于接收定位信号的GPS模块,该应用处理器用于实现第二方面及第二方面的任一可能的实现方式中提供的定位方法。
本申请第十一方面,本申请实施例提供了一种电子设备,该电子设备包括前述第九方面提供的芯片子系统。
本申请第十二方面,本申请实施例提供了一种电子设备,该电子设备包括前述第十方面提供的芯片子系统。
本申请第十三方面,本申请实施例提供了一种定位芯片,该定位芯片包括射频模块和处理电路,该射频模块用于接收定位信号,该处理电路用于实现第一方面及第一方面的任一可能的实现方式中提供的定位方法。
本申请第十四方面,本申请实施例提供了一种定位芯片,该定位芯片包括射频模块和处理电路,该射频模块用于接收定位信号,该处理电路用于实现第二方面及第二方面的任一可能的实现方式中提供的定位方法。
本申请第十五方面,本申请实施例提供了一种电子设备,该电子设备包括前述第十三方面提供的定位芯片。
本申请第十六方面,本申请实施例提供了一种电子设备,该电子设备包括前述第十四方面提供的定位芯片。
附图说明
图1A-图1C是卫星信号传输方式示意图;
图2是本申请实施例中的通信系统的一实施例示意图;
图3为本发明实施例提供的电子设备一示意图;
图4为本发明实施例提供的电子设备另一示意图;
图5是本申请实施例中定位方法的一个实施例示意图;
图6是本申请实施例中定位方法的另一个实施例示意图;
图7A是本申请实施例中线性回归求解目标备选点分布主轴的一个实施例示意图;
图7B是本申请实施例中坐标方位角、第一仰角、第二仰角的示意图;
图8是可视状态分类模型训练的一示例示意图;
图9是本申请实施例中定位方法的另一个实施例示意图;
图10是本申请实施例中定位方法的另一个实施例示意图;
图11为本发明实施例提供的电子设备另一示意图;
图12为本发明实施例提供的电子设备另一示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供一种定位方法及电子设备,采用对比卫星可视状态相似度的方法,选取与定位点观测到的卫星可视状态相似度高的多个备选点的信息来进行定位,使得定位信号在被遮挡的情况下,仍能保证较好的定位精度,提高用户体验。
为了使本技术领域的人员更好的理解本申请方案,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清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都应当属于本申请保护的范围,随着图计算框架的演变和新应用场景的出现,本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题,亦同样适用。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。在本申请中出现的对步骤进行的命名或者编号,并不意味着必须按照命名或者编号所指示的时间/逻辑先后顺序执行方法流程中的步骤,已经命名或者编号的流程步骤可以根据要实现的技术目的变更执行次序,只要能达到相同或者相类似的技术效果即可。本申请中所出现的模块的划分,是一种逻辑上的划分,实际应用中实现时可以有另外的划分方式,例如多个模块可以结合成或集成在另一个系统中,或一些特征可以忽略,或不执行,另外,所显示的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接口,模块之间的间接耦合或通信连接可以是电性或其他类似的形式,本申请中均不作限定。并且,作为分离部件说明的模块或子模块可以是也可以不是物理上的分离,可以是也可以不是物理模块,或者可以分布到多个电路模块中,可以根据实际的需要选择其中的部分或全部模块来实现本申请方案的目的。
全球导航卫星系统在实际生活中为我们带来许多便利。例如:开车时导航、进行周边信息检索或者自动驾驶等。无论导航还是信息检索,这些都是基于定位技术来实现的,随着用户流动性的提高,对定位技术的依赖将会越来越强,尤其是在城市,卫星信号经常会被建筑物遮挡的情况下,对定位精准度的需求成为亟待解决的问题。
实际上,本申请中在实现定位过程,不限于只使用卫星定位,还可以通过例如基站等无线网络设备进行定位,因此在后文描述中,将卫星和无线网络设备等信号发射源统称为信号发射器。本申请中用于定位的设备是电子设备,可以称为接收机,也可以称为终端设备,下文在不同场景中可能出现了不同的称呼,但指的都是本申请中用于定位的电子设备。
下面以卫星场景为例,参阅图1A至图1C,介绍卫星信号从卫星传输到接收机的过程中的几种传输方式。
图1A至图1C分别为卫星信号的LOS传输、NLOS传输和多径Multipath传输示意图。
如图1A至图1C中展示了高楼密集的城市峡谷区域中卫星信号的传输过程。
如图1A所示,以一颗卫星的卫星信号传输过程为例介绍LOS传输。卫星信号无遮挡地在卫星和接收机之间直射传输,没有建筑物对卫星信号造成遮挡,接收机可以通过直射路径接收到的卫星信号。这种卫星信号在传输过程中没有被建筑物遮挡的传输称为LOS传输,以LOS传输方式传输的信号可以称为LOS信号,卫星信号是通过LOS传输的卫星的可视状态通常称为LOS。
如图1B所示,以一颗卫星的卫星信号传输过程为例介绍NLOS传输。在有障碍物遮挡的情况下,卫星信号只能通过反射、散射和衍射的方式到达接收机。这种卫星信号在传输过程中被建筑物遮挡的传输称为NLOS传输,以NLOS传输方式传输的信号可以称为为NLOS信号,卫星信号是通过NLOS传输的卫星的可视状态通常称为NLOS。
如图1C所示,因为卫星一直在空间运动,图1C以一颗卫星在不同时刻的信号传输过程为例介绍多径(Multipath)传输。卫星1在T1时刻时,卫星信号传输过程中被建筑物遮挡,卫星信号通过反射路径到达接收机,卫星1在T2时刻时,卫星信号传输过程中没有被建筑物遮挡,卫星信号通过直射路径到达接收机,因为反射路径传输较慢,卫星1在T1时刻的卫星信号与在T2时刻的卫星信号在接收机产生了叠加,这种信号称为多径信号,这种传输方式称为多径传输,卫星信号中有通过LOS传输,也有通过NLOS传输的卫星的可视状态通常称为Multipath。
图2为本申请适用的一种通信系统。需注意,图2的系统仅仅是一种可能系统的一个示例,并且根据需要可在各种系统中的任一种系统中实现本申请的实施方案。
如图2所示,该通信系统包括电子设备10、网络20、电子设备30和卫星40。
电子设备10可以从卫星40接收卫星信号,电子设备10可以采用对比卫星可视状态相似度的方法,选取与定位点观测到的卫星可视状态相似度高的多个备选位置的信息进行定位。电子设备10可以是电子设备,具体的,可以是移动式或便携式并执行无线通信的各种类型的计算机系统或设备中的任一个计算机系统或设备。例如可包括移动电话或智能电话(例如iPhone、基于Android的电话)、车载电子设备、便携式游戏设备(例如,Nintendo DS、PlayStation Portable、Gameboy Advance、iPhone)、膝上型电脑、个人数码助理(PDA,personal digital assistant)、便携式互联网设备、音乐播放器、数据存储设备、其他手持设备以及可穿戴设备诸如腕表、耳机、吊坠、听筒等。电子设备30可以为电子设备,或者服务器,具体的可以为云服务器,具体的可以为代理服务器或与代理服务器通信连接的另一服务器。在本申请提供的实施例中,电子设备30可以为一种提供城市建筑物的数据的云服务器,电子设备10可以通过网络20从电子设备30请求部分建筑物的数据。所属领域的技术人员可以理解一个通信系统通常可包括比图2中所示的部件更少或更多的部件,或者包括与图2中所示部件不同的部件,图2仅仅示出了与本申请实施例所公开的多个实现方式更加相关的部件。
电子设备10包括处理器101、存储器102、输入/输出接口103和通信接口105等部件。本领域技术人员可以理解,电子设备10可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件。
这些部件可通过一根或多根总线106或信号线进行通信,总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。
处理器101可以是中央处理器(central processing unit,CPU),网络处理器(network processor,NP)或者CPU和NP的组合。处理器101还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(application-specific integrated circuit,ASIC),可编程逻辑器件(programmable logic device,PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device,CPLD),现场可编程逻辑门阵列(field-programmable gate array,FPGA),通用阵列逻辑(generic array logic,GAL)或其任意组合。可选的,处理器101可包括一个或多个处理单元。
存储器102,用于存储计算机程序,诸如图2所示的应用程序201和操作系统22;处理器101可调用存储器102存储的计算机程序,从而实现该计算机程序定义的功能。例如处理器101执行操作系统22从而在电子设备10上实现操作系统的各种功能。操作系统22可以为Linux、Windows、iOS、Android或者其它操作系统,本申请实施例对此不作限制。
存储器102还存储有除计算机程序之外的其他数据,诸如操作系统22和应用程序201运行过程中产生的数据。存储器102可以包括易失性存储器(英文:volatile memory),例如随机存取存储器(RAM,random-access memory);存储器202也可以包括非易失性存储器(英文:non-volatile memory),例如快闪存储器(flash memory),硬盘(HDD,hard diskdrive)或固态硬盘(SSD,solid-state drive);存储器102还可以包括上述种类的存储器的组合。图2中仅示出了一个存储器,当然,存储器102也可以根据需要,设置为多个存储设备。存储器102也可以是处理器101中的存储器,在此不做限制。
输入/输出接口103转发用户通过输入输出设备(例如感应器、键盘、触摸屏)输入的命令或数据。
显示设备104显示各种信息给用户。在本申请实施例中,将最终定位结果显示在定位应用的界面上。
通信接口105用于将电子设备10与其它电子设备连接,允许电子设备10在网络上进行通讯的硬件。例如,通信接口可以通过有线或无线连接到网络以连接到外部其它的终端或服务器。无线通信可以使用任一通信标准或协议,包括但不限于全球定位系统(globalpositioning system,GPS)、全球移动通讯系统(global system of mobilecommunication,GSM)、通用分组无线服务(general packet radio service,GPRS)、码分多址(code division multiple access,CDMA)、宽带码分多址(wideband code divisionmultiple access,WCDMA)、长期演进(long term evolution,LTE,)、电子邮件、短消息服务(short messaging service,SMS)、无线保真(wireless fidelity,Wi-Fi),蓝牙(bluetooth,BT)和近场通讯(near field communication,NFC)等。在电子设备中,通信接口105可以具体为调制解调器或者天线或者wifi模块或者GPS模块。通信接口105上也可集成有处理器和存储器(包括RAM和只读存储器(ROM,Read-Only Memory))。
进一步地,在一个实施例中,如图3所示,电子设备10从逻辑上可划分为硬件层21、操作系统22以及应用层23。硬件层21包括如上所述的处理器101、存储器102、输入输出接口103和通信接口104等硬件资源。应用层23包括一个或多个应用程序,比如应用程序201。操作系统22作为硬件层21和应用层23之间的软件中间件,是管理和控制硬件与软件资源的计算机程序。
应用程序201包括专用定位软件、各类电商购物应用、各类社交通讯应用软件、各类用车应用软件、O2O上门服务应用软件、展馆自助游应用、家人防走散应用软件、紧急救援服务软件、影音娱乐软件、游戏软件等需要定位位置信息的应用程序。其中需要使用导航功能的应用(APP)例如可以有高德地图、百度地图、大众点评、美团等。在用户通过电子设备10上的应用程序201启动定位功能时,应用程序201就会给操作系统22发送定位指令,操作系统22就会执行该定位指令,调用硬件层21上的硬件资源,执行定位过程,在得到定位结果后,将定位结果显示给用户。
由前述图1A至图1C的描述可知,本申请实施例所提供的定位方案适用于例如城市这种建筑物较多的场景,所以本申请实施例所提供的定位方案需要建筑物的数据,因为全球城市非常多,建筑物的数据量也非常庞大,这些建筑物的数据通常会存储在云服务器上,在定位的过程中,电子设备通过网络调取定位区域内的建筑物的数据进行定位。该定位场景可以参阅图4进行理解。如图4所示,电子设备10(图4中电子设备10为手机)在执行定位过程中,通过网络20从云服务器50获取电子设备10所在范围内的建筑物数据,例如图4中所示出的几栋大楼的高度、电子设备10到各大楼的距离等数据,这些建筑物的数据在定位过程中可以用于确定电子设备10的各备选点相对于各卫星的可视状态,另外通过卫星信号也可以确定出一个可视状态,可以比较这两个可视状态的相似度,选取与定位点观测到的卫星可视状态相似度高的多个备选位置的信息来确定更精准的定位点信息,从而提升了定位精度,保证良好的用户体验。
以上对本申请定位场景和电子设备的结构做了介绍,下面介绍本申请实施例中的定位方法。
图5为本申请实施例中定位方法的一实施例示意图。
如图5所示,本申请实施例提供的定位方法的一实施例可以包括:
501、电子设备从M个信号发射器接收M个定位信号,并获取所述M个信号发射器的位置信息、以及定位点的原始位置信息。
本申请实施例中,M为大于2的整数,例如:M=3、4、5或者更大的数值。定位点的原始位置信息为通过接收到的M个信号发射器中每个信号发射器发送的定位信号计算获得的定位点的坐标。
信号发射器发射的定位信号中包含的信息能够使电子设备获取到信号发射器的位置信息,以及对定位点进行原始位置信息的计算。具体的,信号发射器的位置信息可以是某一时刻信号发射器在空间的三维坐标(x,y,z),可以包括经度、纬度和高度。原始位置信息是指通过接收到的定位信号的原始测量量所计算出来的定位点的坐标,具体的,可以为定位点的三维坐标,可以包括经度、纬度和高度。由于接收到的定位信号的原始测量量可能是存在误差的,故原始位置信息是包含一定误差的位置信息。
例如,在卫星定位的场景下,定位信号是指卫星广播信号,实时传输的卫星广播信号中包括卫星的星历电文和导航电文,星历电文是卫星运行随时间而变的精确位置或轨迹表,导航电文是卫星运行状态参数的信息,包括卫星的系统时间、历书数据、卫星时钟的修正参数、导航卫星健康状况和电离层延时模型参数等。在卫星定位场景下,定位信号的原始测量量具体是指卫星与定位点之间的伪距,是在假设卫星时钟和接收机的时钟严格保持同步的情况下,根据卫星信号的发射时间与接收机接收到信号的接收时间得到信号的传输时间,再乘以传输速度得到的卫星与定位点之间的距离。由于卫星与接收机之间不可避免的存在时钟偏差,再加上定位信号在传输过程中受到大气折射等因素的影响,所以伪距不是卫星到定位点之间的真正距离。基于GNSS定位原理,定位解算过程存在定位点的经度、纬度、高度以及卫星和接收机之间的时钟偏差4个参数。当接收机接收到3颗卫星的定位信号,便能计算出定位点与三颗卫星之间的伪距,从而解算出定位点的经度和纬度,当接收机能接收到4颗卫星的定位信号,则能解算出定位点的经度、纬度以及高度,从而可以将定位点在地球上的位置确定下来。若卫星信号被遮挡严重时,接收机无法辨别出质量好的LOS卫星进行定位,就会使导致原始位置信息存在较大的误差。因此,相对于定位点的信号发射器被遮挡的程度越小,定位精度越高,信号发射器被遮挡的程度越严重,则原始位置信息的误差会越大。
502、电子设备根据所述M个定位信号的参数确定第一可视状态集合。
所述第一可视状态集合中包含M个第一可视状态,所述M个第一可视状态分别表示所述M个定位信号相对于所述定位点的传输方式。
其中,第一可视状态集合中包含M个第一可视状态,M个第一可视状态分别表示M个定位信号相对于定位点的传输方式。其中,定位信号的参数可以是接收到的定位信号的特征,例如物理参数;定位信号相对于定位点的传输方式表示定位信号传输到定位点的过程中是否被遮挡,传输方式可为视距传输、非视距传输和多径传输中的一种,通过定位信号的传输方式,可以确定信号发射器是否被遮挡,每个信号发射器相对于定位点均有着一个第一可视状态,定位点可以为待定位的目标,具体的,可以为待定位的电子设备。
本申请实施例中,定位信号的参数可以包括载噪比、功率谱密度、伪距残差和伪距残差变化率中的一个或多个,载噪比也就是信噪比,指的是所接收得到的信号中有效信号与噪声的比值;在物理学中,信号通常是波的形式,例如电磁波、随机振动或者声波,当波的频谱密度乘以一个适当的系数后将得到每单位频率波携带的功率,被称为信号的功率谱密度;伪距上述步骤501中已经做过介绍,伪距残差是指伪距的测量值与估计值之间的差,伪距残差变化率是指伪距残差的变化比率。在不同的信号传输方式下所接收到的卫星信号的物理参数具有不同的特征,因此通过提取出对接收到的定位信号的物理参数的特征,进一步对其进行分析得到该定位信号的传输方式。在本申请提供的各个实施例中,可以使用分类算法,通过分析定位信号的物理参数的特征来分析定位信号传输方式,具体将在后面的实施例中进行解释。
需要说明的是,第一可视状态是指信号发射器相对于定位点的可视状态,也即该信号发射器发射的定位信号被遮挡的情况,可以用该信号发射器发射的定位信号的传输方式来表示。每一个信号发射器所在的位置相对于定位点都具有其对应的第一可视状态,对M个信号发射器中每个信号发射器发射的定位信号的参数特征进行分析,可以得到M个第一可视状态,其中,M个第一可视状态中的每两个第一可视状态可以是相同的,也可以是不同的,具体此处不做限定。
需要说明的是,本申请实施例中,对步骤501和步骤502的顺序不做限定,只要电子设备接收到定位信号,就可以执行步骤501或者步骤502。
503、电子设备根据N个备选点的位置信息、建筑物的数据和所述M个信号发射器的位置信息,确定N个第二可视状态集合。
其中,每个第二可视状态集合中包含M个第二可视状态,所述M个第二可视状态分别用于表示所述M个定位信号相对于备选点的传输方式;所述N个备选点均位于所述定位点第一预设范围内,所述建筑物位于所述每个备选点的预设范围内,所述N为大于1的整数。
本申请实施例中,原始位置信息是指通过接收到的定位信号中的原始测量量所计算出来的位置信息,由于接收到的定位信号的原始测量量可能是存在误差的,故该原始位置信息也可能存在一定的误差,电子设备在原始位置信息的基础上,确定第一预设范围,该预设范围所划定的区域是定位点可能所在的区域,在该第一预设范围内确定出N个定位点的备选点,从而进行后续的定位计算。
建筑物为位于每个备选点第二预设范围内的建筑物,第二可视状态用于表示每个备选点与每个信号发射器之间的信号传输方式。
本实施例中,建筑物的数据可以指N个备选点中每个备选点与每个信号发射器之间的建筑物的高度、宽度以及建筑方位等数据,可以从云服务器获取。在已知备选点的位置信息、该备选点和信号发射器之间的建筑物的数据以及信号发射器的位置信息的情况下,通过计算,就可以预测该信号发射器向该备选点发射的定位信号被建筑物遮挡的情况,即该信号发射器相对于该备选点的第二可视状态,第二可视状态也可以反应该定位信号的传输方式。需要说明的是,每个信号发射器所在的位置相对于一个备选点都具有其对应的第二可视状态,因此M个信号发射相对于同一个备选点存在M个第二可视状态,其中,M个第二可视状态中的每两个第二可视状态可以是相同的,也可以是不同的,具体此处不做限定。
504、电子设备根据所述N个第二可视状态集合和所述第一可视状态集合,从所述N个备选点中确定Q个目标备选点。
其中,所述Q为小于N的整数。
本申请实施例中,在选取Q个目标备选点前,可以将N个第二可视状态集合和第一可视状态集合进行匹配,以得到每个备选点与定位点的相似度。
N个第二可视状态集合和第一可视状态集合的相似度匹配是指:将定位点和某个备选点相对于M个信号发射器中的每一个信号发射器的第一可视状态和第二可视状态进行相似度的比较。匹配的过程需要同一个信号发射器相对于定位点的第一可视状态与该同一个信号发射器相对于一个备选点的第二可视状态一一对应,例如,定位点P0相对于卫星S1、S2、S3、S4的第一可视状态集合为(a、b、c、d),备选点Ci相对于卫星S1、S2、S3、S4的第二可视状态集合为(ai、bi、ci、di),其中,i的取值为从1到N。在进行相似度的匹配时,需要将P0和备选点Ci相对于卫星S1的第一可视状态a和第二可视状态ai进行匹配,P0和备选点Ci相对于卫星S2的第一可视状态b和第二可视状态bi进行匹配,P0和备选点Ci相对于卫星S3的第一可视状态c第二可视状态ci进行匹配,P0和备选点Ci相对于卫星S4的第一可视状态d和第二可视状态di进行匹配。针对同一个信号发射器,第一可视状态与第二可视状态的匹配结果要么相同,要么不相同,相同则相似度为1,不相同则相似度为0。针对同一个备选点,4个信号发射器的相似度的匹配结果可能有的为0,有的为1,可以使用这4个匹配结果计算出该备选点的相似度平均值作为该备选点与定位点的相似度,例如:4个匹配结果计算出该备选点的相似度平均值为1,或者0.5,或者其他数值。
本申请实施例中,由上述介绍可知,每个备选点与定位点的相似度都可以用数值表示,那么在确定Q个目标备选点时,可以是从N个目标备选点中选择相似度从大到小排序在前的Q个,例如,前30个。当然,也可以设定一个选择阈值,例如0.5,将相似度大于0.5的Q个备选点都确定为目标备选点。
505、电子设备根据所述原始位置信息和所述Q个目标备选点的位置信息,确定所述定位点的目标位置信息。
本申请实施例中,原始位置信息是通过接收到的定位信号中的原始测量量所计算出来的带有一定误差的位置信息,在信号发射器被遮挡的情况下,电子设备接收到的一部分信号失真或者被干扰的,造成电子设备计算的原始测量量产生误差,从而导致原始位置信息的误差,因此,对这类带来误差的定位信号所造成的原始测量量的输出结果误差,采用与定位点相似度高的Q个目标备选点进行定位修正,从而得到最终的定位点的目标位置信息。
本申请实施例中,在定位信号被遮挡的情况下,可以根据每个信号发射器的定位信号的参数确定定位点的定位信号的传输方式,再从备选点中通过相似度匹配得到与定位点卫星信号传输方式相似度高的备选点,最后结合高相似度备选点的位置信息和定位点带有误差的原始位置信息确定定位点的目标位置信息,可以提升定位精度,保证良好的用户体验。
为了更进一步提高定位精度,本申请实施例还提供了如图6所示的另一实施例。
图6为本申请实施例中定位方法的另一个实施例示意图。
如图6所示,本申请实施例提供的定位方法的另一实施例可以包括:
601、电子设备获取M个信号发射器的位置信息、定位点的原始位置信息。
M为大于2的整数,定位点的原始位置信息为通过接收到的M个信号发射器中每个信号发射器发送的定位信号计算获得的定位点的坐标。
本实施例中,电子设备获取M个信号发射器的位置信息、定位点的原始位置信息可以参阅图5中的步骤501进行理解,此处不再赘述。
602、电子设备根据每个信号发射器的定位信号的参数确定定位点分别相对于M个信号发射器的第一可视状态集合。
第一可视状态用于表示接收到的每个信号发射器的定位信号的传输方式。
本实施例中,电子设备确定第一可视状态集合的过程可以参阅图5中的步骤502进行理解,此处不再赘述。
可选地,所述根据所述每个信号发射器的定位信号的参数确定所述定位点分别相对于所述M个信号发射器的第一可视状态集合,可以包括:
将所述每个信号发射器的定位信号输入可视状态分类模型,确定所述定位点相对于所述每个信号发射器的第一可视状态,所述可视状态分类模型是通过以定位信号的参数为输入,可视状态为输出进行训练得到的,所述定位信号的参数包括载噪比、功率谱密度、伪距残差和伪距残差变化率中的一个或多个。
可视状态分类模型可以是预先通过离线训练得到的,离线训练的过程可以是预先收集多组定位信号的参数,并标记好每组定位信号的参数所对应的可视状态作为样本,然后将这些样本输入到初始状态的分类模型中进行训练,从而确定出初始状态的分类模型中的系数,得到该可用于可视状态分类的可视状态分类模型。关于可视状态分类模型的训练过程在后文再详细介绍。
603、电子设备在原始位置信息的预置范围内,按照预置间隔,确定定位点的N个备选点,N为大于1的整数。
本申请实施例中,由于定位点的原始位置信息是根据接收到的定位信号中的原始参数计算出来的,带有一定误差。为了寻找到精度较高的位置信息,可以在原始位置信息的预置范围内确定定位点的N个备选点。预置范围可以通过原始位置信息的误差范围来确定。误差范围通常与建筑物的密集程度相关,建筑物越密集,误差范围越大,该误差范围可以通过从云服务器获取到的建筑物的数据来确定。例如,城市峡谷中的卫星定位得到的原始位置信息一般存在50到100米的误差,则预置范围可以是以原始位置信息为中心,半径为150米的圆形区域;预置范围也可以是一个长为200米的正方形区域,其中,原始位置信息位于正方形区域的中心;预置范围还可以是一个多边形区域,其中原始位置信息所处的位置位于该多边形区域中,且与多边形的各条边的垂直距离中最短的距离可以大于100米。在预置范围大于原始位置信息的误差范围的情况下,能够保证不遗漏定位点较精确的位置信息。需要说明的是,在实际应用中,预置范围所划定的区域也可以与原始位置信息的误差范围所对应的区域范围相同或者小于原始位置信息的误差范围所对应的区域范围,具体此处不做限定。
在预置范围内按照预置间隔确定定位点的N个备选点可以是在预置范围内按照预置间隔画出棋盘,棋盘上纵横网格线的交叉点就可以确定为备选点。每个备选点与其上下左右四个备选点的距离相同。例如:原始位置信息在平面坐标系上的坐标为(x0,y0),则备选点的坐标可以是(x0±ma,y0±na),其中,a为每个备选点之间的预设间隔,m为≥0的整数,n为≥0的整数,且m和n不能同时等于0,备选点的坐标位于预置范围内。
本申请实施例中还可以通过如下公式来确定N个备选点:
P(xi,yi)=((x0-R)+Res*i,(y0-R)+Res*i))
其中,(x0,y0)为定位点的原始位置的坐标,R为以(x0,y0)为中心的圆形区域的半径,Res为预置间隔,且0<i≤N,i为整数,P(xi,yi)为第i个备选点的位置信息。
需要说明的是,本申请实施例中,预置范围的形状除了上述列举的圆形,棋盘形状,还可以是三角形、正方形、矩形或者其它多边形形状,也可以是其他不规则的形状,具体此处不做限定。可以理解的是,在实际应用过程中,在预置范围所划定的区域是定位点可能所在区域的情况下,备选点位置的生成,也可以不以原始位置为中心,具体此处不做限定。
604、电子设备从N个备选点中确定P个位于建筑外部的室外备选点。
本申请实施例中,由于备选点可能处于建筑内部,位于建筑物内部的备选点在定位过程中没有参考价值,因此可以根据生成备选点时的预置范围内建筑物的R树模型,将处于建筑内部的备选点剔除,确定室外备选点,排除建筑内部备选点的干扰,从而提升定位解算的精确度。建筑物的R树模型就是一定区域范围内排除建筑所处的位置,也可以理解为是排除建筑物所覆盖的区域的剩余区域的信息,若备选点的坐标位于剩余区域内,则表示该备选点属于室外备选点,若备选点的坐标没有处于剩余区域内,则表示该备选点属于室内备选点。P个室外备选点的生成算法模型见下述公式:
其中,p(xi,yi)为备选点的坐标,RTreemodels为周边建筑的R树模型,Others表示备选点的坐标没有位于剩余区域的情况。State=1表示备选点输入到R树模型后,输出的状态值为1,表示该备选点为室外备选点,State=0表示备选点输入到R树模型后,输出的状态值为0,表示该备选点为室内备选点。
需要说明的是,本实施例中建筑物的R树模型可以从云端数据库获取,确定室外备选点也可以采用其他的算法模型,不仅限于上述R树模型,具体所选用的算法或模型在此处不做限定。
605、电子设备根据P个室外备选点的位置信息、建筑物的数据和M个信号发射器的位置信息,确定每个室外备选点相对于M个信号发射器的N个第二可视状态集合。
可选地,本申请实施例中,电子设备确定室外备选点相对于信号发射器的第二可视状态可以包括如下三个步骤:
a)计算每个信号发射器相对于每个室外备选点的坐标方位角和第一仰角。
因信号发射器,例如卫星在空间是运动的,所以该信号发射器相对于一个室外备选点的坐标方位角是变化的,第一仰角也是变化,所以每个信号发射器与所述每个备选点在一个坐标方位角上对应一个第一仰角。所述坐标方位角的坐标系为定位坐标系,所述第一仰角是所述备选点与所述信号发射器之间的直线与所述室外备选点所在水平面之间的夹角。
需要说明的是,本申请实施例中的定位坐标系包括世界大地坐标系(worldgeodetic system,WGS)、Glonass大地坐标系、国际地球参考系统(internationalterrestrial reference system,ITRS)坐标系或2000国家大地坐标系(China GeodeticCoordinate System 2000,CGCS2000)。可以理解的是,在实际应用过程中,随着科技的进步和实际使用场景的需求,还可以采用其他用于确定定位点的位置信息的坐标系,不同的定位坐标系之间也是可以通过某种解算算法进行相应的转换,对本实施例中所使用的定位坐标系,不做具体限定。
坐标方位角A和第一仰角E的表现形式可以参阅图7A进行理解。
以卫星定位所采用的大地坐标系为例,某颗卫星相对于某个备选点之间的坐标方位角是指以室外备选点所在的水平面上的指北方向起,在水平面上以顺时针方向首次旋转到卫星在水平面上的正投影所在的方向为止,所旋转的角度即为该坐标方位角。第一仰角是指基于室外备选点所在的水平面,该室外备选点与卫星之间的直线与所述备选点所在水平面之间的夹角,也可以理解为是该直线与该直线在水平面上的正投影直线之间的夹角。
b)计算每个室外备选点在坐标方位角上相对于目标建筑物的最高点的第二仰角。
随着信号发射器的运动,信号发射器相对于目标建筑物的位置也随之变化,所以每个室外备选点在一个坐标方位角上都会有一个相对于建筑物的最高点的第二仰角。目标建筑物的数据包括该目标建筑物的高度和水平面上室外备选点到建筑物的垂直距离。
本实施例中,第二仰角Emodel的计算公式如下:
其中,Hmodel是目标建筑物的高度,Dmodel是备选点到目标建筑物的垂直距离。
本申请实施例中,目标建筑物是指与连接室外备选点和信号发射器之间的直线相交的建筑,本申请实施例中的相交可以是直接相交,也可以是与建筑物在高度上的延长虚拟部分相交,虚拟部分是指实际并不存在的部分,只是为了便于说明此处的相交关系而采用的描述方式。
c)根据第一仰角和第二仰角,确定N个第二可视状态集合。
可选地,所述根据第一仰角以及所述第二仰角,确定所述N个第二可视状态集合,可以包括:
针对所述每个信号发射器和所述每个备选点,获取在计算周期中一个信号发射器相对于一个备选点的多个坐标方位角各自对应的第一仰角和第二仰角;
若所述多个坐标方位角各自所对应的第一仰角均大于对应的第二仰角,则确定所述一个信号发射器相对于所述一个备选点的第二可视状态为视距;
若所述多个坐标方位角各自所对应的第一仰角均小于对应的第二仰角,则确定所述一个信号发射器相对于所述一个备选点的第二可视状态为非视距;
若所述多个坐标方位角各自所对应的第一仰角中部分大于对应的第二仰角,部分小于对应的第二仰角,则确定所述一个信号发射器相对于所述一个备选点的第二可视状态为多径;
其中,所述每个信号发射器相对于所述每个备选点的第二可视状态组成所述N个第二可视状态集合。
该可选方案可以理解为:
一个信号发射器相对于一个室外备选点,在一个接收信号的时刻就会有一个坐标方位角、一个第一仰角,而在该时刻,相对于该室外备选点相对于目标建筑物也会有一个第二仰角。关于在同一个坐标方位角下的第一仰角和第二仰角可以参阅图7A进行理解。如果用时刻作为索引,那么每个时刻就会有一组坐标方位角、第一仰角和第二仰角的数据组。
对于同一个信号发射器和同一个室外备选点,随着信号发射器的运动,在每个接收信号的时刻都会有一个上述包含坐标方位角、第一仰角和第二仰角的数据组。当然每个数据组中的坐标方位角、第一仰角和第二仰角的数值会有不同。
一个计算周期中可能会有多个接收信号的时刻,例如:如表1所示,在一个计算周期中以5个接收信号的时刻为例,来说明同一个信号发射器和同一个室外备选点在不同接收信号的时刻的数据组。
表1:同一个信号发射器和同一个室外备选点在不同接收信号的时刻的数据组
接收信号的时刻 | 坐标方位角 | 第一仰角 | 第二仰角 |
T1 | A1 | E1 | E<sub>model</sub>1 |
T2 | A2 | E2 | E<sub>model</sub>2 |
T3 | A3 | E3 | E<sub>model</sub>3 |
T4 | A4 | E4 | E<sub>model</sub>4 |
T5 | A5 | E5 | E<sub>model</sub>5 |
当然,上述表1中的接收信号的时刻可能不需要维护,只要确定坐标方位角就可以确定第一仰角与第二仰角的对应关系。
对于同一个信号发射器和同一个室外备选点的第二可视状态,需要比较每个坐标方位角所对应的第一仰角和第二仰角的关系才能确定。例如:上述表1中的5组,需要都分别比对后才能确定第二可视状态,当5组比对结果都是第一仰角大于第二仰角时,说明该信号发射器所发出的信号传输到接收机的过程中没有受到建筑物遮挡,都是通过直射路径传输,这时该信号发射器相对于该室外备选点的第二可视状态是LOS,也就是视距传输。当5组比对结果都是第一仰角小于第二仰角时,说明该信号发射器所发出的信号传输到接收机的过程中受到建筑物遮挡,都不是通过直射路径传输,这时该信号发射器相对于该室外备选点的第二可视状态是NLOS,当5组比对结果有的坐标方位角所对应的第一仰角大于第二仰角,有的坐标方位角所对应的第一仰角小于第二仰角,这时该信号发射器相对于该室外备选点的第二可视状态是Multipath,也就是多径传输。
也可以通过如下关系式来确定一个信号发射器相对于一个室外备选点的第二可视状态:
其中,E>Emodel表示一个信号发射器相对于一个室外备选点在不同坐标方位角下第一仰角均大于第二仰角,这种情况下的第二可视状态为LOS。
E<Emodel表示一个信号发射器相对于一个室外备选点在不同坐标方位角下第一仰角均小于第二仰角,这种情况下的第二可视状态为NLOS。
E>&<Emodel表示一个信号发射器相对于一个室外备选点在不同坐标方位角下第一仰角有的大于第二仰角,有的小于第二仰角,这种情况下的第二可视状态为Multipath。
通过上述描述的方式,逐个完成每个信号发射器与每个室外备选点在不同坐标方位角下第一仰角与第二仰角的比对,进而确定每个信号发射器与每个室外备选点的第二可视状态,从而得到N个第二可视状态集合。
606、电子设备将第二可视状态集合和第一可视状态集合进行匹配,以得到每个室外备选点与定位点的相似度。
前述步骤504中已经描述了第二可视状态集合和第一可视状态集合的匹配过程,下面本申请实施例中,再介绍一种通过下述公式进行匹配,进而确定备选点室外备选点与定位点的相似度的方案。
其中,pi,j表示第i个备选点,第j颗卫星的第二可视状态,i<P,j<M,oj表示定位点相对于第j颗卫星的第一可视状态,M表示卫星数量。
其中,||pi,j-oj||2=1表示第一可视状态与第二可视状态相同;||pi,j-oj||2=0表示第一可视状态与第二可视状态不相同。
Scorei表示第i个备选点与定位点的相似度的取值。
607、电子设备根据每个室外备选点的相似度,从P个室外备选点中确定Q个目标备选点,Q为小于P的整数。
本实施例中,电子设备将每个室外备选点的相似度按照从高到低的顺序排序,选取排名在前的Q个目标备选点。例如,输出P个室外备选点中排名前30%的室外备选点,作为目标备选点。
608、电子设备根据原始位置信息和Q个目标备选点的位置信息,确定定位点的目标位置信息。
可选地,所述根据所述原始位置信息和所述Q个目标备选点的位置信息,确定所述定位点的目标位置信息,可以包括:
根据所述Q个目标备选点的位置信息确定所述Q个目标备选点的分布主轴和分布角度,所述分布角度是所述分布主轴与所述定位坐标系上的定位坐标轴的夹角;
根据所述Q个目标备选点的位置信息,采用加权平均算法确定所述Q个目标备选点的横坐标加权平均值和纵坐标加权平均值;
根据所述原始位置信息、所述分布角度和所述横坐标加权平均值和所述纵坐标加权平均值,确定所述定位点的目标位置信息。
可选地,其中,所述根据所述Q个目标备选点的位置信息确定所述Q个目标备选点的分布主轴和分布角度可以包括:
采用线性回归算法确定所述Q个目标备选点的横坐标平均值和纵坐标平均值,并根据所述Q个目标备选点中每个目标备选点的横坐标和纵坐标,确定直线的斜率和截距,所述直线为所述分布主轴;
根据所述分布主轴的斜率确定所述分布角度。
可选地,其中,所述根据所述原始位置信息、所述分布角度和所述横坐标加权平均值和所述纵坐标加权平均值,确定所述定位点的目标位置信息,可以包括:
根据所述横坐标加权平均值和所述原始位置信息中横坐标的加权值,以及所述分布角度,确定在横坐标上的补偿值,根据所述纵坐标加权平均值和所述原始位置信息中纵坐标的加权值,以及所述分布角度,确定在纵坐标上的补偿值;
使用所述横坐标上的补偿值补偿所述横坐标加权平均值,以确定所述目标位置信息中的横坐标,使用所述纵坐标上的补偿值补偿所述纵坐标加权平均值,以确定所述目标位置信息中的纵坐标。
本申请实施例中,上述采用线性回归算法确定分布主轴和分布角度,以及采用加权平均算法确定所述Q个目标备选点的横坐标加权平均值和纵坐标加权平均值,再进一步通过根据所述原始位置信息、所述分布角度和所述横坐标加权平均值和所述纵坐标加权平均值,确定所述定位点的目标位置信息的过程可以参阅下述公式进行理解:
分布主轴其实就是Q个目标备选点的整体分布轴线,可以理解为是一条直线,Q个目标备选点分布在该分布主轴的两侧。分布角度就是分布主轴与坐标系的x轴或y轴所形成的夹角,在图7B中是以分布主轴与x轴所形成的夹角为例进行展示的,该夹角通常用分布主轴与x轴所形成的锐角表示,当然,该夹角也可以取与该锐角互补的钝角。
本申请实施例中采用线性回归算法确定分布主轴和分布角度的公式如下:
y=a×x+b
其中,(xi,yi)为第i个目标备选点的坐标,i的取值从1到Q,为Q个目标备选点的坐标平均值和纵坐标平均值,∑表示i从1到Q取值后的加和,a为直线的斜率,b为直线的截距。上述直线也就是Q个目标备选点的分布主轴。
采用加权平均算法确定所述Q个目标备选点的横坐标加权平均值和纵坐标加权平均值的过程可以通过如下公式进行理解:
其中,P(xi,yi)为第i个目标备选点加权平均后的坐标,xc,表示Q个目标备选点的横坐标加权平均值,yc表示Q个目标备选点的纵坐标加权平均值。P(xc,yc)表示Q个目标备选点的加权平均位置的坐标。
上述θ、P(xc,yc)确定后,再根据定位点的原始位置信息P(xw,yw)就可以通过下述公式确定所述定位点的目标位置信息:
P(x,y)=P(xc,yc)+((P(xc)-P(xw))×cosθ,((P(yc)-P(yw))×sinθ,))
其中,P(xw,yw),表示定位点的原始位置信息的加权坐标,实际上,该处也可以是原始位置信息的坐标,不用做加权也可以用于计算目标位置信息,(P(xc)-P(xw))×cosθ,表示横坐标上的补偿值,((P(yc)-P(yw))×sinθ,)表示纵坐标上的补偿值,P(x,y)定位点的目标位置的坐标。定位点的目标位置的坐标也就是定位点的目标位置信息。
本申请实施例,在定位信号被遮挡的情况下,可以根据每个信号发射器的定位信号的参数确定定位点定位信号的传输方式,再从定位备选点中通过相似度匹配得到与定位点卫星信号传输方式相似度高的备选点,最后结合高相似度备选点的位置信息和定位点带有误差的原始位置信息解算出定位点的目标位置信息,可以提升定位精度,保证良好的用户体验。
上述步骤602中已经简单描述了可视状态分类模型是通过离线训练得到的,下面结合图8进一步介绍可视状态分类模型的离线训练过程。
在训练可视状态分类模型之前需要收集大量的分类样本,分类样本收集的方式可以有很多种,可以在建筑物稀疏或密集的很多个不同地点设置收集点,当然也可以通过有奖上传的方式由用户上传分类样本,分类样本的收集方式,本申请中不做限定。每个分类样本都会包含如下信息:所述定位信号的参数包括载噪比、功率谱密度、伪距残差和伪距残差变化率中的一个或多个,通常在模型训练阶段会收集多个参数。关于这几个参数的概念上述步骤502中已经有明确介绍,本处不再重复说明。信号在不同的传输方式下所接收到的定位信号的参数具有不同的特征,这些定位信号的参数在不同传输方式下的具体数值或数值范围也不同,例如:
LOS传输下的信号载噪比都在40dB以上,功率谱密度特征不明显,伪距残差分布非常小,伪距残差变化率与多普勒频移的一致性较好。
NLOS状态下的信号载噪比处于25至30dB,功率谱密度主要分布在-10至10dB-Hz,伪距残差正向分布大于负向分布,伪距残差变化率与多普勒频移的一致性低于LOS信号。
Multipath传输下的信号载噪比处于25至40dB之间,功率谱密度几乎全部分布在-20至20dddB-Hz,伪距残差负向分布大于正向,伪距残差变化率与多普勒频移的一致性低于LOS信号。
这样,将收集到的定位信号的参数与LOS、NLOS或Multipath建立对应关系,做好标记,就可以将分类样本放入数据库或者云服务器备用了,图8中是以存入数据库为例进行说明的,云服务器在样本训练时,只需要从数据库中获取分类样本即可,如果分类样本直接存储在云服务器上,则在做可视模型训练时,只需要调取云服务器上存储的分类数据即可进行训练。
云服务器可以采用支持向量机学习模型进行可视分类模型训练,支持向量机学习模型是用于分类和回归分析的一种常见模型,该模型可以通过如下公式理解:
其中,x为输入特征向量,也就是载噪比、功率谱密度、伪距残差和伪距残差这些参数的取值,y为输出分类结果,也就是LOS、NLOS或Multipath这几种传输方式,w为参数向量,R为上述所描述的大量分类样本。在模型训练阶段,w是未知的,而且w只是一个代表,上述支持向量机学习模型中可能有很多个未知参数,模型训练的过程就是要通过本申请中的大量分类样本,计算出w,从而得到可视状态分类模型,这样,在使用可视状态分类模型时,输入载噪比、功率谱密度、伪距残差和伪距残差中的一个或多个,就可以得到对应的LOS、NLOS或Multipath的可视状态或传输方式。
上述图8的方案介绍了可视状态分类模型的训练过程,实际上不限于使用可视状态分类模型确定LOS、NLOS或Multipath,还可以通过其他模型确定可视状态,但无论使用何种模型,训练原理与上述图8介绍的训练原理都是相同的,可能分类样本上略有差异。
基于上述云服务器训练出的可视状态分类模型,本申请实施例还提供一种定位方法,可以提升定位精度,请参阅图9。
图9是本申请实施例中定位方法的另一个实施例示意图,可以包括:
901、电子设备从M个信号发射器接收M个定位信号。
其中,每个定位信号来源于一个信号发射器。
本申请实施例中,M为大于2的整数,例如:M=3、4、5或者更大的数值。信号发射器是指能够发射定位信号使电子设备进行位置定位的信号发射源,可以包括卫星或者基站等设备。信号发射器发射的定位信号中包含的信息能够使电子设备获取到信号发射器的精确位置信息,根据定位信号携带的信息,如发射时间和接收时间,电子设备能够计算出定位点相对于信号发射器之间的距离。例如,在卫星定位的场景下,定位信号是指卫星广播信号,实施传输的卫星广播信号中包括卫星的星历电文和导航电文,星历电文是卫星运行随时间而变的精确位置或轨迹表,导航电文是导航卫星运行状态参数的信息,是定位能够实现的基础信息;根据定位信号以及其发送时间和接收时间间隔能够确定卫星与电子设备之间的距离,由于定位信号在传输过程中还要受到大气折射等因素的影响,所以通过这种方法直接测得的距离并不等于卫星到定位点的真正距离,一般称为伪距。基于GNSS定位原理,当电子设备计算出它与三颗以上卫星之间的伪距,它与地球表面所处位置就被确定下来。
902、电子设备将M个定位信号的参数输入可视状态分类模型,确定第一可视状态集合。
该可视状态分类模型是以定位信号参数为输入,可视状态信息为输出进行训练得到的,定位信号参数包括载噪比、功率谱密度、伪距残差和伪距残差变化率中的一个或多个,第一可视状态用于表示接收到的每个信号发射器的定位信号的传输方式。
本实施例中,电子设备通过可视状态分类模型确定定位点相对于信号发射器的第一可视状态,该可视状态分类模型以每个信号发射器的定位信号的参数为输入,可视状态信息为输出。定位信号的参数以及第一可视状态集合可以参阅图3中的步骤502的相关内容进行理解,此处不再赘述。
需要说明的是,本实施例中的可视状态分类模型可以是预先通过离线训练得到的,离线训练的过程可以是预先收集多组定位信号的参数,并标记好每组定位信号的参数所对应的可视状态作为样本,然后将这些样本输入到初始状态的分类模型中进行训练,从而确定出初始状态的分类模型中的系数,得到该可用于可视状态分类的可视状态分类模型。例如,云服务器通过大量的LOS/NOLS/Multipath信号样本进行模型训练,在训练过程中选取的输入值为定位信号的参数载噪比、功率谱密度、伪距残差和伪距残差变化率,输出值为定位信号的可视状态:LOS、NLOS或Multipath,最终得到用于定位信号可视状态分类的可视状态分类模型。云服务器生成该可视状态分类模型的具体实现过程可以参阅图8进行理解。
903、电子设备根据M个信号发射器中每个信号发射器发送的定位信号、第一可视状态集合,确定所述定位点的目标位置信息。
本实施例中,电子设备通过步骤902中的可视状态模型有效地区分信号发射器相对于定位点的第一可视状态,从而优选视距传输的高精度定位信号进行目标位置信息的解算,提升定位精度。
其中,可选地,所述根据所述M个信号发射器中每个信号发射器发送的定位信号和所述第一可视状态集合,确定所述定位点的目标位置信息,可以包括:根据M个信号发射器中每个信号发射器发送的定位信号,获取M个信号发射器的位置信息,以及所述定位点的原始位置信息;
根据N个备选点的位置信息、建筑物的数据和M个信号发射器的位置信息,确定N个第二可视状态集合,其中,每个第二可视状态集合中包含M个第二可视状态,M个第二可视状态分别用于表示M个定位信号相对于备选点的传输方式;N个备选点均位于定位点第一预设范围内,其中,建筑物位于所述每个备选点的预设范围内,N为大于1的整数;
根据N个第二可视状态集合和第一可视状态集合,从N个备选点中确定Q个目标备选点,其中,Q为小于N的整数;
根据原始位置信息和Q个目标备选点的位置信息,确定定位点的目标位置信息。
其中,可选地,所述N个备选点的选取方式可以包括:在原始位置信息的预置范围内,按照预置间隔,确定定位点的N个备选点。
其中,可选地,所述根据N个备选点的位置信息,建筑物的数据和所述M个信号发射器的位置信息,确定N个第二可视状态集合,可以包括:根据N个备选点的位置信息和M个信号发射器的位置信息,确定每个信号发射器相对于每个备选点的坐标方位角和第一仰角,所述每个信号发射体与所述每个备选点在一个坐标方位角上对应一个第一仰角,坐标方位角的坐标系为定位坐标系,所述第一仰角是所述备选点与所述信号发射器之间的直线与所述定位坐标系所在的平面之间的夹角;根据每个备选点的位置信息和建筑物的数据,确定每个备选点在坐标方位角上相对于目标建筑的最高点的第二仰角,目标建筑的最高点为第一仰角所处的平面上的建筑物最高点,根据第一仰角以及第二仰角,确定N个第二可视状态集合。
其中,可选地,所述建筑物的数据包括建筑的高度和水平面上备选点到建筑物的垂直距离。
其中,可选地,所述根据第一仰角以及所述第二仰角,确定所述N个第二可视状态集合,可以包括:针对每个信号发射器和每个备选点,获取在计算周期中一个信号发射器相对于一个备选点的多个坐标方位角各自对应的第一仰角和第二仰角,若多个坐标方位角各自所对应的第一仰角均大于对应的第二仰角,则确定一个信号发射器相对于一个备选点的第二可视状态为视距;若多个坐标方位角各自所对应的第一仰角均小于对应的第二仰角,则确定一个信号发射器相对于一个备选点的第二可视状态为非视距;若多个坐标方位角各自所对应的第一仰角中部分大于对应的第二仰角,部分小于对应的第二仰角,则确定一个信号发射器相对于所述一个备选点的第二可视状态为多径;其中,所述每个信号发射器相对于所述每个备选点的第二可视状态组成所述N个第二可视状态集合。
其中,可选地,所述根据原始位置信息和Q个目标备选点的位置信息,确定定位点的目标位置信息,可以包括:根据Q个目标备选点的位置信息确定Q个目标备选点的分布主轴和分布角度,分布角度是分布主轴与定位坐标系上的定位坐标轴的夹角;根据Q个目标备选点的位置信息,采用加权平均算法确定Q个目标备选点的横坐标加权平均值和纵坐标加权平均值;根据原始位置信息、分布角度和横坐标加权平均值和纵坐标加权平均值,确定定位点的目标位置信息。
其中,可选地,所述根据Q个目标备选点的位置信息确定Q个目标备选点的分布主轴和分布角度,可以包括:采用线性回归算法确定Q个目标备选点的横坐标平均值和纵坐标平均值,并根据Q个目标备选点中每个目标备选点的横坐标和纵坐标,确定直线的斜率和截距,直线为该分布主轴;根据分布主轴的斜率确定分布角度。
其中,可选地,所述根据原始位置信息、分布角度和横坐标加权平均值和纵坐标加权平均值,确定定位点的目标位置信息,可以包括:根据横坐标加权平均值和原始位置信息中横坐标的加权值,以及分布角度,确定在横坐标上的补偿值,根据纵坐标加权平均值和原始位置信息中纵坐标的加权值,以及分布角度,确定在纵坐标上的补偿值;使用横坐标上的补偿值补偿横坐标加权平均值,以确定目标位置信息中的横坐标,使用纵坐标上的补偿值补偿纵坐标加权平均值,以确定目标位置信息中的纵坐标。
关于对本申请实施例中各可选步骤的理解可以参阅前述图5、图6对应的方法实施例中的相关步骤进行理解,本处不再重复赘述。
本申请实施例中,在定位信号被遮挡的情况下,接收到的定位信号中包括质量不好的多径信号和反射信号,使得根据实际接收的定位信号计算获得的原始位置信息存在较大的误差,通过使用不同传输路径定位信号区别明显的参数作为分类特征所得到的可视状态分类模型,能够有效地区分定位点接收到的定位信号的传输路径,即定位点相对于信号发射器的第一可视状态,能够使终端选取质量较高的定位信号进行定位点的位置解算,提升定位精度。
为了更明确的描述卫星定位的场景,下面参阅图10对卫星场景的定位方法进行介绍。
图10为本申请实施例中定位方法的另一个实施例示意图。
如图10所示,本申请实施例中定位方法的另一个实施例可以包括:
1001、电子设备根据M个卫星中每个卫星的星历数据计算每个卫星的位置信息。
本实施例中,卫星的星历数据是通过解析卫星发送的卫星广播信号,即定位信号得到的,卫星广播信号中包括卫星星历电文和导航电文,卫星的星历数据是卫星运行随时间而变的精确位置或轨迹表,导航电文是导航卫星运行状态参数的信息,包括卫星的系统时间、历书数据、卫星时钟的修正参数、导航卫星健康状况和电离层延时模型参数等,是定位能够实现的基础信息,根据星历数据电子设备能够计算出卫星的精确位置。
1002、电子设备根据每颗卫星的定位信号的原始测量量计算定位点的原始位置信息。
本实施例中,定位信号的原始测量量是指卫星信号的测量信息,包括卫星与定位点之间的伪距、多普勒频移等数据。根据GNSS定位原理,根据3颗以上卫星与定位点之间的伪距就可以计算出定位点的位置信息。电子设备根据M颗卫星的伪距计算出包含误差的原始位置信息。
1003、电子设备根据原始位置信息生成定位点第一预设范围内的S个备选点,并且从云服务器获取该第一预设范围内的建筑物的数据。
本实施例中,电子设备根据原始位置信息生成定位点第一预设范围内的备选点可以参阅图5中的步骤503或者图6中的步骤603-604进行理解,此处不再赘述建筑物的数据,用于预测备选点相对于M个卫星的第二可视状态时使用。
1004、电子设备根据S个备选点的位置信息、建筑物的数据和每颗卫星的位置信息,计算每个备选点上每一个信号发射器的坐标方位角、该坐标方位角所对应的卫星仰角以及该方位角上定位信号受遮挡的建筑仰角。
本实施例中方位角、对应的卫星仰角和建筑仰角的计算可以参阅图6中的步骤605进行理解,卫星仰角对应第一仰角,建筑仰角对应第二仰角,具体此处不再赘述。
1005、电子设备根据每个备选点上每颗卫星的坐标方位角、该坐标方位角对应的卫星仰角以及该方位角上定位信号受遮挡的建筑仰角预测每个备选点分别相对于M颗卫星的N个第二可视状态集合。
本实施例可以参阅图6中的步骤605进行理解,此处不再赘述。
1006、电子设备根据接收到的每颗卫星的定位信号的参数和可视状态分类模型确定定位点分别相对于M个卫星的第一可视状态集合。
本实施例可以参阅图5中的步骤502进行理解,可视状态分类模型的训练过程可以参阅图8进行理解,此处不再赘述。
1007、电子设备将第二可视状态集合和第一可视状态集合进行相似度匹配,并选取S个备选点中,与定位点相似度高的目标备选点。
本实施例可以参阅图5中的步骤504,图6中的步骤中的步骤606和607进行理解,此处不再赘述。
1008、电子设备采用线性回归算法求目标备选点的分布角度。
本实施例可以参阅图6中的步骤608进行理解,此处不再赘述。
1009、电子设备根据目标备选点的位置信息和分布角度、原始位置信息进行目标位置信息的解算。
本实施例可以参阅图6中的步骤608进行理解,此处不再赘述。
本实施例在卫星信号受建筑等物体遮挡后,在电子设备无法判断信号的LOS\NLOS\Multipath状态时,一方面可以通过云服务器使用大量数据训练出的可视状态分类模型有效的区分定位点相对于卫星的可视状态,使电子设备能够选取LOS信号进行定位,在一定程度上提升定位精度,另一方面,即使定位信号遮挡严重,LOS卫星少于GNSS定位原理中所要求的4颗及以上卫星时,电子设备也可能够通过备选点的卫星预测可视状态与定位点进行相似度匹配,利用相似度高的备选点的位置信息修正NLOS信号和Multipath信号所带来的定位误差,提升定位精度。
本申请实施例还提供一种电子设备,如图11所示,该电子设备可以包括获取模块1101,第一确定模块1102,第二确定模块1103,第三确定模块1104和第四确定模块1105。
获取模块1101,用从M个信号发射器接收M个定位信号,并获取所述M个信号发射器的位置信息、以及定位点的原始位置信息,所述M为大于2的整数;
第一确定模块1102,用于根据所述获取模块1101获取的M个定位信号的参数确定第一可视状态集合,所述第一可视状态集合中包含M个第一可视状态,所述M个第一可视状态分别表示所述M个定位信号相对于所述定位点的传输方式;
第二确定模块1103,用于根据N个备选点的位置信息、建筑物的数据和所述M个信号发射器的位置信息,确定N个第二可视状态集合,其中,每个第二可视状态集合中包含M个第二可视状态,所述M个第二可视状态分别用于表示所述M个定位信号相对于备选点的传输方式;所述N个备选点均位于所述定位点第一预设范围内,所述建筑物位于所述每个备选点的预设范围内,所述N为大于1的整数;
第三确定模块1104,用于根据所述N个第二可视状态集合和所述第一可视状态集合,从所述N个备选点中确定Q个目标备选点,所述Q为小于N的整数;
第四确定模块1105,用于根据所述获取模块获取的原始位置信息和所述第三确定模块确定的Q个目标备选点的位置信息,确定所述定位点的目标位置信息。
本申请实施例中的电子设备,可以实现上述图3所示的实施例中的定位方法,该电子设备能够在定位信号被遮挡的情况下,根据每个信号发射器的定位信号的参数确定定位点的定位信号的传输方式,再从备选点中通过相似度匹配得到与定位点卫星信号传输方式相似度高的备选点,最后结合高相似度备选点的位置信息和定位点带有误差的原始位置信息确定定位点的目标位置信息,可以提升定位精度,保证良好的用户体验。
上述的电子设备,还可以进一步的提升定位精度,实现上述图6所示出的实施例中的定位方法,具体如下:
可选地,第一确定模块1102,用于将M个定位信号输入可视状态分类模型,确定M个第一可视状态,可视状态分类模型是通过以定位信号的参数为输入,可视状态为输出进行训练得到的,定位信号的参数包括载噪比、功率谱密度、伪距残差和伪距残差变化率中的一个或多个。
可选地,所述电子设备还包括选取模块1106,
选取模块1106,用于在原始位置信息的预置范围内,按照预置间隔,确定定位点的N个备选点。
可选地,第二确定模块1103,用于根据N个备选点的位置信息和M个信号发射器的位置信息,确定每个信号发射器相对于每个备选点的坐标方位角和第一仰角,每个信号发射器与每个备选点在一个坐标方位角上对应一个第一仰角,坐标方位角的坐标系为定位坐标系,第一仰角是备选点与信号发射器之间的直线与备选点所在水平面之间的夹角;根据每个备选点的位置信息和建筑物的数据,确定每个备选点在所述坐标方位角上相对于目标建筑的最高点的第二仰角,目标建筑的最高点为第一仰角所处的平面上的建筑物最高点;根据第一仰角以及第二仰角,确定N个第二可视状态集合。
可选地,第二确定模块1103,用于针对每个信号发射器和所述每个备选点,获取在计算周期中一个信号发射器相对于一个备选点的多个坐标方位角各自对应的第一仰角和第二仰角;若多个坐标方位角各自所对应的第一仰角均大于对应的第二仰角,则确定一个信号发射器相对于一个备选点的第二可视状态为视距;若多个坐标方位角各自所对应的第一仰角均小于对应的第二仰角,则确定一个信号发射器相对于一个备选点的第二可视状态为非视距;若多个坐标方位角各自所对应的第一仰角中部分大于对应的第二仰角,部分小于对应的第二仰角,则确定一个信号发射器相对于一个备选点的第二可视状态为多径;其中,每个信号发射器相对于每个备选点的第二可视状态组成N个第二可视状态集合。
可选地,第四确定模块1105,用于根据Q个目标备选点的位置信息确定Q个目标备选点的分布主轴和分布角度,分布角度是分布主轴与定位坐标系上的定位坐标轴的夹角;根据Q个目标备选点的位置信息,采用加权平均算法确定Q个目标备选点的横坐标加权平均值和纵坐标加权平均值;根据原始位置信息、分布角度和横坐标加权平均值和纵坐标加权平均值,确定定位点的目标位置信息。
可选地,第四确定模块1105,用于采用线性回归算法确定Q个目标备选点的横坐标平均值和纵坐标平均值,并根据Q个目标备选点中每个目标备选点的横坐标和纵坐标,确定直线的斜率和截距,该直线为分布主轴;根据该分布主轴的斜率确定分布角度。
可选地,第四确定模块1105,用于根据横坐标加权平均值和原始位置信息中横坐标的加权值,以及分布角度,确定在横坐标上的补偿值,根据纵坐标加权平均值和原始位置信息中纵坐标的加权值,以及分布角度,确定在纵坐标上的补偿值;使用横坐标上的补偿值补偿所述横坐标加权平均值,以确定目标位置信息中的横坐标,使用纵坐标上的补偿值补偿纵坐标加权平均值,以确定目标位置信息中的纵坐标。
以上电子设备还可以参阅前述图5、图6对应的方法实施例部分的内容进行理解,本处不再重复赘述。
参阅图12,本申请实施例还提供了电子设备的另一实施例。
如图12所示,本申请实施例提供的电子设备的另一实施例可以包括:
获取模块1201,用于从M个信号发射器接收M个定位信号,所述M为大于2的整数
第一确定模块1202,用于将M个定位信号的参数输入可视状态分类模型,确定第一可视状态集合,该可视状态分类模型是以定位信号参数为输入,可视状态为输出进行训练得到的,该定位信号参数包括载噪比、功率谱密度、伪距残差和伪距残差变化率中的一个或多个,该第一可视状态用于表示接收到的每个信号发射器的定位信号的传输方式;
第二确定模块1203用于,根据M个信号发射器中每个信号发射器发送的定位信号和该第一可视状态集合,确定定位点的目标位置信息。
由上述方案可知,在定位信号被遮挡的情况下,接收到的定位信号中包括质量不好的多径信号和反射信号,使得根据实际接收的定位信号计算获得的原始位置信息存在较大的误差,通过使用不同传输路径定位信号区别明显的参数作为分类特征所得到的可视状态分类模型,能够有效地区分定位点接收到的定位信号的传输路径,即定位点相对于信号发射器的第一可视状态,能够使终端选取质量较高的定位信号进行定位点的位置解算,提升定位精度。
可选地,第二确定模块1203用于:
根据M个信号发射器中每个信号发射器发送的定位信号,获取M个信号发射器的位置信息,以及所述定位点的原始位置信息;
根据N个备选点的位置信息、建筑物的数据和M个信号发射器的位置信息,确定N个第二可视状态集合,其中,每个第二可视状态集合中包含M个第二可视状态,M个第二可视状态分别用于表示M个定位信号相对于备选点的传输方式;N个备选点均位于定位点第一预设范围内,其中,建筑物位于所述每个备选点的预设范围内,N为大于1的整数;
根据N个第二可视状态集合和第一可视状态集合,从N个备选点中确定Q个目标备选点,其中,Q为小于N的整数;
根据原始位置信息和Q个目标备选点的位置信息,确定定位点的目标位置信息。
可选地,第二确定模块1203用于:在原始位置信息的预置范围内,按照预置间隔,确定定位点的N个备选点。
可选地,第二确定模块1203用于:
根据所述N个备选点的位置信息和所述M个信号发射器的位置信息,确定所述每个信号发射器相对于所述每个备选点的坐标方位角和第一仰角,所述每个信号发射器与所述每个备选点在一个坐标方位角上对应一个第一仰角,所述坐标方位角的坐标系为定位坐标系,所述第一仰角是所述备选点与所述信号发射器之间的直线与所述备选点所在水平面之间的夹角;
根据所述每个备选点的位置信息和所述建筑物的数据,确定所述每个备选点在所述坐标方位角上相对于所述目标建筑的最高点的第二仰角,所述目标建筑的最高点为所述第一仰角所处的平面上的建筑物最高点;
根据所述第一仰角以及所述第二仰角,确定所述N个第二可视状态集合。
可选地,所述建筑物的数据包括所述建筑的高度和水平面上备选点到所述建筑物的垂直距离。
可选地,第二确定模块1203用于:
针对所述每个信号发射器和所述每个备选点,获取在计算周期中一个信号发射器相对于一个备选点的多个坐标方位角各自对应的第一仰角和第二仰角;
若所述多个坐标方位角各自所对应的第一仰角均大于对应的第二仰角,则确定所述一个信号发射器相对于所述一个备选点的第二可视状态为视距;
若所述多个坐标方位角各自所对应的第一仰角均小于对应的第二仰角,则确定所述一个信号发射器相对于所述一个备选点的第二可视状态为非视距;
若所述多个坐标方位角各自所对应的第一仰角中部分大于对应的第二仰角,部分小于对应的第二仰角,则确定所述一个信号发射器相对于所述一个备选点的第二可视状态为多径;
其中,所述每个信号发射器相对于所述每个备选点的第二可视状态组成所述N个第二可视状态集合。
可选地,第二确定模块1203用于:
根据所述Q个目标备选点的位置信息确定所述Q个目标备选点的分布主轴和分布角度,所述分布角度是所述分布主轴与所述定位坐标系上的定位坐标轴的夹角;
根据所述Q个目标备选点的位置信息,采用加权平均算法确定所述Q个目标备选点的横坐标加权平均值和纵坐标加权平均值;
根据所述原始位置信息、所述分布角度和所述横坐标加权平均值和所述纵坐标加权平均值,确定所述定位点的目标位置信息。
可选地,第二确定模块1203用于:
采用线性回归算法确定所述Q个目标备选点的横坐标平均值和纵坐标平均值,并根据所述Q个目标备选点中每个目标备选点的横坐标和纵坐标,确定直线的斜率和截距,所述直线为所述分布主轴;
根据所述分布主轴的斜率确定所述分布角度。
可选地,第二确定模块1203用于:
根据所述横坐标加权平均值和所述原始位置信息中横坐标的加权值,以及所述分布角度,确定在横坐标上的补偿值,根据所述纵坐标加权平均值和所述原始位置信息中纵坐标的加权值,以及所述分布角度,确定在纵坐标上的补偿值;
使用所述横坐标上的补偿值补偿所述横坐标加权平均值,以确定所述目标位置信息中的横坐标,使用所述纵坐标上的补偿值补偿所述纵坐标加权平均值,以确定所述目标位置信息中的纵坐标。
图12所对应的电子设备的实施例可以参阅前述图9、图10部分对应的方法实施例进行理解,本处不再重复赘述。
基于以上实施例,本申请实施例还提供了一种芯片子系统(SOC,System onChip),该芯片子系统包括处理模块,以及用于接收定位信号的GPS模块,该应用处理器可实现上述任意一个或多个实施例提供的定位方法。其中,GPS模块可以是单独的芯片,也可以与应用处理器集成到一起。
基于以上实施例,本申请实施例还提供了一种电子设备,该电子设备包括上述的芯片子系统,使得该电子设备可实现上述任意一个或多个实施例提供的定位方法。
基于以上实施例,本申请实施例还提供了一种定位芯片,例如GPS芯片。该芯片包括射频模块和处理电路,射频模块用于接收定位信号,该处理电路用于实现上述任意一个或多个实施例提供的定位方法。
基于以上实施例,本申请实施例还提供了一种电子设备,该电子设备包括上述的定位芯片,使得该电子设备可实现上述任意一个或多个实施例提供的定位方法。
基于以上实施例,本申请实施例还提供了一种计算机存储介质,该存储介质中存储计算机指令,该计算机指令在被一个或多个处理器读取并执行时可实现上述任意一个或多个实施例提供的定位方法。计算机存储介质可以包括:U盘、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码或计算机指令的介质。
基于以上实施例,本申请提供一种计算机程序产品,计算机程序产品包括计算机指令,当计算机指令被处理器执行时,使得处理器执行上述任意一个或多个实施例提供的定位方法。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (24)
1.一种定位方法,其特征在于,包括:
从M个信号发射器接收M个定位信号,并获取所述M个信号发射器的位置信息、以及定位点的原始位置信息,所述M为大于2的整数;
根据所述M个定位信号的参数确定第一可视状态集合,所述第一可视状态集合中包含M个第一可视状态,所述M个第一可视状态分别表示所述M个定位信号相对于所述定位点的传输方式;
根据N个备选点的位置信息、建筑物的数据和所述M个信号发射器的位置信息,确定N个第二可视状态集合,其中,每个第二可视状态集合中包含M个第二可视状态,所述M个第二可视状态分别用于表示所述M个定位信号相对于备选点的传输方式;所述N个备选点均位于所述定位点第一预设范围内,所述建筑物位于所述每个备选点的预设范围内,所述N为大于1的整数;
根据所述N个第二可视状态集合和所述第一可视状态集合,从所述N个备选点中确定Q个目标备选点,所述Q为小于N的整数;
根据所述原始位置信息和所述Q个目标备选点的位置信息,确定所述定位点的目标位置信息。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述M个定位信号的参数确定第一可视状态集合,包括:
将所述M个定位信号输入可视状态分类模型,确定所述M个第一可视状态,所述可视状态分类模型是通过以定位信号的参数为输入,可视状态为输出进行训练得到的,所述定位信号的参数包括载噪比、功率谱密度、伪距残差和伪距残差变化率中的一个或多个。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述N个备选点的选取方式包括:
在所述原始位置信息的预置范围内,按照预置间隔,确定所述定位点的N个备选点。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,所述根据N个备选点的位置信息,建筑物的数据和所述M个信号发射器的位置信息,确定N个第二可视状态集合,包括:
根据所述N个备选点的位置信息和所述M个信号发射器的位置信息,确定所述每个信号发射器相对于所述每个备选点的坐标方位角和第一仰角,所述每个信号发射器与所述每个备选点在一个坐标方位角上对应一个第一仰角,所述坐标方位角的坐标系为定位坐标系,所述第一仰角是所述备选点与所述信号发射器之间的直线与所述备选点所在水平面之间的夹角;
根据所述每个备选点的位置信息和所述建筑物的数据,确定所述每个备选点在所述坐标方位角上相对于所述目标建筑的最高点的第二仰角,所述目标建筑的最高点为所述第一仰角所处的平面上的建筑物最高点;
根据所述第一仰角以及所述第二仰角,确定所述N个第二可视状态集合。
5.根据权利要求1-4任一所述的方法,其特征在于,所述建筑物的数据包括所述建筑的高度和水平面上备选点到所述建筑物的垂直距离。
6.根据权利要求4或5所述的方法,其特征在于,所述根据第一仰角以及所述第二仰角,确定所述第二可视状态集合,包括:
针对所述每个信号发射器和所述每个备选点,获取在计算周期中一个信号发射器相对于一个备选点的多个坐标方位角各自对应的第一仰角和第二仰角;
若所述多个坐标方位角各自所对应的第一仰角均大于对应的第二仰角,则确定所述一个信号发射器相对于所述一个备选点的第二可视状态为视距;
若所述多个坐标方位角各自所对应的第一仰角均小于对应的第二仰角,则确定所述一个信号发射器相对于所述一个备选点的第二可视状态为非视距;
若所述多个坐标方位角各自所对应的第一仰角中部分大于对应的第二仰角,部分小于对应的第二仰角,则确定所述一个信号发射器相对于所述一个备选点的第二可视状态为多径;
其中,所述每个信号发射器相对于所述每个备选点的第二可视状态组成所述N个第二可视状态集合。
7.根据权利要求1-6任一所述的方法,其特征在于,所述根据所述原始位置信息和所述Q个目标备选点的位置信息,确定所述定位点的目标位置信息,包括:
根据所述Q个目标备选点的位置信息确定所述Q个目标备选点的分布主轴和分布角度,所述分布角度是所述分布主轴与所述定位坐标系上的定位坐标轴的夹角;
根据所述Q个目标备选点的位置信息,采用加权平均算法确定所述Q个目标备选点的横坐标加权平均值和纵坐标加权平均值;
根据所述原始位置信息、所述分布角度和所述横坐标加权平均值和所述纵坐标加权平均值,确定所述定位点的目标位置信息。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述根据所述Q个目标备选点的位置信息确定所述Q个目标备选点的分布主轴和分布角度,包括:
采用线性回归算法确定所述Q个目标备选点的横坐标平均值和纵坐标平均值,并根据所述Q个目标备选点中每个目标备选点的横坐标和纵坐标,确定直线的斜率和截距,所述直线为所述分布主轴;
根据所述分布主轴的斜率确定所述分布角度。
9.根据权利要求7或8所述的方法,其特征在于,所述根据所述原始位置信息、所述分布角度和所述横坐标加权平均值和所述纵坐标加权平均值,确定所述定位点的目标位置信息,包括:
根据所述横坐标加权平均值和所述原始位置信息中横坐标的加权值,以及所述分布角度,确定在横坐标上的补偿值,根据所述纵坐标加权平均值和所述原始位置信息中纵坐标的加权值,以及所述分布角度,确定在纵坐标上的补偿值;
使用所述横坐标上的补偿值补偿所述横坐标加权平均值,以确定所述目标位置信息中的横坐标,使用所述纵坐标上的补偿值补偿所述纵坐标加权平均值,以确定所述目标位置信息中的纵坐标。
10.一种电子设备,其特征在于,包括:
获取模块,用于从M个信号发射器接收M个定位信号,并获取所述M个信号发射器的位置信息、以及定位点的原始位置信息,所述M为大于2的整数;
第一确定模块,用于根据所述M个定位信号的参数确定第一可视状态集合,所述第一可视状态集合中包含M个第一可视状态,所述M个第一可视状态分别表示所述M个定位信号相对于所述定位点的传输方式;
第二确定模块,用于根据N个备选点的位置信息、建筑物的数据和所述M个信号发射器的位置信息,确定N个第二可视状态集合,其中,每个第二可视状态集合中包含M个第二可视状态,所述M个第二可视状态分别用于表示所述M个定位信号相对于备选点的传输方式;所述N个备选点均位于所述定位点第一预设范围内,所述建筑物位于所述每个备选点的预设范围内,所述N为大于1的整数;
第三确定模块,用于根据所述N个第二可视状态集合和所述第一可视状态集合,从所述N个备选点中确定Q个目标备选点,所述Q为小于N的整数;
第四确定模块,用于根据所述获取模块获取的原始位置信息和所述第三确定模块确定的Q个目标备选点的位置信息,确定所述定位点的目标位置信息。
11.根据权利要求10所述的电子设备,其特征在于,
所述第一确定模块,用于将所述M个定位信号输入可视状态分类模型,确定所述M个第一可视状态,所述可视状态分类模型是通过以定位信号的参数为输入,可视状态为输出进行训练得到的,所述定位信号的参数包括载噪比、功率谱密度、伪距残差和伪距残差变化率中的一个或多个。
12.根据权利要求10或11所述的电子设备,其特征在于,所述电子设备还包括选取模块,
所述选取模块,用于在所述原始位置信息的预置范围内,按照预置间隔,确定所述定位点的N个备选点。
13.根据权利要求10-12任一所述的电子设备,其特征在于,
第二确定模块用于:
根据所述N个备选点的位置信息和所述M个信号发射器的位置信息,确定所述每个信号发射器相对于所述每个备选点的坐标方位角和第一仰角,所述每个信号发射器与所述每个备选点在一个坐标方位角上对应一个第一仰角,所述坐标方位角的坐标系为定位坐标系,所述第一仰角是所述备选点与所述信号发射器之间的直线与所述备选点所在水平面之间的夹角;
根据所述每个备选点的位置信息和所述建筑物的数据,确定所述每个备选点在所述坐标方位角上相对于所述目标建筑的最高点的第二仰角,所述目标建筑的最高点为所述第一仰角所处的平面上的建筑物最高点;
根据所述第一仰角以及所述第二仰角,确定所述N个第二可视状态集合。
14.根据权利要求10-13任一所述的电子设备,其特征在于,所述建筑物的数据包括所述建筑的高度和水平面上备选点到所述建筑物的垂直距离。
15.根据权利要求13或14所述的电子设备,其特征在于,
所述第二确定模块用于:
针对所述每个信号发射器和所述每个备选点,获取在计算周期中一个信号发射器相对于一个备选点的多个坐标方位角各自对应的第一仰角和第二仰角;
若所述多个坐标方位角各自所对应的第一仰角均大于对应的第二仰角,则确定所述一个信号发射器相对于所述一个备选点的第二可视状态为视距;
若所述多个坐标方位角各自所对应的第一仰角均小于对应的第二仰角,则确定所述一个信号发射器相对于所述一个备选点的第二可视状态为非视距;
若所述多个坐标方位角各自所对应的第一仰角中部分大于对应的第二仰角,部分小于对应的第二仰角,则确定所述一个信号发射器相对于所述一个备选点的第二可视状态为多径;
其中,所述每个信号发射器相对于所述每个备选点的第二可视状态组成所述N个第二可视状态集合。
16.根据权利要求10-15任一所述的电子设备,其特征在于,
所述第四确定模块用于:
根据所述Q个目标备选点的位置信息确定所述Q个目标备选点的分布主轴和分布角度,所述分布角度是所述分布主轴与所述定位坐标系上的定位坐标轴的夹角;
根据所述Q个目标备选点的位置信息,采用加权平均算法确定所述Q个目标备选点的横坐标加权平均值和纵坐标加权平均值;
根据所述原始位置信息、所述分布角度和所述横坐标加权平均值和所述纵坐标加权平均值,确定所述定位点的目标位置信息。
17.根据权利要求16所述的电子设备,其特征在于,
所述第四确定模块用于:
采用线性回归算法确定所述Q个目标备选点的横坐标平均值和纵坐标平均值,并根据所述Q个目标备选点中每个目标备选点的横坐标和纵坐标,确定直线的斜率和截距,所述直线为所述分布主轴;
根据所述分布主轴的斜率确定所述分布角度。
18.根据权利要求16或17所述的电子设备,其特征在于,
所述第四确定模块用于:
根据所述横坐标加权平均值和所述原始位置信息中横坐标的加权值,以及所述分布角度,确定在横坐标上的补偿值,根据所述纵坐标加权平均值和所述原始位置信息中纵坐标的加权值,以及所述分布角度,确定在纵坐标上的补偿值;
使用所述横坐标上的补偿值补偿所述横坐标加权平均值,以确定所述目标位置信息中的横坐标,使用所述纵坐标上的补偿值补偿所述纵坐标加权平均值,以确定所述目标位置信息中的纵坐标。
19.一种电子设备,其特征在于,包括处理器和存储有计算机程序的计算机可读存储介质;
所述处理器与所述计算机可读存储介质耦合,所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-9任一项所述的定位方法。
20.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-9任一项所述的定位方法。
21.一种芯片子系统(SOC),其特征在于,所述芯片子系统包括处理模块,以及用于接收定位信号的GPS模块,所述处理模块用于实现如权利要求1-9任一项所述的定位方法。
22.一种电子设备,其特征在于,包括如权利要求21所述的芯片子系统。
23.一种定位芯片,其特征在于,所述定位芯片包括射频模块和处理电路,所述射频模块用于接收定位信号,所述处理电路用于实现如权利要求1-9任一项所述的定位方法。
24.一种电子设备,其特征在于,包括如权利要求23所述的定位芯片。
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