CN112367610B

CN112367610B - 定位方法及其系统

Info

Publication number: CN112367610B
Application number: CN202011197953.3A
Authority: CN
Inventors: 黄令; 罗超; 杨伟航; 高阳; 王甜甜
Original assignee: Chengdu Sixiangzhi New Technology Co ltd; Hefei Sixianzhi New Technology Co ltd
Current assignee: Chengdu Sixiangzhi New Technology Co ltd; Hefei Sixianzhi New Technology Co ltd
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2022-10-14
Anticipated expiration: 2040-10-30
Also published as: CN112367610A

Abstract

本申请公开一种定位方法及其系统，该方法包括：在地图上确定基站的位置，根据地图信息将到达所述基站的方向切割成若干个扇区，其中，每个扇区中包括一条支巷；根据每条支巷的地图信息将每条支巷划分为连续的若干条折线段并计算所述若干条折线段的端点坐标和长度；根据定位标签到达所述基站方向判断所述定位标签所在的扇区，根据该扇区确定所在的支巷并计算支巷并判断所述定位标签与所述基站之间的距离；根据所述若干条折线段的端点坐标和长度，及所述定位标签与所述基站之间的距离计算所述定位标签所在的坐标。

Description

定位方法及其系统

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种定位方法及其系统。

背景技术

在无线定位领域，由于定位环境的多种多样，经常需要多种定位方式，比如零维定位(存在性检测)、一维定位、二维定位。在定位环境中，有类似隧道、煤矿和综合管廊这种场景，整个定位区域非常狭长，不适合进行二维定位，这个时候一般会选择使用一维定位。一维定位通过把狭长的定位区域抽象成一条直线，忽略定位区域的宽度，只关注定位区域在长度方向的位置，从而简化定位模型，减少基站部署。同时，在隧道、煤矿、管廊等场景下，由于物理环境的特殊性(山体、泥土等)，在实际挖掘的通道外，无线电信号是无法有效传输的，从而可以进一步简化定位解算方法，提高解算效率以及解算准确率。

通常情况下，隧道、煤矿、管廊等场景下采用一维定位，常见的一维定位有如下两种方案：

方案1：两个基站的方案，如图1A所示，该方案的基本原理是定位标签T测试与两个基站B1、B2之间的距离值，通过两个圆的交点确定定位标签T的位置。

方案2：单基站双通道方案，如图1B所示，该方案的基本原理是基站B判断定位标签T1、T2相对于定位基站B两个通道的方向，从而与对应的通道进行测距，利用距离值获取标签T1、T2相对于基站B的位置。

方案1由于需要定位标签与两个基站进行测距，所以在相同条件下，相比方案2，需要更多的基站。

方案2由于方案简单，覆盖更远，是很多场景下一维定位的选择。但是方案2由于仅有一个基站，无法像方案1一样，通过两个基站的位置确定的直线来进行坐标的计算。如何利用距离值、测距的通道信息和基站位置这些信息，将定位标签在地图上的坐标正确的计算出来，是方案2必须解决的问题。

在有些复杂的区域，传统的方案仅能够通过距离信息或信号强度信息来进行区域判断(0维定位)，无法得到精确的位置信息。同时，在一些复杂的情况下，由于无线电信号传输的不可控，无法准确的判断定位标签的位置信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种定位方法及其系统，保证定位准确率的情况下，降低定位成本。

本申请的一实施例中提供一种定位方法，包括：

在地图上确定基站的位置，根据地图信息将到达所述基站的方向切割成若干个扇区，其中，每个扇区中包括一条支巷；

根据每条支巷的地图信息将每条支巷划分为连续的若干条折线段并计算所述若干条折线段的端点坐标和长度；

根据定位标签到达所述基站方向判断所述定位标签所在的扇区，根据该扇区确定所在的支巷并计算所述定位标签与所述基站之间的距离；

根据所述若干条折线段的端点坐标和长度，及所述定位标签与所述基站之间的距离计算所述定位标签所在的坐标。

优选的，根据若干条折线段的端点坐标和长度，所述定位标签与所述基站之间的距离计算所述定位标签所在的坐标的步骤，包括：

判断某一条折线段的长度是否大于所述定位标签与所述基站之间的距离减去该条折线段与所述基站之间的折线段的长度总和；

若大于或等于，根据该条折线段的端点坐标计算所述定位标签的坐标；

若小于，将所述定位标签与所述基站之间的距离减去该条折线段的长度；

重复上述步骤，直至计算出所述定位标签的坐标。

优选的，所述定位标签的坐标(Xout，Yout)表示为：Xout＝D/D_i*(X_i+1-X_i)+X_i，Yout＝D/D_i*(Y_i+1-Y_i)+Y_i，其中，D为所述定位标签与所述基站之间的距离，D_i为第i个折线段的长度，X_i，Y_i分别为该条折线段靠近所述基站的端点的XY轴坐标，X_i+1，Y_i+1分别为该条折线段远离所述基站的端点的XY轴坐标。

优选的，所述基站位于所述地图中的若干条支巷的交点处。

优选的，将到达所述基站的方向切割成4至5个扇区并记录每个扇区对应的起始角度和结束角度。

优选的，所述扇区的起始角度和结束角度为相邻支巷所在角度的平均值处。

优选的，通过手工绘制或数据处理方式自动生成所述若干个折线段。

优选的，将每条所述支巷划分为连续的3至5条折线段。

本申请的另一实施例中提供一种定位系统，包括：

扇区划分模块，用于地图在地图上确定基站的位置，根据地图信息将到达所述基站的方向切割成若干个扇区，其中，每个扇区中包括一条支巷；

折线段绘制模块，用于根据每条支巷的地图信息将每条支巷划分为连续的若干条折线段并计算所述若干条折线段的端点坐标和长度；

方向判断模块，用于根据定位标签到达所述基站方向判断所述定位标签所在的扇区，根据该扇区确定所在的支巷并计算所述定位标签与所述基站之间的距离；

坐标计算模块，用于根据所述若干条折线段的端点坐标和长度，及所述定位标签与所述基站之间的距离计算所述定位标签所在的坐标。

本申请还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现如前文描述的方法中的步骤。

相对于现有技术，本申请的方法具有以下有益效果：

为了解决上述背景技术中存在的问题，本方案中基于一种客户可以获得无线电信号方向的基站，进而可以判决无线电信号的方向，结合特殊的地图信息，完成精确的定位。通过与定位地图的结合，降低了对于定位基站方向判决精度的要求，保证定位准确率的情况下，降低了定位基站的成本。

附图说明

图1A是现有技术中方案1的定位过程的示意图。

图1B是现有技术中方案2的定位过程的示意图。

图2是本发明一实施例中定位方法的流程图。

图3是本发明一实施例中切割的扇区的示意图。

图4是本发明一实施例中划分折线段的示意图。

图5是本发明一实施例中计算定位标签坐标的过程的示意图。

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各项权利要求所要求保护的技术方案。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本申请的一实施例中提供一种定位方法，图2是定位方法的流程图途，该方法包括：

步骤101，在地图上确定基站的位置，在一个实施例中，所述基站位于所述地图中的若干条支巷的交点处。之后，根据地图信息将到达所述基站的方向切割成若干个扇区，其中，每个扇区中包括一条支巷。每个扇区可以包括一条支巷，即对应一个通道。当然，根据精度要求，也可以对应两条或三条支巷，每个扇区有对应的起始角度和结束角度，可以根据角度信息，先判断某个角度区间应某个扇区，再根据对应的扇区进一步判断对应某条支巷。在一个实施例中，将到达所述基站的方向切割成4至5个扇区并记录每个扇区对应的起始角度和结束角度。在一个实施例中，所述扇区的起始角度和结束角度为相邻支巷所在角度的平均值处。

步骤102，根据每条支巷的地图信息将每条支巷划分为连续的若干条折线段，在一个实施例中，可以通过手工绘制或数据处理方式自动生成所述若干个折线段。在一个实施例中，例如，将每条所述支巷划分为连续的3至5条折线段。并且，计算所述若干条折线段的端点坐标和长度。

步骤103，根据定位标签到达所述基站方向判断所述定位标签所在的扇区，根据该扇区确定所在的支巷并计算所述定位标签与所述基站之间的距离。具体的，可以先判断方向射线所在的角度区间，获得角度后，判断该角度落入哪一个扇区所在的区间，从而根据角度区间确定定位标签所在的扇区，之后，再根据该扇区确定所在的支巷。

步骤104，根据所述若干条折线段的端点坐标和长度，及所述定位标签与所述基站之间的距离计算所述定位标签所在的坐标。

在一个实施例中，根据若干条折线段的端点坐标和长度，所述定位标签与所述基站之间的距离计算所述定位标签所在的坐标的步骤104，包括：

重复上述步骤，直至计算出所述定位标签的坐标。

在一个实施例中，所述定位标签的坐标(Xout，Yout)表示为：Xout＝D/D_i*(X_i+1-X_i)+X_i，Yout＝D/D_i*(Y_i+1-Y_i)+Y_i，其中，D为所述定位标签与所述基站之间的距离，D_i为第i个折线段的长度，X_i，Y_i分别为该条折线段靠近所述基站的端点的XY轴坐标，X_i+1，Y_i+1分别为该条折线段远离所述基站的端点的XY轴坐标。

为了说明本发明的技术方案，下面以具体的实施例进行说明。

在本方法中定位方法采用：测距模块(底层定位模块)、数据传输模块以及应用服务管理模块。测距模块包括：定位标签、定位基站；数据传输模块用于将底层定位模块的数据传输到服务管理模块，数据传输方式可以是以太网、RS485、CAN数据线。服务管理模块包括：服务器、地图引擎、地图设置与配置模块、定位结果显示模块、定位解算引擎。其中测距模块设置在实际的场景中，定位基站固定于定位区域中，定位标签设置在待定位目标上，定位标签与定位基站之间通过无线通信进行测距。服务管理模块为后台应用，定位基站和定位标签将其位置信息发送给服务器端，通过服务器端的定位解算引擎对定位基站和定位标签之前的测距进行解算并通过定位结果显示模块进行显示定位标签。具体的：

定位基站：用于判断定位标签与定位基站的距离，以及定位标签到达定位基站的方向。根据应用的需求不同，所能判断的方向的精度也不相同，简单应用下，可能只需要判断左右两个方向即可，然而复杂情况下，可以有比较高的精度要求，本发明中，不对此进行限定。

服务器，用于运行定位解算方法、地图引擎、用户显示、地图配置与显示、显示定位结果等。

地图引擎，根据实际物理场景，用于支持实际场景显示，可以支持2D、3D、2.5D等多种显示模式。同时可以支持GPS坐标系、人为设定的直角坐标系等。通过地图引擎，还可以设定哪些是障碍物，哪些是实际可以通行的通道，以便能够进行导航、显示等操作。

定位解算引擎，基于定位标签与定位基站之间的数据信息，可以得到一个定位结果，同时结合地图引擎的地图信息，优化定位的效果显示，比如设定地图中的障碍物后，显示时就可以优化显示，不在障碍物内进行显示等等。

本定位方法的实施流程包括：

1、通过服务管理软件，将基站添加到地图上，结合地图信息，将判断方向切割成N个小的扇区，每个扇区结合巷道内支巷的情况来设置，如图3所示的A、B、C、D扇区。从而，每条支巷的判断就有单纯的很小的角度，变成了一个大的扇区，降低了判断出错的可能性，降低了对于基站判向精度的要求，降低了基站的制造成本。

服务管理模块记录基站序号，以及基于基站序号划定的N个(例如，2，3，4，5个等)扇区，每个扇区包含起始角度与结束角度组成。

由于煤矿等场景下，判断出错误的方向，定位的目标可能就会穿到墙体内，体验非常差，利用这种方法，还可以很好的完成与地图的匹配，提高定位显示的效果。

2、判断出待定位目标的方向后，根据目标与基站的距离，通过在每一条支巷中划折线，进行目标位置的匹配。

具体的，在一个实施例中，如图4所示：在地图中确定用于定位的基站B，在进行定位标签的坐标位置计算时，从基站B的两侧绘制通道1和通道2，在地图上画两个通道所对应的“定位折线段”。服务管理模块将基于基站序号记录折线段，以及折线段之间的连接编号。定位折线段可以手工设置，也可以通过数据处理方式自动生成。

绘制定位曲线时，通道1和通道2分开绘制，且都从基站B处开始绘制，遇到拐点点击鼠标记录拐点的坐标，直到“定位折线段”覆盖基站整个需要定位的区域时结束绘制。在绘制过程中，可以增加自动识别基站位置、快速交换两个通道对应的折线段等方法，便于使用者使用。这样我们可以得到两条“定位折线段”，分别对应通道1和通道2，用点可以标识为：

通道1：B→L1→L2→L3

通道2：B→R1→R2→R3

假设基站B，折线段L1、L2、L3、R1、R2、R3的坐标分别为(Xb，Yb)，(Xl1，Yl1),(Xl2，Yl2),(Xl3，Yl3),(Xr1，Yr1),(Xr2，Yr2),(Xr3，Yr3)。

3、从地图上绘制完两条“定位折线段”后，将两条“定位折线段”的坐标列表发送给定位解算引擎，定位解算引擎使用这些坐标进行定位标签坐标的解算。

假设定位标签测距在通道2的方向，定位标签与定位基站之间的距离值为D，对应的基站和折线段端点列表为(Xb，Yb)、(Xr1,Yr1)、(Xr2,Yr2)、(Xr3,Yr3)，如图5所示，解算过程包括以下流程：

取第一条折线段，第一条折线段对应第0个坐标和第1个坐标，判断第1条折线段的长度D₀(即，第0个坐标和第1个坐标的距离)是否大于距离D；

如果D₀大于或等于D，根据第一条折线段的坐标计算定位标签的坐标；

如果D₀小于D，则D减去D₀，取第二条折线段，第二条折线段对应第1个坐标和第2个坐标，判断第二条折线段的长度D₁(即，第1个坐标和第2个坐标的距离)是否大于D-D₀的值；若大于或等于，根据第二折线段的端点坐标计算定位标签的坐标；若小于，将距离D再减去这条折线段的长度D₁；

重复上述步骤，直至计算出所述定位标签的坐标。

其中，所述定位标签的坐标(Xout，Yout)表示为：Xout＝D/D_i*(X_i+1-X_i)+X_i，Yout＝D/D_i*(Y_i+1-Y_i)+Y_i，其中，D为所述定位标签与所述基站之间的距离，D_i为第i个折线段的长度，i＝0,1,2，……，X_i，Y_i分别为该条折线段靠近所述基站的端点的XY轴坐标，X_i+1，Y_i+1分别为该条折线段远离所述基站的端点的XY轴坐标。

最后，输出定位标签的坐标(Xout，Yout)。

本申请的第二实施方式中公开了一种定位系统，用于执行所述定位方法，包括：扇区划分模块、折线段绘制模块、方向判断模块和坐标计算模块。

扇区划分模块用于地图在地图上确定基站的位置，根据地图信息将到达所述基站的方向切割成若干个扇区，其中，每个扇区中包括一条支巷；

折线段绘制模块用于根据每条支巷的地图信息将每条支巷划分为连续的若干条折线段并计算所述若干条折线段的端点坐标和长度；

方向判断模块用于根据定位标签到达所述基站方向判断所述定位标签所在的扇区，根据该扇区确定所在的支巷并判断所述定位标签与所述基站之间的距离；

坐标计算模块用于根据所述若干条折线段的端点坐标和长度，及所述定位标签与所述基站之间的距离计算所述定位标签所在的坐标。

第二实施方式与第一实施方式可以结合，第一实施方式的具体细节可以应用于第二实施方式，在此不做赘述。

相应地，本申请的其他实施方式还可以提供一种计算机可读存储介质，其中存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现本申请的各方法实施方式。计算机可读存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体，可以由任何方法或技术来实现信息存储。计算机的存储介质的例子包括但不限于，相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。

在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

Claims

1.一种定位方法，其特征在于，包括：

所述定位标签所在的坐标的计算因子包括所述若干条折线段的端点坐标和长度及所述定位标签与所述基站之间的距离。

2.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述定位标签所在的坐标的计算方法包括：

a、判断某一条折线段的长度是否大于所述定位标签与所述基站之间的距离减去该条折线段与所述基站之间的折线段的长度总和；

b、若大于或等于，根据该条折线段的端点坐标计算所述定位标签的坐标；

c、若小于，将所述定位标签与所述基站之间的距离减去该条折线段的长度；

重复上述步骤a~c，直至计算出所述定位标签的坐标。

3.如权利要求2所述的定位方法，其特征在于，所述定位标签的坐标（Xout，Yout）表示为：Xout=D/D_i*(X_i+1-X_i)+X_i，Yout=D/D_i*(Y_i+1-Y_i)+Y_i，其中，D为所述定位标签与所述基站之间的距离，D_i为第i个折线段的长度，X_i，Y_i分别为该条折线段靠近所述基站的端点的XY轴坐标，X_i+1，Y_i+1分别为该条折线段远离所述基站的端点的XY轴坐标。

4.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述基站位于所述地图中的若干条支巷的交点处。

5.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，将到达所述基站的方向切割成4至5个扇区并记录每个扇区对应的起始角度和结束角度。

6.如权利要求5所述的定位方法，其特征在于，所述扇区的起始角度和结束角度为相邻支巷所在角度的平均值处。

7.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，通过手工绘制或数据处理方式自动生成所述若干条折线段。

8.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，将每条所述支巷划分为连续的3至5条折线段。

9.一种定位系统，其特征在于，包括：

坐标计算模块，所述定位标签所在的坐标的计算因子包括所述若干条折线段的端点坐标和长度及所述定位标签与所述基站之间的距离；所述坐标计算模块用于根据所述计算因子计算所述定位标签所在的坐标。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现如权利要求1至8中任意一项所述的方法中的步骤。