CN111436018A

CN111436018A - 一种定位方法和装置

Info

Publication number: CN111436018A
Application number: CN201910032618.9A
Authority: CN
Inventors: 陶震
Original assignee: Alibaba Group Holding Ltd
Current assignee: Alibaba Group Holding Ltd
Priority date: 2019-01-14
Filing date: 2019-01-14
Publication date: 2020-07-21

Abstract

本申请实施例提供了一种定位方法和装置，所述方法包括：获取多个基站接收到的由待定位终端发送的无线帧的信号强度；确定所述多个基站中每两个基站之间的第一信号强度比值；所述第一信号强度比值为两个基站接收的由待定位终端发送的无线帧的信号强度的比值；根据所述每两个基站之间的第一信号强度比值，确定所述待定位终端的位置。本申请实施例中，利用不同基站接收到同一个终端发送的无线帧的信号强度之比来进行终端定位，而不是用信号强度的绝对值，避免了不同终端本身的不一致性导致的信号强度的变化。并且基站不需要专门提供额外的高精度时钟同步模块和无线信号分析模块就可以实现终端的定位，降低了实现成本。

Description

一种定位方法和装置

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种定位方法和一种定位装置。

背景技术

物联网技术是继计算机和互联网之后的第三次信息技术革命，具有实时性和交互性等优点，已经被广泛应用于城市管理、数字家庭、定位导航、物流管理、安保系统等多个领域。

无线定位的需求在物联网领域广泛存在，常见的定位方法有基于GPS的定位方案，基于GPS的定位方案虽然定位精度高，但功耗较大、部署和维护成本较高。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本申请实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种定位方法和相应的一种定位装置。

为了解决上述问题，本申请实施例公开了一种定位方法，包括：

获取多个基站接收到的由待定位终端发送的无线帧的信号强度；

确定所述多个基站中每两个基站之间的第一信号强度比值，所述第一信号强度比值为两个基站接收的由待定位终端发送的无线帧的信号强度的比值；

根据所述每两个基站之间的第一信号强度比值，确定所述待定位终端的位置。

可选的，所述根据所述每两个基站之间的第一信号强度比值，确定所述待定位终端的位置，包括：

根据每两个基站之间的第一信号强度比值，确定位置分布曲线；

根据各个位置分布曲线，确定所述待定位终端的位置。

可选的，所述根据每两个基站之间的第一信号强度比值，确定位置分布曲线，包括：

获取所述多个基站的位置；

以每两个基站之间的第一信号强度比值以及该两个基站的位置，确定位置分布曲线。

获取所述多个基站中，每两个基站之间的第二信号强度比值，所述第二信号强度比值为两个基站接收到位于一预设的子区域的终端的无线帧的信号强度的比值；

从所述两个基站之间的第二信号强度比值中，查找与所述两个基站之间的第一信号强度比值相同的目标第二信号强度比值；

将针对所述两个基站的目标第二信号强度比值对应的子区域相连，得到位置分布曲线。

可选的，还包括：

将预设的待定位区域划分为多个子区域；

获取所述多个基站分别接收到位于所述多个子区域的终端发送的无线帧的信号强度；

确定所述多个基站中，每两个基站之间针对位于所述子区域的终端的第二信号强度比值。

可选的，所述获取所述多个基站分别接收到位于所述多个子区域的终端发送的无线帧的信号强度，包括：

采用预设的射线跟踪模型，模拟所述多个基站分别接收到多个特定终端发送的无线帧的信号强度。

本申请实施例还公开了一种定位装置，包括：

第一信号强度获取模块，用于获取多个基站接收到的由待定位终端发送的无线帧的信号强度；

第一信号强度比值确定模块，用于确定所述多个基站中每两个基站之间的第一信号强度比值，所述第一信号强度比值为两个基站接收的由待定位终端发送的无线帧的信号强度的比值；

定位模块，用于根据所述每两个基站之间的第一信号强度比值，确定所述待定位终端的位置。

可选的，所述定位模块包括：

位置分布曲线确定子模块，用于根据每两个基站之间的第一信号强度比值，确定位置分布曲线；

定位子模块，用于根据各个位置分布曲线，确定所述待定位终端的位置。

可选的，所述位置分布曲线确定子模块包括：

基站位置获取单元，用于获取所述多个基站的位置；

第一位置分布曲线确定单元，用于以每两个基站之间的第一信号强度比值以及该两个基站的位置，确定位置分布曲线。

可选的，所述位置分布曲线确定子模块包括：

第二信号强度比值获取单元，用于获取所述多个基站中，每两个基站之间的第二信号强度比值，所述第二信号强度比值为两个基站接收到位于一预设的子区域的终端的无线帧的信号强度的比值；

目标第二信号强度比值查找单元，用于从所述两个基站之间的第二信号强度比值中，查找与所述两个基站之间的第一信号强度比值相同的目标第二信号强度比值；

第二位置分布曲线确定单元，用于将针对所述两个基站的目标第二信号强度比值对应的子区域相连，得到位置分布曲线。

可选的，还包括：

区域划分模块，用于将预设的待定位区域划分为多个子区域；

第二信号强度获取模块，用于获取所述多个基站分别接收到位于所述多个子区域的终端发送的无线帧的信号强度；

第二信号强度比值确定模块，用于确定所述多个基站中，每两个基站之间针对位于所述子区域的终端的第二信号强度比值。

可选的，所述第二信号强度获取模块包括：

信号强度模拟子模块，用于采用预设的射线跟踪模型，模拟所述多个基站分别接收到多个特定终端发送的无线帧的信号强度。

本申请实施例还公开了一种装置，包括：

一个或多个处理器；和

其上存储有指令的一个或多个机器可读介质，当由所述一个或多个处理器执行时，使得所述装置执行如上所述的一个或多个的方法。

本申请实施例还公开了一个或多个机器可读介质，其上存储有指令，当由一个或多个处理器执行时，使得所述处理器执行如上所述的一个或多个的方法。

本申请实施例包括以下优点：

本申请实施例中，利用不同基站接收到同一个终端发送的无线帧的信号强度之比来进行终端定位，而不是用信号强度的绝对值，避免了不同终端本身的不一致性导致的信号强度的变化。并且基站不需要专门提供额外的高精度时钟同步模块和无线信号分析模块就可以实现终端的定位，降低了实现成本。

附图说明

图1是本申请的一种定位方法实施例一的步骤流程图；

图2是本申请的一种定位方法实施例二的步骤流程图；

图3是本申请实施例中一种确定位置分布曲线的示意图；

图4是本申请实施例中另一种确定位置分布曲线的示意图；

图5是本申请实施例中确定待定位终端的位置的示意图；

图6是本申请的一种定位装置实施例的结构框图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

参照图1，示出了本申请的一种定位方法实施例一的步骤流程图，具体可以包括如下步骤：

步骤101，获取多个基站接收到的由待定位终端发送的无线帧的信号强度；

LoRa是物联网中一种基于扩频技术的超远距离传输方案，具有传输距离远、低功耗、多节点和低成本等特性。

在本申请实施例中，终端可以为LoRa终端，终端具有LoRa网络连接能力，并接入LoRa网络。根据该LoRa网络所部署的应用场景的不同，该终端可以包括不同的电子设备，比如，在该LoRa网络应用于城市管理中时，该终端可以包括智能电表；在该LoRa网络应用于数字家庭中时，该终端可以包括各种智能家电等等。

基站可以为LoRa基站，在LoRa网络中又称为网关或者集中器，具有无线连接汇聚功能，包括终端提供接入LoRa网络的入口，对来自服务器或终端的数据进行转发，实现该终端与该服务器之间的数据交互。当然，基站也能够与处于该基站的信号覆盖范围内的其它基站通过传输无线帧的方式进行数据交互。

在农牧业、动物保护等应用物联网的场景中，在大部分情况下，管理上并不需要很高的定位精度，但要求整个网络的部署成本和复杂度低，终端功耗也要低。所以在这类场景中，可以通过物联网终端上传自身的传感器业务数据实现定位，而不需要额外的定位设备和定位数据。

在本申请实施例中，待定位终端可以向多个基站发送包含业务数据的无线帧。例如，终端可以广播无线帧，在有效通信范围内的基站可以接收到无线帧。基站接收到无线帧时，记录接收到的无线帧的信号强度。

步骤102，确定所述多个基站中每两个基站之间的第一信号强度比值，所述第一信号强度比值为两个基站接收的由待定位终端发送的无线帧的信号强度的比值；

第一信号强度比值为一基站接收的由待定位终端发送的无线帧的信号强度，与另一基站接收的由待定位终端发送的无线帧的信号强度的比值。

例如，假设有基站1、基站2、基站3接收到待定位终端发送的无线帧，接收信号强度分别是P1、P2、P3。每两个基站之间的第一信号强度比值包括：基站1与基站2之间的第一信号强度比值P1/P2，基站2与基站3之间的第一信号强度比值P2/P3，基站3与基站1之间的第一信号强度比值P3/P1。

步骤103，根据所述每两个基站之间的第一信号强度比值，确定所述待定位终端的位置。

本申请实施例的方法并不局限于上述示例中三个基站的情况，两个基站或三个以上的基站的情况也可以采用本申请实施例的方法来确定终端的位置。

参照图2，示出了本申请的一种定位方法实施例二的步骤流程图，具体可以包括如下步骤：

步骤201，获取多个基站接收到的由待定位终端发送的无线帧的信号强度；

步骤202，确定所述多个基站中每两个基站之间的第一信号强度比值，所述第一信号强度比值为两个基站接收的由待定位终端发送的无线帧的信号强度的比值；

步骤203，根据每两个基站之间的第一信号强度比值，确定位置分布曲线；

在本申请实施例的一种示例中，所述步骤203可以包括如下子步骤：

子步骤S11，获取所述多个基站的位置；

子步骤S12，以每两个基站之间的第一信号强度比值以及该两个基站的位置，确定位置分布曲线。

位置分布曲线可以表示，一个基站接收到位于该曲线上的一位置点发出的无线帧的功率，与另一基站接收到的该位置点发出的无线帧的功率的比值相同，待定位终端可以位于位置分别曲线的任一位置点。

具体的，自由空间内电磁波损耗公式：

Lfs＝32.44+20logD+20logFD，其中D为传播距离，F为频率。

基站接收到无线帧的RSSI(Received Signal Strength Indicator，接收信号的强度指示)可以为：

Rssi＝p_out-Lfs

由于，Rssi＝10log(P)。

因此，

即

其中，Rssi1为基站1接收到无线帧的Rssi(dB)，Rssi2为基站2接收到无线帧的Rssi，P1为基站1接收到无线帧的功率(W)，P2为基站2接收到无线帧的功率。

参照图3所示本申请实施例中一种确定位置分布曲线的示意图。其中，假设基站1的位置的坐标为(0，0)，基站2的位置的坐标为(d，0)，待定位终端的位置为(x，y)，则待定位终端与基站1的距离D1＝x²+y²，待定位终端与基站1的距离D2＝(d-x)²+y²。

最终得到位置分布曲线为：P2/P1＝(x²+y²)/[(d-x)²+y²]。

位置分布曲线可以表示，基站2接收到位于该曲线上的点发出的无线帧的功率，与基站1接收到位于该曲线上的点发出的无线帧的功率的比值相同，待定位终端可以位于位置分别曲线的任一位置点。

该示例得到的位置分布曲线表示的是理想中的待定位终端所在位置的曲线。但在实际中，需定位区域中有各种障碍物影响无线电在空中的传播，因此基于该示例得到的位置分布曲线，需要在障碍物影响较少的区域使用。

以下，以基于修正机制的另一示例讲述如何确定位置分布曲线。在本申请实施例的另一种示例中，所述步骤203可以包括如下子步骤：

子步骤S21，获取所述多个基站中，每两个基站之间的第二信号强度比值，所述第二信号强度比值为两个基站接收到位于一预设的子区域的终端的无线帧的信号强度的比值；

在本示例中，可以将预设的待定位区域划分为多个子区域；获取多个基站分别接收到位于多个子区域的终端发送的无线帧的信号强度；确定多个基站中，每两个基站之间针对位于子区域的终端的第二信号强度比值。

例如，假设有基站1、基站2、基站3接收到子区域的终端发送的无线帧，接收信号强度分别是P1’、P2’、P3’。每两个基站之间的第二信号强度比值包括：基站1与基站2之间的第二信号强度比值P1’/P2’，基站2与基站3之间的第二信号强度比值P2’/P3’，基站3与基站1之间的第二信号强度比值P3’/P1’。

子区域的划分和基站部署的间距有关，基站间距越大，信号强度变化就越平缓，子区域的尺寸也就越大；基站间距越小，信号强度变化就越陡峭，子区域的尺寸也就越小。子区域是定位可以区分的最小分辨单位，形状可以为方形或蜂窝状。其中，将子区域设定为方形，可以使整个定位方式的计算量最小。

在本示例中，可以模拟每一子区域都具有一个终端，终端发送的无线帧可以被多个基站接收得到。

具体的，可以采用射线跟踪模型，模拟多个基站分别接收到各个子区域的特定终端发送的无线帧的信号强度。

射线跟踪模型可以模拟在有障碍物影响的情况下，电磁波传播过程中的直射、反射和绕射过程，跟踪所有从终端发射出来的无线帧，从而得到多个基站接收到子区域的特定终端发出的无线帧的信号强度。

除了采用射线跟踪模型仿真模拟，还可以采用其他的仿真算法、模型模拟得到多个基站接收到子区域的特定终端发出的无线帧的信号强度，本申请对此不做限定。

在本示例中，除了模拟每个子区域都具有终端之外，还可以实际在每个子区域都仿真终端，并测量多个基站接收到的实际终端发射的无线帧的信号强度。

子步骤S22，从所述两个基站之间的第二信号强度比值中，查找与所述两个基站之间的第一信号强度比值相同的目标第二信号强度比值；

对于每两个基站之间的第一信号强度比值，在相同的两个基站之间的多个第二信号强度比值中，确定数值相同的目标第二信号强度比值。

例如，基站1与基站2之间相对待定位终端的第一信号强度比值为P1/P2；基站1与基站2之间相对一子区域的终端的第二信号强度比值为P1’/P2’。假设子区域包括：子区域1、子区域2、子区域3、子区域4。若子区域1、子区域3的P1’/P2’的数值与P1/P2相同，即目标第二信号强度比值为子区域1的P1’/P2’和子区域3的P1’/P2’。

子步骤S23，将针对所述两个基站的目标第二信号强度比值对应的子区域相连，得到位置分布曲线。

参照图4所示为本申请实施例中另一种确定位置分布曲线的示意图。以相对基站1和基站2的第一信号强度比值，确定对应的目标第二信号强度比值，然后将对应的目标第二信号强度比值对应的子区域相连得到曲线1。以相对基站2和基站3的第一信号强度比值，确定对应的目标第二信号强度比值，然后将对应的目标第二信号强度比值对应的子区域相连得到曲线2。以相对基站3和基站1的第一信号强度比值，确定对应的目标第二信号强度比值，然后将对应的目标第二信号强度比值对应的子区域相连得到曲线3。

步骤204，根据各个位置分布曲线，确定所述待定位终端的位置。

参照图5所示为本申请实施例中确定待定位终端的位置的示意图。具体的，可以将各个位置分布曲线相交的位置，确定为待定位终端的位置。

需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本申请实施例所必须的。

参照图6，示出了本申请的一种定位装置实施例的结构框图，具体可以包括如下模块：

第一信号强度获取模块601，用于获取多个基站接收到的由待定位终端发送的无线帧的信号强度；

第一信号强度比值确定模块602，用于确定所述多个基站中每两个基站之间的第一信号强度比值，所述第一信号强度比值为两个基站接收的由待定位终端发送的无线帧的信号强度的比值；

定位模块603，用于根据所述每两个基站之间的第一信号强度比值，确定所述待定位终端的位置。

本申请实施例中，所述定位模块603可以包括：

本申请实施例中，所述位置分布曲线确定子模块可以包括：

基站位置获取单元，用于获取所述多个基站的位置；

本申请实施例中，所述位置分布曲线确定子模块可以包括：

本申请实施例中，所述的装置还可以包括：

本申请实施例中，所述第二信号强度获取模块可以包括：

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，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。

本申请实施例还提供了一种装置，包括：

一个或多个处理器；和

其上存储有指令的一个或多个机器可读介质，当由所述一个或多个处理器执行时，使得所述装置执行本申请实施例所述的方法。

本申请实施例还提供了一个或多个机器可读介质，其上存储有指令，当由一个或多个处理器执行时，使得所述处理器执行本申请实施例所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本申请实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本申请实施例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，本申请实施例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。

本申请实施例是参照根据本申请实施例的方法、终端设备(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终端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终端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终端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终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端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终端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。

尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，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、物品或者终端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、物品或者终端设备所固有的要素。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、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的一种定位方法和一种定位装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims

1.一种定位方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述每两个基站之间的第一信号强度比值，确定所述待定位终端的位置，包括：

根据各个位置分布曲线，确定所述待定位终端的位置。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据每两个基站之间的第一信号强度比值，确定位置分布曲线，包括：

获取所述多个基站的位置；

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据每两个基站之间的第一信号强度比值，确定位置分布曲线，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

将预设的待定位区域划分为多个子区域；

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述获取所述多个基站分别接收到位于所述多个子区域的终端发送的无线帧的信号强度，包括：

7.一种定位装置，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述定位模块包括：

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述位置分布曲线确定子模块包括：

基站位置获取单元，用于获取所述多个基站的位置；

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述位置分布曲线确定子模块包括：

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括：

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第二信号强度获取模块包括：

13.一种装置，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；和

其上存储有指令的一个或多个机器可读介质，当由所述一个或多个处理器执行时，使得所述装置执行如权利要求1-6所述的一个或多个的方法。

14.一个或多个机器可读介质，其上存储有指令，当由一个或多个处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-6所述的一个或多个的方法。