CN112180413A - 定位方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及卫星定位技术领域，公开了一种定位方法、装置、设备和存储介质。该方法包括：获取多个接收机的定位观测值，该多个接收机构成多边形；基于各定位观测值和预设形变函数，确定待修正观测值，该待修正观测值为对多边形的形变影响程度最大的定位观测值；针对多个定位观测值中除了待修正观测值之外的任意两个定位观测值，基于任意两个定位观测值以及三个接收机的相对位置，确定待修正观测值对应的候选位置，该三个接收机为两个定位观测值和待修正观测值对应的接收机；基于一个或多个候选位置，确定待修正观测值的修正定位观测值。通过上述技术方案，实现了提高各接收机的定位精度及其对复杂环境的定位抗干扰性。

Description

定位方法、装置、设备和存储介质

技术领域

本申请涉及卫星定位技术领域，尤其涉及一种定位方法、装置、设备和存储介质。

背景技术

卫星定位技术用于确定物体的绝对位置信息，其被广泛应用至无人机、精准农业、无人驾驶等领域中。

但是，受卫星本身的定位精度影响，以及物体处于有高大遮挡物、地库等复杂环境下而引起的信号被遮挡或产生多路径效应等的影响，使得卫星定位技术的定位精度达不到预期。即使使用实时载波相位差分技术(Real-time kinematic，RTK)，在上述复杂环境的影响下，其定位精度也会降低，无法满足实际需求。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种定位方法、装置、设备和存储介质。

第一方面，本申请提供了一种定位方法，包括：

获取多个接收机的定位观测值，所述多个接收机构成多边形；

基于各所述定位观测值和预设形变函数，确定待修正观测值；所述待修正观测值为对所述多边形的形变影响程度最大的定位观测值；

针对所述多个定位观测值中除了所述待修正观测值之外的任意两个定位观测值，基于所述任意两个定位观测值以及三个接收机的相对位置，确定所述待修正观测值对应的候选位置，所述三个接收机为所述两个定位观测值和所述待修正观测值对应的接收机；

基于一个或多个所述候选位置，确定所述待修正观测值的修正定位观测值。

第二方面，本申请提供了一种定位装置，该装置包括：

定位观测值获取模块，用于获取多个接收机的定位观测值，所述多个接收机构成多边形；

待修正观测值确定模块，用于基于各所述定位观测值和预设形变函数，确定待修正观测值；所述待修正观测值为对所述多边形的形变影响程度最大的定位观测值；

候选位置确定模块，用于针对所述多个定位观测值中除了所述待修正观测值之外的任意两个定位观测值，基于所述任意两个定位观测值以及三个接收机的相对位置，确定所述待修正观测值对应的候选位置，所述三个接收机为所述两个定位观测值和所述待修正观测值对应的接收机；

修正定位观测值确定模块，用于基于一个或多个所述候选位置，确定所述待修正观测值的修正定位观测值。

第三方面，本申请提供了一种的电子设备，该电子设备包括：

处理器和存储装置；

所述处理器通过调用所述存储装置存储的程序或指令，用于执行本申请任意实施例中所述方法的步骤。

第四方面，本申请提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储程序或指令，所述程序或所述指令使计算机执行本申请任意实施例中所述方法的步骤。

第五方面，本申请提供了一种车辆，该车辆包括：

多个接收机和控制器；

所述接收机，用于确定定位观测值；

所述控制器，用于基于各所述定位观测值，执行本申请任意实施例中所述方法的步骤。

本申请实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

一、利用多个接收机获取的定位观测值构成的形状和相应接收机构成的形状之间的形状相似性，修正至少一个定位观测值，很大程度上降低接收机本身引入的定位误差和随机误差，提高各接收机的定位精度及其对复杂环境的定位抗干扰性；

二、无需昂贵、复杂的定位设施，仅由多个通用的接收机便可提高物体的定位精度，降低定位成本。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种车辆的应用场景图；

图2是本申请实施例提供的一种车辆的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种定位装置的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种基于多边形相似性进行定位观测值修正的原理示意图；

图5是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的一种定位方法的流程图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面将对本申请的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但本申请还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。

目前的卫星定位技术主要通过伪距测量算法、载波相位测量算法、基于基站的RTK算法等进行定位位置的确定，无论接收机中采用了哪种定位算法，在半遮挡和多路径效应等复杂环境的影响下，其获取的定位观测值的定位精度都较低，难以满足实际应用的定位精度需求。基于上述情况，本申请实施例提供一种定位方案，实现利用多个常规的接收机获取的定位观测值构成的形状和相应接收机的相对位置构成的形状之间的形状相似性，修正至少一个定位观测值，不仅无需昂贵、复杂的定位设施，降低定位成本，而且很大程度上降低接收机本身引入的定位误差和随机误差，提高各接收机的定位精度及其对复杂环境的定位抗干扰性，使其在半遮挡、多路径效应影响较大等复杂环境下也能获得满足实际应用所需求的定位精度的定位观测值。

本申请实施例提供的基于卫星的定位方案，可应用于各种需要依赖于卫星定位的应用场景中。在一些实施例中，可以应用至无人机作业过程中的精准定位和无人机导航。在一些实施例中，可以应用至精准农业场景中的农田定位、农机导航等。在一些实施例中，可以应用至智能驾驶(如无人驾驶、辅助驾驶等)场景中行驶车辆的精准定位，为智能驾驶系统提供重要的基础技术的支撑。

在一些实施例中，以智能驾驶场景中的车辆定位为例进行说明。图1为本申请实施例提供的一种车辆的应用场景图。如图1所示，该车辆的应用场景包括至少一个车辆110。车辆110可以是人工驾驶车辆或智能驾驶车辆。

在一些实施例中，上述车辆的应用场景还可以包括云端服务器120。车辆110可与云端服务器120进行无线通信来实现信息交互。交互的信息包括但不限于车辆110的传感信息、环境信息、位姿、车辆状态、云端指令、智能驾驶车辆规划决策信息和地图信息等。在一些实施例中，云端服务器120可执行车辆110的定位过程，并将定位结果传输至车辆110。

图2是本申请实施例提供的一种车辆110的结构示意图。如图2所示，车辆110至少包括多个接收机111和控制器112。在一些实施例中，车辆110还包括除了接收机111之外的传感器组113、底层执行系统114以及其他用于车辆行驶的组件或模块。其中，图1中的多个车辆具备相同或类似的功能架构。

接收机111用于接收卫星信号，并基于卫星信号计算出一个绝对的位置坐标，即获取定位观测值。上述多个接收机111的数量至少为三个，且用于构成多边形。在一些实施例中，上述多个接收机111的数量大于三个，以便构成更加复杂的多边形，以进一步提高定位精度。在一些实施例中，各接收机111可分别布设在车辆110的不同位置，例如前挡风玻璃部分、车尾部分等。

控制器112至少用于生成车辆行驶的控制信号。在一些实施例中，控制器112用于获取多个接收机111的定位观测值，并基于这些定位观测值和多个接收机111的相对位置来修正定位观测值，进而最终确定出车辆110的绝对位置信息。在一些实施例中，控制器112用于获取多个接收机111的定位观测值，并将这些定位观测值和多个接收机111的相对位置等信息都发送至云端服务器120，以使云端服务器120进行定位观测值的修正和车辆110的绝对位置信息的确定。然后，控制器112接收云端服务器120发送的修正的定位观测值和车辆110的绝对位置信息。在一些实施例中，控制器112可以是软件系统、硬件系统或者软硬件结合的系统。例如，控制器112是运行在操作系统上的软件系统，车载硬件系统是支持操作系统运行的硬件系统。

传感器组113至少用于获得车辆状态。在一些实施例中，传感器组113包括但不限于轮转速传感器、速度传感器、加速度传感器、方向盘转角传感器、前轮转角传感器等。在一些实施例中，传感器组113还包括摄像头、激光雷达和毫米波雷达等，用于感知车辆周围环境。

底层执行系统114至少用于接收来自控制器112的信息，并控制车辆的行驶。底层执行系统114包括但不限于底盘系统、驱动系统、转向系统、制动系统等。

在一些实施例中，当车辆110为人工驾驶车辆时，驾驶员可以通过操作控制车辆行驶的装置(如方向盘)驾驶车辆，接收机111获取定位观测值，传感器组113获得车辆行驶过程中的其他传感信息，控制器112获得操作装置的信息、基于定位观测值的车辆的绝对位置信息和其他传感信息，并向底层执行系统114发送控制信号，以控制车辆行驶。

在一些实施例中，当车辆110为智能驾驶车辆时，控制器112可以基于多个接收机111获得基于定位观测值的车辆的绝对位置信息，以及基于传感器组113的传感信息对周围环境进行感知，并基于车辆的绝对位置信息和感知信息，对车辆110的行驶进行规划决策，进而基于规划决策生成控制信号，将控制信号下发至底层执行系统114以控制车辆行驶。

图3是本申请实施例提供的一种定位装置的框图。在一些实施例中，定位装置300可以实现为图2中的控制器112或控制器112的一部分，也可以实现为图1中的云端服务器120或云端服务器120的一部分。如图3所示，定位装置300可包括但不限于以下模块：定位观测值获取模块310、待修正观测值确定模块320、候选位置确定模块330和修正定位观测值确定模块340。各模块具体描述如下：

定位观测值获取模块310，用于获取多个接收机的定位观测值，多个接收机构成多边形。具体地，定位观测值获取模块310从各个接收机中获取同一时刻的相应接收机计算所得的定位观测值。因各接收机布设于不同的位置而构成多边形，故这些定位观测值之间也可构成一个多边形。

在一些实施例中，接收机的数量大于三个。本实施例中，根据多边形的数量为四个、五个、甚至更多，各接收机可构成四边形、五边形、以及更多边的多边形。这样，可以利用更多的定位观测值来修正某一个定位观测值，进一步提高定位精度。

应当理解的是，多个接收机之间的相对位置关系不变，那么由接收机构成的多边形的形状不变。但是，因定位观测值具有定位误差，所以不同时刻的多个定位观测值构成的多边形的形状是变化的。这样，定位观测值构成的多边形和接收机构成的多边形，在很大程度上无法完全保持形状的相似性。如图4所示，四个接收机构成四边形P₁P₂P₃P₄，相应的四个定位观测值构成四边形P₁′P₂′P₃′P₄′。如果定位观测值足够精确，那么四边形P₁′P₂′P₃′P₄′与四边形P₁P₂P₃P₄接近重合，即使不重合，四边形P₁′P₂′P₃′P₄′也至少相似于四边形P₁P₂P₃P₄。但是，因定位观测值存在误差，两个四边形之间有一定的差异。

待修正观测值确定模块320，用于基于各定位观测值和预设形变函数，确定待修正观测值。在一些实施例中，预设形变函数可用于表征多边形中的一个点的定位观测值的误差对多边形的形变程度的影响大小(即形变影响程度)。这里多边形的形变程度是指各定位观测值构成的多边形相对于各接收机构成的多边形而产生的形变的程度。待修正观测值为各定位观测值中对多边形的形变影响程度最大的定位观测值。具体地，待修正观测值确定模块320先将每个定位观测值均输入预设形变函数，得到相应定位观测值对应的函数输出值，作为相应定位观测值的形变影响值。然后，根据预设形变函数对形变影响程度的表征形式，确定出对多边形的形变影响程度最大的定位观测值，作为待修正观测值。在一些实施例中，预设形变函数对形变影响程度的表征形式为：形变影响程度越大，形变影响值越大，那么就可以将最大的形变影响值对应的定位观测值确定为待修正观测值。在一些实施例中，预设形变函数对形变影响程度的表征形式为：形变影响程度越大，形变影响值越小，那么就可以将最小的形变影响值对应的定位观测值确定为待修正观测值。在一些实施例中，预设形变函数对形变影响程度的表征形式为：形变影响程度越大，形变影响值越趋近于0(或1)，那么就可以将最接近0(或1)的形变影响值对应的定位观测值确定为待修正观测值。

在一些实施例中，预设形变函数是利用多边形的形状相似性原理而构建，故其可以根据多边形的边长和角度来构建获得。

在一些实施例中，表征多边形的形变程度的函数形式如公式(1)所示：

其中，P₁、P₂、P_n分别表示多边形的顶点，该多边形中有n个接收机，有n条边；l_i表示第i个定位观测值与任一其他的定位观测值之间的距离；L_i表示第i个定位观测值与任一其他的定位观测值分别对应的接收机之间的距离。

对于任一定位观测值P_i(x_i,y_i,z_i)，将其定位观测值的坐标作为未知数，各定位观测值中除了P_i的剩余定位观测值的坐标作为已知数，通过对公式(1)进行求导，便可获得如公式(2)所示的预设形变函数，其可用于计算定位观测值P_i的形变影响值

根据公式(1)的函数形式可知，将各个定位观测值的坐标输入至公式(1)中，公式(1)的输出值越接近于1，多边形的形变程度越小；反之，公式(1)的输出值越接近于0，多边形的形变程度越大。根据公式(2)的函数形式可知，公式(2)的输出值越大，定位观测值P_i的形变影响值越大，其对多边形的形变影响程度越大。基于此，待修正观测值确定模块320按照公式(2)获得每一个定位观测值对应的形变影响值。然后，将最大的形变影响值对应的定位观测值确定为待修正观测值。

候选位置确定模块330，用于针对多个定位观测值中除了待修正观测值之外的任意两个定位观测值，基于任意两个定位观测值以及三个接收机的相对位置，确定待修正观测值对应的候选位置，三个接收机为两个定位观测值和待修正观测值对应的接收机。具体地，候选位置确定模块330基于相似三角形原理来确定待修正观测值的候选位置。由待修正观测值和除了待修正观测值之外的任意两个定位观测值构成一个三角形，由待修正观测值和上述两个定位观测值分别对应的三个接收机的相对位置构成一个三角形，利用这两个三角形在相似性原理中的边长和角度的关系，来确定出待修正观测值对应的候选位置。该候选位置是用于修正待修正观测值的候选的位置坐标。在一些实施例中，如果接收机数量为三个，那么只存在一个三角形，可以按照上述过程确定出一个候选位置。在一些实施例中，如果接收机数量大于三个，那么待修正观测值与各定位观测值中除了待修正观测值之外的任意两个定位观测值均可组成一个三角形，每个三角形都可按照上述过程确定一个候选位置，如此便可确定多个候选位置。当然，本实施例中也可只确定一个候选位置。即候选位置的数量取决于接收机的数量，其可以是一个或多个。

在一些实施例中，候选位置确定模块330具体用于：基于三个接收机的相对位置，构建基准三角形，并基于两个定位观测值构建修正参考边；分别以修正参考边的两个端点为起点，且以基准三角形中两个观测值对应的三角形内角为相应起点的角度约束，向待修正观测值所在方向作射线；基于两条射线的交点位置，确定候选位置。具体地，参见图4，以待修正观测值为P₃′，任意两个定位观测值选定为P₁′和P₂′为例，那么在修正P₃′的过程中，假设P₁′和P₂′是准确的。首先，由P₁′、P₂′和P₃′对应的接收机位置P₁、P₂和P₃构成基准三角形△P₁P₂P₃，作为待修正观测值修正的依据。并且，由P₁′和P₂′之间的连线构成修正参考边，作为待修正观测值修正的基础边。然后，以P₁′为射线起点，以边P₁′P₂′为角度起始边，按照∠P₂P₁P₃的角度值，向P₃′所在方向作射线P₁′Q₁。同样地，以P₂′为射线起点，以边P₁′P₂′为角度起始边，按照∠P₁P₂P₃的角度值，向P₃′所在方向作射线P₂′Q₂。射线P₁′Q₁和射线P₂′Q₂的交点P₃″便作为本次待修正观测值P₃′的候选位置。

修正定位观测值确定模块340，用于基于一个或多个候选位置，确定待修正观测值的修正定位观测值。具体地，如果只有一个候选位置，那么可将该候选位置的坐标确定为待修正观测值的修正定位观测值。如果有多个候选位置，则需要基于该多个候选位置进行进一步处理来确定修正定位观测值。在一些实施例中，可以对多个候选位置进行进一步的坐标值综合(如加权求和、取平均等)来确定出一个位置，作为修正定位观测值。

在一些实施例中，修正定位观测值确定模块340具体用于：基于多个候选位置和相应的权重因子，确定修正定位观测值。本实施例中，利用每个候选位置对应的权重因子对各候选位置进行加权求和，获得修正定位观测值。这里的权重因子可以是经验设定，也可以是根据参与候选位置确定的各定位观测值的形变影响值来确定，还可以根据各候选位置的空间分布情况来确定。

在一些实施例中，定位装置300还包括权重因子确定模块，用于：基于每个候选位置对应的两个定位观测值，确定相应候选位置的权重因子；其中，权重因子与两个定位观测值对多边形的形变影响程度呈反比关系。具体地，如果某一定位观测值引起其所在的多边形相对于接收机构建的多边形的形变较大，说明该定位观测值准确性相对较低，那么由该定位观测值参与确定的候选位置的可靠性也较低，则可以为该候选位置确定一个相对较小的权重因子。如前所述，每个候选观测值是基于待修正观测值和除了待修正观测值外的其他(任意)两个定位观测值确定的，因此，该候选位置的置信度是与确定它的两个定位观测值的可信度(即定位准确度)相关的；基于此，可以根据每个候选位置对应的、用于确定相应候选位置的两个定位观测值的形变影响程度，以数值呈反比关系来确定相应候选位置的权重因子。这样可以确保修正观测值更大程度上由坐标更加可靠的候选位置来确定，进一步提高定位精度。

在一些实施例中，权重因子确定模块还用于：对多个候选位置进行聚类分析，并基于聚类结果中各聚类类别包含的候选位置的数量，确定各候选位置的权重因子；其中，属于同一聚类类别的各候选位置的权重因子相同，且权重因子的大小与聚类类别中的候选位置的数量呈正比关系。具体地，如果候选位置都比较可靠，那么其会在空间上呈现聚集现象，而噪声较大的候选位置则会相对偏离聚集中心。基于此，可以对多个候选位置进行聚类分析来获得聚类结果。该聚类结果中包含多个聚类类别，每个聚类类别中包含至少一个候选位置。然后，某一聚类类别中包含的候选位置的数量越多，说明该聚类类别中的各候选位置的可靠性更高。所以，为包含候选位置的数量较多的聚类类别确定一个相对较大的权重因子，为包含候选位置的数量较少的聚类类别确定一个相对较小的权重因子，这样便可为各聚类类别分别确定出有数值大小差异的权重因子。之后，针对每一聚类类别，将该聚类类别对应的权重因子赋值给其内包含的每个候选位置。这样可以确保修正观测值更大程度上由坐标更加可靠的候选位置来确定，进一步提高定位精度。

在一些实施例中，定位装置300还包括第一循环修正模块，用于：在基于一个或多个候选位置，确定待修正观测值的修正定位观测值之后，针对各定位观测值中未修正的定位观测值，基于各未修正的定位观测值、修正定位观测值和预设形变函数，重新确定待修正观测值；触发执行候选位置确定模块330，直至确定各定位观测值的修正定位观测值。具体地，在修正完一个定位观测值后，可以形成一个新的、有定位观测值构成的多边形，如图4中的四边形P₁′P₂′P₃″P₄′。考虑到该新的多边形中仍然存在定位观测值不准确的点，本实施例中以该新的多边形为修正基础，利用预设形变函数重新计算该新的多边形中每个点的形变影响值。然后，在修正定位观测值已准确的前提下，从各未修正的定位观测值中确定出对接收机构成的多边形的形变影响程度最大的一个定位观测值，作为新的待修正观测值。之后，按照上述过程继续修正该新的待修正观测值。重复该过程，直至所有的定位观测值均修正。这样可以更大程度上确保每个定位观测值的准确性，更进一步提高定位精度。

在一些实施例中，定位装置300还包括第二循环修正模块，用于：在确定各定位观测值的修正定位观测值之后，基于各修正定位观测值、预设形变函数和形变影响阈值，确定是否继续修正观测值；若是，则利用各修正定位观测值更新各定位观测值；返回执行基于各定位观测值和预设形变函数，确定待修正观测值的步骤，直至确定停止修正观测值。具体地，在修正完一轮各定位观测值之后，可以根据形变影响阈值来判断是否需要继续修正。如果需要继续修正，那么就利用各修正定位观测值更新相应的定位观测值，然后重复执行上述各个过程，直至判断无需修正为止。此时，可将最后一次修正所得的各修正定位观测值作为各接收机的最终的定位观测值。其中，上述形变影响阈值可以是经验设定的、满足应用需求的最小的形变影响程度的形变影响值；也可以是预先设定的、满足应用需求的前后两次形变影响值的差值。

在一些实施例中，第二循环修正模块具体用于：将各修正定位观测值输入预设形变函数，确定每个修正定位观测值的形变影响值；若存在至少一个修正定位观测值的形变影响值的变化量大于形变影响阈值，则确定继续修正观测值；若各修正定位观测值的形变影响值的变化量均小于或等于形变影响阈值，则确定停止修正观测值。具体地，第二循环修正模块判断是否需要继续修正的过程为：首先，将各修正定位观测值分别输入预设形变函数，计算得到每个修正定位观测值对应的新的形变影响值。然后，将每个修正定位观测值的前后两次所得的形变影响值做差，获得相应修正定位观测值对应的形变影响值的变化量。之后，逐个比较形变影响值的变化量与形变影响阈值。如果有至少一个修正定位观测值对应的形变影响值的变化量大于形变影响阈值，则确定需要继续修正观测值。如果所有的修正定位观测值对应的形变影响值的变化量均小于或等于形变影响阈值，说明当前的各修正定位观测值已经能够满足实际应用需求，则确定停止修正，结束本次修正流程。

在一些实施例中，定位装置300还包括位置确定模块，用于：基于各修正定位观测值，确定各接收机对应的一个目标位置。本实施例中，可以利用最终确定的各修正观测值来确定出接收机所在的物体的最终位置。例如，计算各修正观测值构成的多边形的几何中心坐标，作为车辆的当前位置坐标。

图5是用来实现本申请实施方式的电子设备的结构示意图。如图5所示，电子设备500包括中央处理单元(CPU)501，其可以根据存储在只读存储器(ROM)502中的程序或者从存储部分508加载到随机访问存储器(RAM)503中的程序而执行前述的实施方式中的各种处理。在RAM503中，还存储有电子设备500操作所需的各种程序和数据。CPU501、ROM502以及RAM503通过总线504彼此相连。输入/输出接口(I/O接口)505也连接至总线504。

以下部件连接至I/O接口505：包括键盘、鼠标等的输入部分506；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分507；包括硬盘等的存储部分508；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分509。通信部分509经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器510也根据需要连接至I/O接口505。可拆卸介质511，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器510上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分508。

特别地，根据本申请的实施方式，本申请描述的定位方法可以被实现为计算机软件程序。例如，本申请的实施方式包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在其可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行描述于本申请的定位方法的程序代码。在这样的实施方式中，该计算机程序可以通过通信部分509从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质511被安装。

作为另一方面，本申请还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质可以是上述实施方式中电子设备中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入电子设备中的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，该程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本申请的定位方法。

图6为本申请实施例提供的一种定位方法的流程图。该方法包括以下步骤601至604：

601、获取多个接收机的定位观测值，该多个接收机构成多边形。

具体地，从各个接收机中获取同一时刻的相应接收机计算所得的定位观测值。因各接收机布设于不同的位置而构成多边形，故这些定位观测值之间也可构成一个多边形。

在一些实施例中，接收机的数量大于三个。本实施例中，根据多边形的数量为四个、五个、甚至更多，各接收机可构成四边形、五边形、以及更多边的多边形。这样，可以利用更多的定位观测值来修正某一个定位观测值，进一步提高定位精度。

应当理解的是，多个接收机之间的相对位置关系不变，那么由接收机构成的多边形的形状不变。但是，因定位观测值具有定位误差，所以不同时刻的多个定位观测值构成的多边形的形状是变化的。这样，定位观测值构成的多边形和接收机构成的多边形，在很大程度上无法完全保持形状的相似性。如图4所示，四个接收机构成四边形P₁P₂P₃P₄，相应的四个定位观测值构成四边形P₁′P₂′P₃′P₄′。如果定位观测值足够精确，那么四边形P₁′P₂′P₃′P₄′与四边形P₁P₂P₃P₄接近重合，即使不重合，四边形P₁′P₂′P₃′P₄′也至少相似于四边形P₁P₂P₃P₄。但是，因定位观测值存在误差，两个四边形之间有一定的差异。

602、基于各定位观测值和预设形变函数，确定待修正观测值；该待修正观测值为对多边形的形变影响程度最大的定位观测值。

在一些实施例中，预设形变函数可用于表征多边形中的一个点的定位观测值的误差对多边形的形变程度的影响大小(即形变影响程度)。这里多边形的形变程度是指各定位观测值构成的多边形相对于各接收机构成的多边形而产生的形变的程度。待修正观测值为各定位观测值中对多边形的形变影响程度最大的定位观测值。

具体地，先将每个定位观测值均输入预设形变函数，得到相应定位观测值对应的函数输出值，作为相应定位观测值的形变影响值。然后，根据预设形变函数对形变影响程度的表征形式，确定出对多边形的形变影响程度最大的定位观测值，作为待修正观测值。在一些实施例中，预设形变函数对形变影响程度的表征形式为：形变影响程度越大，形变影响值越大，那么就可以将最大的形变影响值对应的定位观测值确定为待修正观测值。在一些实施例中，预设形变函数对形变影响程度的表征形式为：形变影响程度越大，形变影响值越小，那么就可以将最小的形变影响值对应的定位观测值确定为待修正观测值。在一些实施例中，预设形变函数对形变影响程度的表征形式为：形变影响程度越大，形变影响值越趋近于0(或1)，那么就可以将最接近0(或1)的形变影响值对应的定位观测值确定为待修正观测值。

在一些实施例中，预设形变函数是利用多边形的形状相似性原理而构建，故其可以根据多边形的边长和角度来构建获得。

在一些实施例中，表征多边形的形变程度的函数形式如上述公式(3)所示：

其中，P₁、P₂、P_n分别表示多边形的顶点，该多边形中有n个接收机，有n条边；l_i表示第i个定位观测值与任一其他的定位观测值之间的距离；L_i表示第i个定位观测值与任一其他的定位观测值分别对应的接收机之间的距离。

对于任一定位观测值P_i(x_i,y_i,z_i)，将其定位观测值的坐标作为未知数，各定位观测值中除了P_i的剩余定位观测值的坐标作为已知数，通过对公式(3)进行求导，便可获得如公式(4)所示的预设形变函数，其可用于计算定位观测值P_i的形变影响值

根据公式(3)的函数形式可知，公式(3)的输出值越接近于1，多边形的形变程度越小；反之，公式(3)的输出值越接近于0，多边形的形变程度越大。根据公式(4)的函数形式可知，公式(4)的输出值越大，定位观测值P_i的形变影响值越大，其对多边形的形变影响程度越大。基于此，按照公式(4)获得每一个定位观测值对应的形变影响值。然后，将最大的形变影响值对应的定位观测值确定为待修正观测值。

603、针对多个定位观测值中除了待修正观测值之外的任意两个定位观测值，基于任意两个定位观测值以及三个接收机的相对位置，确定待修正观测值对应的候选位置；该三个接收机为两个定位观测值和待修正观测值对应的接收机。

具体地，基于相似三角形原理来确定待修正观测值的候选位置。由待修正观测值和除了待修正观测值之外的任意两个定位观测值构成一个三角形，由待修正观测值和上述两个定位观测值分别对应的三个接收机的相对位置构成一个三角形，利用这两个三角形在相似性原理中的边长和角度的关系，来确定出待修正观测值对应的候选位置。该候选位置是用于修正待修正观测值的候选的位置坐标。在一些实施例中，如果接收机数量为三个，那么只存在一个三角形，可以按照上述过程确定出一个候选位置。在一些实施例中，如果接收机数量大于三个，那么待修正观测值与各定位观测值中除了待修正观测值之外的任意两个定位观测值均可组成一个三角形，每个三角形都可按照上述过程确定一个候选位置，如此便可确定多个候选位置。当然，本实施例中也可只确定一个候选位置。即候选位置的数量取决于接收机的数量，其可以是一个或多个。

在一些实施例中，步骤603中基于任意两个定位观测值以及三个接收机的相对位置，确定待修正观测值对应的候选位置包括：基于三个接收机的相对位置，构建基准三角形，并基于两个定位观测值构建修正参考边；分别以修正参考边的两个端点为起点，且以基准三角形中两个观测值对应的三角形内角为相应起点的角度约束，向待修正观测值所在方向作射线；基于两条射线的交点位置，确定候选位置。

具体地，参见图4，以待修正观测值为P₃′，任意两个定位观测值选定为P₁′和P₂′为例，那么在修正P₃′的过程中，假设P₁′和P₂′是准确的。首先，由P₁′、P₂′和P₃′对应的接收机位置P₁、P₂和P₃构成基准三角形△P₁P₂P₃，作为待修正观测值修正的依据。并且，由P₁′和P₂′之间的连线构成修正参考边，作为待修正观测值修正的基础边。然后，以P₁′为射线起点，以边P₁′P₂′为角度起始边，按照∠P₂P₁P₃的角度值，向P₃′所在方向作射线P₁′Q₁。同样地，以P₂′为射线起点，以边P₁′P₂′为角度起始边，按照∠P₁P₂P₃的角度值，向P₃′所在方向作射线P₂′Q₂。射线P₁′Q₁和射线P₂′Q₂的交点P₃″便作为本次待修正观测值P₃′的候选位置。

604、基于一个或多个候选位置，确定待修正观测值的修正定位观测值。

具体地，如果只有一个候选位置，那么可将该候选位置的坐标确定为待修正观测值的修正定位观测值。如果有多个候选位置，则需要基于该多个候选位置进行进一步处理来确定修正定位观测值。在一些实施例中，可以对多个候选位置进行进一步的坐标值综合(如加权求和、取平均等)来确定出一个位置，作为修正定位观测值。

在一些实施例中，步骤604包括：基于多个候选位置和相应的权重因子，确定修正定位观测值。本实施例中，利用每个候选位置对应的权重因子对各候选位置进行加权求和，获得修正定位观测值。这里的权重因子可以是经验设定，也可以是根据参与候选位置确定的各定位观测值的形变影响值来确定，还可以根据各候选位置的空间分布情况来确定。

在一些实施例中，在基于多个候选位置和相应的权重因子，确定修正定位观测值之前，该方法还包括：基于每个候选位置对应的两个定位观测值，确定相应候选位置的权重因子；其中，权重因子与两个定位观测值对多边形的形变影响程度呈反比关系。具体地，如果某一定位观测值引起其所在的多边形相对于接收机构建的多边形的形变较大，说明该定位观测值准确性相对较低，那么由该定位观测值参与确定的候选位置的可靠性也较低，则可以为该候选位置确定一个相对较小的权重因子。如前所述，每个候选观测值是基于待修正观测值和除了待修正观测值外的其他(任意)两个定位观测值确定的，因此，该候选位置的置信度是与确定它的两个定位观测值的可信度(即定位准确度)相关的；基于此，可以根据每个候选位置对应的、用于确定相应候选位置的两个定位观测值的形变影响程度，以数值呈反比关系来确定相应候选位置的权重因子。这样可以确保修正观测值更大程度上由坐标更加可靠的候选位置来确定，进一步提高定位精度。

在一些实施例中，在基于多个候选位置和相应的权重因子，确定修正定位观测值之前，该方法还包括：对多个候选位置进行聚类分析，并基于聚类结果中各聚类类别包含的候选位置的数量，确定各候选位置的权重因子；其中，属于同一聚类类别的各候选位置的权重因子相同，且权重因子的大小与聚类类别中的候选位置的数量呈正比关系。具体地，如果候选位置都比较可靠，那么其会在空间上呈现聚集现象，而噪声较大的候选位置则会相对偏离聚集中心。基于此，可以对多个候选位置进行聚类分析来获得聚类结果。该聚类结果中包含多个聚类类别，每个聚类类别中包含至少一个候选位置。然后，某一聚类类别中包含的候选位置的数量越多，说明该聚类类别中的各候选位置的可靠性更高。所以，为包含候选位置的数量较多的聚类类别确定一个相对较大的权重因子，为包含候选位置的数量较少的聚类类别确定一个相对较小的权重因子，这样便可为各聚类类别分别确定出有数值大小差异的权重因子。之后，针对每一聚类类别，将该聚类类别对应的权重因子赋值给其内包含的每个候选位置。这样可以确保修正观测值更大程度上由坐标更加可靠的候选位置来确定，进一步提高定位精度。

在一些实施例中，在基于一个或多个候选位置，确定待修正观测值的修正定位观测值之后，方法还包括：针对各定位观测值中未修正的定位观测值，基于各未修正的定位观测值、修正定位观测值和预设形变函数，重新确定待修正观测值；返回执行针对多个定位观测值中除了待修正观测值之外的任意两个定位观测值，基于任意两个定位观测值以及三个接收机的相对位置，确定待修正观测值对应的候选位置的步骤，直至确定各定位观测值的修正定位观测值。具体地，在修正完一个定位观测值后，可以形成一个新的、有定位观测值构成的多边形，如图4中的四边形P₁′P₂′P₃″P₄′。考虑到该新的多边形中仍然存在定位观测值不准确的点，本实施例中以该新的多边形为修正基础，利用预设形变函数重新计算该新的多边形中每个点的形变影响值。然后，在修正定位观测值已准确的前提下，从各未修正的定位观测值中确定出对接收机构成的多边形的形变影响程度最大的一个定位观测值，作为新的待修正观测值。之后，按照上述过程继续修正该新的待修正观测值。重复该过程，直至所有的定位观测值均修正。这样可以更大程度上确保每个定位观测值的准确性，更进一步提高定位精度。

在一些实施例中，在确定各定位观测值的修正定位观测值之后，方法还包括：基于各修正定位观测值、预设形变函数和形变影响阈值，确定是否继续修正观测值；若是，则利用各修正定位观测值更新各定位观测值；返回执行基于各定位观测值和预设形变函数，确定待修正观测值的步骤，直至确定停止修正观测值。具体地，在修正完一轮各定位观测值之后，可以根据形变影响阈值来判断是否需要继续修正。如果需要继续修正，那么就利用各修正定位观测值更新相应的定位观测值，然后重复执行上述各个过程，直至判断无需修正为止。此时，可将最后一次修正所得的各修正定位观测值作为各接收机的最终的定位观测值。其中，上述形变影响阈值可以是经验设定的、满足应用需求的最小的形变影响程度的形变影响值；也可以是预先设定的、满足应用需求的前后两次形变影响值的差值。

在一些实施例中，基于各修正定位观测值、预设形变函数和形变影响阈值，确定是否继续修正观测值包括：将各修正定位观测值输入预设形变函数，确定每个修正定位观测值的形变影响值；若存在至少一个修正定位观测值的形变影响值的变化量大于形变影响阈值，则确定继续修正观测值；若各修正定位观测值的形变影响值的变化量均小于或等于形变影响阈值，则确定停止修正观测值。具体地，本实施例中判断是否需要继续修正的过程为：首先，将各修正定位观测值分别输入预设形变函数，计算得到每个修正定位观测值对应的新的形变影响值。然后，将每个修正定位观测值的前后两次所得的形变影响值做差，获得相应修正定位观测值对应的形变影响值的变化量。之后，逐个比较形变影响值的变化量与形变影响阈值。如果有至少一个修正定位观测值对应的形变影响值的变化量大于形变影响阈值，则确定需要继续修正观测值。如果所有的修正定位观测值对应的形变影响值的变化量均小于或等于形变影响阈值，说明当前的各修正定位观测值已经能够满足实际应用需求，则确定停止修正，结束本次修正流程。

综上，本申请实施例提供的定位方法，利用多个常规的接收机获取的定位观测值构成的形状和相应接收机的相对位置构成的形状之间的形状相似性，修正至少一个定位观测值，不仅无需昂贵、复杂的定位设施，降低定位成本，而且很大程度上降低接收机本身引入的定位误差和随机误差，提高各接收机的定位精度及其对复杂环境的定位抗干扰性，使其在半遮挡、多路径效应影响较大等复杂环境下也能获得满足实际应用所需求的定位精度的定位观测值。

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。

附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施方式的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (14)

1.一种定位方法，其特征在于，包括：

获取多个接收机的定位观测值，所述多个接收机构成多边形；

基于各所述定位观测值和预设形变函数，确定待修正观测值；所述待修正观测值为对所述多边形的形变影响程度最大的定位观测值；

针对所述多个定位观测值中除了所述待修正观测值之外的任意两个定位观测值，基于所述任意两个定位观测值以及三个接收机的相对位置，确定所述待修正观测值对应的候选位置，所述三个接收机为所述两个定位观测值和所述待修正观测值对应的接收机；

基于一个或多个所述候选位置，确定所述待修正观测值的修正定位观测值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收机的数量大于三个。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设形变函数基于所述多边形的边长和角度而构建。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述任意两个定位观测值以及三个接收机的相对位置，确定所述待修正观测值对应的候选位置包括：

基于所述三个接收机的相对位置，构建基准三角形，并基于所述两个定位观测值构建修正参考边；

分别以所述修正参考边的两个端点为起点，且以所述基准三角形中所述两个观测值对应的三角形内角为相应起点的角度约束，向所述待修正观测值所在方向作射线；

基于两条所述射线的交点位置，确定所述候选位置。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于多个所述候选位置，确定所述待修正观测值的修正定位观测值包括：

基于多个所述候选位置和相应的权重因子，确定所述修正定位观测值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述基于多个所述候选位置和相应的权重因子，确定所述修正定位观测值之前，所述方法还包括：

基于每个所述候选位置对应的所述两个定位观测值，确定相应候选位置的所述权重因子；其中，所述权重因子与所述两个定位观测值对所述多边形的形变影响程度呈反比关系。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述基于多个所述候选位置和相应的权重因子，确定所述修正定位观测值之前，所述方法还包括：

对多个所述候选位置进行聚类分析，并基于聚类结果中各聚类类别包含的所述候选位置的数量，确定各所述候选位置的所述权重因子；

其中，属于同一聚类类别的各所述候选位置的所述权重因子相同，且所述权重因子的大小与所述聚类类别中的所述候选位置的数量呈正比关系。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基于一个或多个所述候选位置，确定所述待修正观测值的修正定位观测值之后，所述方法还包括：

针对各所述定位观测值中未修正的定位观测值，基于各所述未修正的定位观测值、所述修正定位观测值和预设形变函数，重新确定待修正观测值；

返回执行所述针对所述多个定位观测值中除了所述待修正观测值之外的任意两个定位观测值，基于所述任意两个定位观测值以及三个接收机的相对位置，确定所述待修正观测值对应的候选位置的步骤，直至确定各所述定位观测值的修正定位观测值。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述确定各所述定位观测值的修正定位观测值之后，所述方法还包括：

基于各所述修正定位观测值、预设形变函数和形变影响阈值，确定是否继续修正观测值；

若是，则利用各所述修正定位观测值更新各所述定位观测值；

返回执行所述基于各所述定位观测值和预设形变函数，确定待修正观测值的步骤，直至确定停止修正观测值。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基于各所述修正定位观测值、预设形变函数和形变影响阈值，确定是否继续修正观测值包括：

将各所述修正定位观测值输入所述预设形变函数，确定每个所述修正定位观测值的形变影响值；

若存在至少一个所述修正定位观测值的形变影响值的变化量大于所述形变影响阈值，则确定继续修正观测值；

若各所述修正定位观测值的形变影响值的变化量均小于或等于所述形变影响阈值，则确定停止修正观测值。

11.一种定位装置，其特征在于，包括：

定位观测值获取模块，用于获取多个接收机的定位观测值，所述多个接收机构成多边形；

待修正观测值确定模块，用于基于各所述定位观测值和预设形变函数，确定待修正观测值；所述待修正观测值为对所述多边形的形变影响程度最大的定位观测值；

候选位置确定模块，用于针对所述多个定位观测值中除了所述待修正观测值之外的任意两个定位观测值，基于所述任意两个定位观测值以及三个接收机的相对位置，确定所述待修正观测值对应的候选位置，所述三个接收机为所述两个定位观测值和所述待修正观测值对应的接收机；

修正定位观测值确定模块，用于基于一个或多个所述候选位置，确定所述待修正观测值的修正定位观测值。

12.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

处理器和存储器；

所述处理器通过调用所述存储器存储的程序或指令，用于执行如权利要求1至10任一项所述方法的步骤。

13.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储程序或指令，所述程序或指令使计算机执行如权利要求1至10任一项所述方法的步骤。

14.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括：多个接收机和控制器；

所述接收机，用于确定定位观测值；

所述控制器，用于基于各所述定位观测值，执行如权利要求1至10任一项所述方法的步骤。

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