CN113242598B - 三边定位方法、装置及系统 - Google Patents

三边定位方法、装置及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113242598B
CN113242598B CN202110775627.4A CN202110775627A CN113242598B CN 113242598 B CN113242598 B CN 113242598B CN 202110775627 A CN202110775627 A CN 202110775627A CN 113242598 B CN113242598 B CN 113242598B
Authority
CN
China
Prior art keywords
tag
intersection
circles
time
base stations
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110775627.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113242598A (zh
Inventor
赵旭
刘�文
苏中
范军芳
刘福朝
李连鹏
赵辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Information Science and Technology University
Original Assignee
Beijing Information Science and Technology University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Information Science and Technology University filed Critical Beijing Information Science and Technology University
Priority to CN202110775627.4A priority Critical patent/CN113242598B/zh
Publication of CN113242598A publication Critical patent/CN113242598A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113242598B publication Critical patent/CN113242598B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/0009—Transmission of position information to remote stations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/12—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves by co-ordinating position lines of different shape, e.g. hyperbolic, circular, elliptical or radial
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management
    • H04W64/006—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management with additional information processing, e.g. for direction or speed determination

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

本公开提供了一种三边定位方法、装置及系统。其中，该方法包括：采用双边双向测距分别获取多个基站到标签的距离，以所述多个基站中的每个基站为圆心、以所获取的相应的距离为半径，生成多个圆；确定所述多个圆的相交区域，并根据所述双边双向测距的误差值对所述相交区域进行修正，得到有效区域；对所述有效区域中的多个点的坐标值求平均值，得到所述标签的估计坐标，以对所述标签进行定位。本公开解决了由于非视距的存在而造成的定位精确度不高的技术问题。

Description

三边定位方法、装置及系统
技术领域
本公开涉及定位领域，具体而言，涉及一种三边定位方法、装置及系统。
背景技术
超宽带技术（Ultra Wide Band, UWB）使用纳秒级的窄脉冲信号进行信号的传输，具有良好的抗多径、抗干扰和高定位精度等优点，和其他室内定位技术相比有较大优势。
三边定位算法计算量小，容易实现，是基于UWB室内定位最常用的方法。理想的三边定位算法以基站为圆心，标签到基站的距离为半径作圆，求解方程组，三个圆的交点即为标签的位置坐标，如图11所示。由于非视距的存在，测距一般会存在误差，使3个圆出现两两相交的情况，不是一个点而是一小片区域，如图12所示。这对定位精度造成一定的影响。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本公开实施方式提供了一种三边定位方法、装置及系统，以至少解决由于非视距的存在而造成的定位精确度不高的技术问题。
根据本公开实施方式的一个方面，提供了一种三边定位方法，包括：采用双边双向测距分别获取多个基站到标签的距离，以所述多个基站中的每个基站为圆心、以所获取的相应的距离为半径，生成多个圆；确定所述多个圆的相交区域，并根据所述双边双向测距的误差值对所述相交区域进行修正，得到有效区域；对所述有效区域中的多个点的坐标值求平均值，得到所述标签的估计坐标，以对所述标签进行定位。
根据本公开实施方式的另一方面，还提供了一种三边定位装置，包括：生成模块，被配置为采用双边双向测距分别获取多个基站到标签的距离，以所述多个基站中的每个基站为圆心、以所获取的相应的距离为半径，生成多个圆；区域确定模块，被配置为确定所述多个圆的相交区域，并根据所述双边双向测距的误差值对所述相交区域进行修正，得到有效区域；定位模块，被配置为对所述有效区域中的多个点的坐标值求平均值，得到所述标签的估计坐标，以对所述标签进行定位。
根据本公开实施方式的又一方面，还提供了一种三边定位系统，包括标签和上述三边定位装置。
在本公开实施方式中，通过在已有的三边定位算法中引入测距误差进行判断，缩小了三个圆相交的有效区域，可以降低误差率，提高定位的精确度，从而解决了由于非视距的存在而造成的定位精确度不高的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施方式及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
图1是根据本公开实施方式的三边测距定位方法的流程示意图；
图2是根据本公开实施方式的另一种三边测距定位方法的流程示意图；
图3是根据本公开实施方式的矩形区域内n*n节点的示意图；
图4是根据本公开实施方式的相交区域内的节点的示意图；
图5是根据本公开实施方式的有效区域的示意图；
图6是根据本公开实施方式的三边定位方法与传统三边定位方法和质心算法三种算法估计坐标的对比图；
图7是根据本公开实施方式的双边双向测距示意图；
图8是根据本公开实施方式的三边定位装置的结构示意图；
图9是根据本公开实施方式的三边定位系统的结构示意图；
图10是根据本公开实施方式的实现三边定位方法的计算机设备的结构示意图；
图11是理想的三边定位算法的示意图；
图12是实际的三边定位算法的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本公开方案，下面将结合本公开实施方式中的附图，对本公开实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本公开一部分的实施方式，而不是全部的实施方式。基于本公开中的实施方式，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方式，都应当属于本公开保护的范围。
需要说明的是，本公开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载体，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，以便这里描述的本公开的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。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。
术语定义
三边定位法是分别以已知位置的3个AP为圆心，以各个到待测标签的距离最近参考标签的距离为半径作圆进行定位的方法。
实施方式1
图1是根据本公开实施方式的三边定位方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤S102，搭建环境。
对标签进行测距定位时，首先搭建好环境。三个基站位置固定并且已知，设三个基站的坐标为
Figure 495770DEST_PATH_IMAGE001
，标签的坐标设为
Figure 678489DEST_PATH_IMAGE002
。
步骤S104，采用双边双向测距方法得到标签和基站的距离分别为
Figure 927068DEST_PATH_IMAGE003
；
步骤S106，以基站A，B，C为圆心，标签和基站之间的距离
Figure 525540DEST_PATH_IMAGE004
为半径作圆，
Figure 605491DEST_PATH_IMAGE005
。
建立方程组，求得三个圆两两相交的交点，记为
Figure 631216DEST_PATH_IMAGE006
且
Figure 163828DEST_PATH_IMAGE007
；根据判断条件从每两个圆的交点中选取3个圆相交区域的顶点，如下：
Figure 34832DEST_PATH_IMAGE008
。
步骤S108，基于所确定的顶点，确定最小矩形区域。
在包含3个交点的最小矩形区域内生成n*n的点坐标。筛除无效节点，找出包含在相交区域内的点坐标；
步骤S110，根据双边双向测距的误差值E，对相交区域进行修正，确定新的有效区域。
对新的区域内所有点的坐标值求平均得出标签的估计坐标。
通过上述步骤，提出了一种基于UWB测距的三边定位优化方法，该定位方法通过利用双边双向测距获取的距离信息，对三个圆相交区域内的坐标点进行判断，筛除无效的节点，缩小了相交区域。再取新区域内点坐标均值为标签估计坐标，相对于质心定位算法和三边定位算法降低了定位误差，提高了定位精度。
需要说明的是，对于前述的各方法实施方式，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，本公开并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本公开，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方式均属于优选实施方式，所涉及的动作和模块并不一定是本公开所必须的。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施方式的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本公开的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质（如ROM/RAM、磁碟、光盘）中，包括若干指令用以使得一台终端设备（可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等）执行本公开各个实施方式所述的方法。
实施方式2
本公开实施方式还提供了一种基于UWB测距的三边定位优化方法，在该方法中，对三个圆相交区域内的点坐标根据测距误差来进行判断，筛除无效数据点，组成新的有效区域，再取均值得出标签的估计坐标，同传统的三边定位算法相比提高了定位精度。
如图2所示，该方法包括以下步骤：
步骤S201：初始化。
对标签进行测距定位时，首先搭建环境，设置三个基站，这三个基站的位置固定并且已知，设三个基站的坐标为
Figure 969290DEST_PATH_IMAGE001
，标签的坐标设为
Figure 165917DEST_PATH_IMAGE002
。
步骤S202，获取距离信息。
在本实施例中，选取Mini4s-Plus开发板，采用双边双向测距方法，来测量标签和三个基站的距离
Figure 389087DEST_PATH_IMAGE003
，并通过实验得出测距误差<10cm，即E=10cm。
步骤S203，计算三个圆相交的交点。
以基站A，B，C为圆心，标签和基站之间的距离
Figure 391679DEST_PATH_IMAGE004
为半径作圆，
Figure 118326DEST_PATH_IMAGE005
；建立如下的方程组，求得三个圆两两相交的交点，记为
Figure 813750DEST_PATH_IMAGE009
且
Figure 258637DEST_PATH_IMAGE010
；
Figure 799340DEST_PATH_IMAGE011
其中，x,y为三个圆两两相交的交点的坐标，x1,y1，x2,y2，x3,y3分别为三个基站的坐标，d1,d2,d3分别为标签到三个基站中的每一个基站的距离。
根据如下的判断条件从每两个圆的交点中选取三个圆相交区域的顶点：
Figure 646074DEST_PATH_IMAGE012
其中，xij，yij为三个圆两两相交的交点，xm，ym,为三个基站的坐标，dm为标签到三个基站之间的距离。
步骤S204，确定最小矩形，并在最小矩形内生成n*n个节点。
如图3所示，在包含三个交点的最小矩形区域内生成n*n个节点的坐标；根据节点到三个圆心的距离都小于等于对应圆的半径，筛除无效节点;
例如，在一个实施方式中，可以基于以下公式
Figure 450081DEST_PATH_IMAGE013
来筛除无效节点，找出包含在三个圆相交区域内的节点，如图4所示。
步骤S205，判断节点属于相交区域。
如果节点属于三个圆相交的区域，则执行步骤S206，否则，删除该节点。
步骤S206，判断节点到圆心的距离与半径之差是否小于E。
根据双边双向测距的误差值E,对相交区域进行修正,确定新的有效区域，如图5所示。
在一个实施方式中，可以基于以下公式来进行修正：
Figure 444582DEST_PATH_IMAGE014
，
其中，x,y 为节点坐标，xm,ym为三个基站的坐标，dm为三个基站之间的距离，E为双边双向测距的误差值。
在另外一个实施方式中，还可以基于以下公式来进行修正：
Figure 726659DEST_PATH_IMAGE016
式中，x,y 为节点坐标，xm,ym为三个基站的坐标，dm为三个基站之间的距离，E为双边双向测距的误差值，
Figure 693478DEST_PATH_IMAGE017
是真空电容率，取值范围为5×10-12至10×10-12 F/m，优选地为
Figure 730704DEST_PATH_IMAGE018
；
Figure 884605DEST_PATH_IMAGE019
是真空磁导率，为
Figure 233022DEST_PATH_IMAGE020
；
其中，
Figure 851085DEST_PATH_IMAGE021
，T1为所述标签发送数据的时间，T2为基站接收到所述标签发送的数据的时间，T3为基站向所述标签发送响应的时间，T4为所述标签接收到所述响应的时间，T5为所述标签发送结束包的时间，T6为所述基站接收到所述结束包的时间。
如果节点到圆心的距离与半径之差小于E，则执行步骤S207，否则筛除节点。
步骤S207，组成一个新的有效区域。
将节点到圆心的距离与半径之差小于E的节点，组成一个新的有效区域。
步骤S208，取平均值。
对新的区域内所有点的坐标值求平均得出标签的估计坐标。
在一个示例性实施方式中，可以基于以下公式来估计坐标。
Figure 996896DEST_PATH_IMAGE022
。
其中，x,y为标签估计的坐标，n为有效区域内节点的个数，xi,yi为有效区域内所有节点的坐标。
步骤S209，确定标签位置。
和传统三边定位算法和质心定位算法进行比较，如图6所示，取目标节点，例如其坐标为(5，9)，仿真五次得出的结果可见，本公开实施方式的标签定位更为精确。
实施方式3
在一个实施方式中，实施方式一中的步骤S102中的基站和标签都带有UWB信号收发功能，实现双边双向测距方法的具体通信步骤如下：
步骤S1021，数据初始化。
标签发送POLL包，记录发送时间T1，打开接收。
步骤S1022，基站要提前打开接收，在接收到POLL包后，记录到达时间T2。
步骤S1023，基站在T3(T3=T2+T1)时刻发送响应（Reply）包，完成后等待数据接收。
步骤S1024，标签收到Reply包，记录时间T4。
步骤S1025，标签在T5(T5=T3+T4)时刻发送结束（Final）包；
步骤S1026，基站接收到Final包后，记录时间T6,然后计算出四个时间差；
如图7所示，
Figure 700410DEST_PATH_IMAGE023
Figure 324289DEST_PATH_IMAGE024
Figure 531280DEST_PATH_IMAGE025
Figure 847991DEST_PATH_IMAGE026
步骤S1027，计算飞行时间。
根据公式计算出最终信号的飞行时间，公式如下：
Figure 242064DEST_PATH_IMAGE027
步骤S1028，计算距离。
将飞行时间乘以光速计算得出距离值，其式如下：
Figure 731951DEST_PATH_IMAGE028
其中，d表示距离，Tprop表示飞行时间，c表示光速。
实施方式4
根据本公开实施方式，还提供了一种用于实施上述三边定位方法的规划装置，如图8所示，该三边定位装置200包括：
生成模块22，被配置为采用双边双向测距分别获取多个基站到标签的距离，以所述多个基站中的每个基站为圆心、以所获取的相应的距离为半径，生成多个圆；
区域确定模块24，被配置为确定所述多个圆的相交区域，并根据所述双边双向测距的误差值对所述相交区域进行修正，得到有效区域；
定位模块26，被配置为对所述有效区域中的多个点的坐标值求平均值，得到所述标签的估计坐标，以对所述标签进行定位。
在一个示例性实施方式中，区域确定模块24被配置为获取所述三个圆两两相交的多个交点；根据预设的判断条件从所述三个圆中每两个圆的交点中选取所述相交区域的三个顶点；在包含所述三个顶点的最小矩形区域内生成多个节点，从多个节点中筛除无效节点，以确定所述相交区域。
在一个示例性实施方式中，生成模块22被配置为获取所述标签发送数据的时间、基站接收到所述标签发送的数据的时间、基站向所述标签发送响应的时间、所述标签接收到所述响应的时间、所述标签发送结束包的时间，和所述基站接收到所述结束包的时间；基于所述标签发送数据的时间、基站接收到所述标签发送的数据的时间、基站向所述标签发送响应的时间、所述标签接收到所述响应的时间、所述标签发送结束包的时间，和所述基站接收到所述结束包的时间，获取信号的飞行时间；基于所述飞行时间和光速，分别获取多个基站到标签的距离。
实施方式5
根据本公开实施方式，还提供了如图9所示的三边定位系统400，该三边定位系统400包括如上所述的三边定位装置200、标签42和三个基站44-1， 44-2， 44-3。
标签42被配置为与基站44-1,44-2,44-3之间通过UWB无线传输。基站44-1,被配置为和三边定位装置200有线连接。当然，在其他的实施方式中，也可以为无线连接的方式。
三边定位装置200被配置为采用双边双向测距分别获取多个基站到标签的距离，以所述多个基站中的每个基站为圆心、以所获取的相应的距离为半径，生成多个圆；区域确定模块，被配置为确定所述多个圆的相交区域，并根据所述双边双向测距的误差值对所述相交区域进行修正，得到有效区域；定位模块，被配置为对所述有效区域中的多个点的坐标值求平均值，得到所述标签的估计坐标，以对所述标签进行定位。
可选地，本实施方式中的具体示例可以参考上述实施方式1和实施方式2中所描述的示例，本实施方式在此不再赘述。
本公开实施方式的三边定位装置200实施了上述实施方式1中的三边定位方法。
实施方式6
本公开的实施方式还提供了一种存储介质。可选地，在本实施方式中，上述存储介质可以实施上述实施方式1中所描述的方法。
可选地，在本实施方式中，上述存储介质可以位于惯性导航系统的网络中的多个网络设备中的至少一个网络设备。
可选地，在本实施方式中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器（ROM，Read-OnlyMemory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
可选地，在本实施方式中，处理器根据存储介质中已存储的程序代码执行上述实施方式1或2中的方法。
可选地，本实施方式中的具体示例可以参考上述实施方式1或2中所描述的示例，本实施方式在此不再赘述。
实施方式7
下面参考图10，其示出了适于用来实现本公开实施方式的计算机设备800的结构示意图。图10示出的计算机设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施方式的功能和使用范围带来任何限制。
如图10所示，计算机设备800包括中央处理单元(CPU)801，其可以根据存储在只读存储器(ROM)802中的程序或者从存储部分808加载到随机访问存储器(RAM)803中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM803中，还存储有设备800操作所需的各种程序和数据。CPU801、ROM802以及RAM803通过总线804彼此相连。输入/输出(I/O)接口805也连接至总线804。
以下部件连接至I/O接口805：包括键盘、鼠标等的输入部分806；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807；包括硬盘等的存储部分808；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809。通信部分809经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器810也根据需要连接至I/O接口805。可拆卸介质811，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810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808。
根据本公开的实施方式，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施方式包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施方式中，该计算机程序可以通过通信部分809从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质811被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)801执行时，执行本公开的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本公开的计算机存储介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
本公开实施方式还提供了如下配置：
（1）一种三边定位方法，包括：
采用双边双向测距方法分别获取多个基站到标签的距离，以所述多个基站中的每个基站为圆心、以所获取的相应的距离为半径，生成多个圆；
确定所述多个圆的相交区域，并根据所述双边双向测距方法的误差值对所述相交区域进行修正，得到有效区域；
对所述有效区域中的多个点的坐标值求平均值，得到所述标签的估计坐标，以对所述标签进行定位。
（2）根据项(1)所述的方法，其中，所述多个圆为三个圆。
(3)根据项(2)所述的方法，其中，确定所述多个圆的相交区域包括：
获取所述三个圆两两相交的多个交点；
根据预设的判断条件从所述三个圆中每两个圆的交点中选取所述相交区域的三个顶点；
在包含所述三个顶点的最小矩形区域内生成多个节点，从多个节点中筛除无效节点，以确定所述相交区域。
(4)根据项(3)所述的方法，其中，基于以下公式选取所述相交区域的顶点：
Figure 262289DEST_PATH_IMAGE029
其中，xij，yij为所述三个圆中每两个圆的交点的坐标，xm，ym为所述多个基站中的每一个基站的坐标，dm为标签到所述多个基站中的每一个基站的距离，i,j的取值范围分别为1至3的自然数。
(5)根据项(3)所述的方法，其中，基于以下判断条件确定所述相交区域：所述多个节点中的每个节点到所述多个基站中的每个基站的距离都小于所述标签到相应基站的距离。
(6)根据项(5)所述的方法，其中，所述判断条件表示为：
Figure 749902DEST_PATH_IMAGE030
其中，x,y为所述相交区域中的节点的坐标，xm，ym为所述多个基站中的每一个基站的坐标，dm为标签到所述多个基站中的每一个基站的距离。
(7)根据项（1）所述的方法，其中，根据所述双边双向测距方法的误差值对所述相交区域进行修正包括：
基于以下公式，对所述相交区域进行修正：
Figure 428008DEST_PATH_IMAGE031
，
其中，E为所述双边双向测距的误差值，x,y为所述相交区域中的节点的坐标，xm，ym为所述多个基站中的每一个基站的坐标，dm为标签到所述多个基站中的每一个基站的距离。
(8)根据项（1）所述的方法，其中，对所述有效区域中的多个点的坐标值求平均值，得到所述标签的估计坐标，以对所述标签进行定位包括：
基于以下公式，对所述有效区域中的多个点的坐标值求平均值，得到所述标签的估计坐标：
Figure 924849DEST_PATH_IMAGE032
其中，x,y为所述标签的估计坐标，xi,yi为所述有效区域内的节点坐标，n为所述有效区域内节点的个数。
(9)根据项(1)所述的方法，其中，采用双边双向测距方法分别获取多个基站到标签的距离包括：
获取所述标签发送数据的时间、基站接收到所述标签发送的数据的时间、基站向所述标签发送响应的时间、所述标签接收到所述响应的时间、所述标签发送结束包的时间，和所述基站接收到所述结束包的时间；
基于所述标签发送数据的时间、基站接收到所述标签发送的数据的时间、基站向所述标签发送响应的时间、所述标签接收到所述响应的时间、所述标签发送结束包的时间，和所述基站接收到所述结束包的时间，获取所述标签和所述多个基站中的相应基站之间的信号的飞行时间；
基于所述飞行时间和光速，获取所述相应基站到所述标签的距离。
(10)根据项(9)所述的方法，其中，基于所述标签发送数据的时间、基站接收到所述标签发送的数据的时间、基站向所述标签发送响应的时间、所述标签接收到所述响应的时间、所述标签发送结束包的时间，和所述基站接收到所述结束包的时间，获取所述标签和所述多个基站中的相应基站之间的信号的飞行时间包括：
基于以下公式，获取所述信号的飞行时间：
Figure 309694DEST_PATH_IMAGE033
其中，
Figure 764946DEST_PATH_IMAGE034
，T1为所述标签发送数据的时间，T2为基站接收到所述标签发送的数据的时间，T3为基站向所述标签发送响应的时间，T4为所述标签接收到所述响应的时间，T5为所述标签发送结束包的时间，T6为所述基站接收到所述结束包的时间。
(11)一种三边定位装置，其特征在于，包括：
生成模块，被配置为采用双边双向测距分别获取多个基站到标签的距离，以所述多个基站中的每个基站为圆心、以所获取的相应的距离为半径，生成多个圆；
区域确定模块，被配置为确定所述多个圆的相交区域，并根据所述双边双向测距的误差值对所述相交区域进行修正，得到有效区域；
定位模块，被配置为对所述有效区域中的多个点的坐标值求平均值，得到所述标签的估计坐标，以对所述标签进行定位。
(12)一种三边定位系统，其特征在于，包括：
标签，被配置为发射数据包；
根据项(11)所述的三边定位装置，被配置为基于所述数据包定位所述标签。
(13)一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，当所述程序被执行时，使得计算机执行如项(1)至(10)中任一项所述的方法。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施方式的系统、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，该模块、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。
描述于本公开实施方式中所涉及到的模块或单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的模块或单元也可以设置在处理器中，这些模块或单元的名称在某种情况下并不构成对该模块或单元本身的限定。
上述本公开实施方式序号仅仅为了描述，不代表实施方式的优劣。
上述实施方式中的集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在上述计算机可读取的存储介质中。基于这样的理解，本公开的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在存储介质中，包括若干指令用以使得一台或多台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本公开各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。
在本公开的上述实施方式中，对各个实施方式的描述都各有侧重，某个实施方式中没有详述的部分，可以参见其他实施方式的相关描述。
在本申请所提供的几个实施方式中，应该理解到，所揭露的客户端，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，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，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接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述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方式方案的目的。
另外，在本公开各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上所述仅是本公开的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本公开的保护范围。

Claims (9)

1.一种三边定位方法，包括：
采用双边双向测距方法分别获取多个基站到标签的距离，以所述多个基站中的每个基站为圆心、以所获取的相应的距离为半径，生成多个圆；
确定所述多个圆的相交区域，并根据所述双边双向测距方法的误差值对所述相交区域进行修正，得到有效区域；
对所述有效区域中的多个点的坐标值求平均值，得到所述标签的估计坐标，以对所述标签进行定位；
其中，根据所述双边双向测距方法的误差值对所述相交区域进行修正包括：基于以下公式，对所述相交区域进行修正：
Figure 217435DEST_PATH_IMAGE001
其中，x,y为节点坐标，xm,ym为三个基站的坐标，E为双边双向测距的误差值，
Figure 126485DEST_PATH_IMAGE002
是真空电容率，
Figure 664914DEST_PATH_IMAGE003
是真空磁导率；
其中，
Figure 659415DEST_PATH_IMAGE004
，T1为所述标签发送数据的时间，T2为基站接收到所述标签发送的数据的时间，T3为基站向所述标签发送响应的时间，T4为所述标签接收到所述响应的时间，T5为所述标签发送结束包的时间，T6为所述基站接收到所述结束包的时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个圆为三个圆。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，确定所述多个圆的相交区域包括：
获取所述三个圆两两相交的多个交点；
根据预设的判断条件从所述三个圆中每两个圆的交点中选取所述相交区域的三个顶点；
在包含所述三个顶点的最小矩形区域内生成多个节点，从多个节点中筛除无效节点，以确定所述相交区域。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，基于以下公式选取所述相交区域的顶点：
Figure 941491DEST_PATH_IMAGE005
其中，xij，yij为所述三个圆中每两个圆的交点的坐标，xm，ym为所述多个基站中的每一个基站的坐标，dm 为标签到所述多个基站中的每一个基站的距离，i,j的取值范围分别为1至3的自然数。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，基于以下判断条件确定所述相交区域：所述多个节点中的每个节点到所述多个基站中的每个基站的距离都小于所述标签到相应基站的距离。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述判断条件表示为：
Figure 705048DEST_PATH_IMAGE006
其中，x,y为所述相交区域中的节点的坐标，xm，ym为所述多个基站中的每一个基站的坐标，dm为标签到所述多个基站中的每一个基站的距离。
7.一种三边定位装置，其特征在于，包括：
生成模块，被配置为采用双边双向测距分别获取多个基站到标签的距离，以所述多个基站中的每个基站为圆心、以所获取的相应的距离为半径，生成多个圆；
区域确定模块，被配置为确定所述多个圆的相交区域，并根据所述双边双向测距的误差值对所述相交区域进行修正，得到有效区域；
定位模块，被配置为对所述有效区域中的多个点的坐标值求平均值，得到所述标签的估计坐标，以对所述标签进行定位；
其中，根据所述双边双向测距方法的误差值对所述相交区域进行修正包括：
基于以下公式，对所述相交区域进行修正：
Figure 679957DEST_PATH_IMAGE001
其中，x,y为节点坐标，xm,ym为三个基站的坐标，E为双边双向测距的误差值，
Figure 99437DEST_PATH_IMAGE002
是真空电容率，
Figure 247522DEST_PATH_IMAGE003
是真空磁导率；
其中，
Figure 800338DEST_PATH_IMAGE004
，T1为所述标签发送数据的时间，T2为基站接收到所述标签发送的数据的时间，T3为基站向所述标签发送响应的时间，T4为所述标签接收到所述响应的时间，T5为所述标签发送结束包的时间，T6为所述基站接收到所述结束包的时间。
8.一种三边定位系统，其特征在于，包括：
标签，被配置为发射数据包；
根据权利要求7所述的三边定位装置，被配置为基于所述数据包定位所述标签。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，当所述程序被执行时，使得计算机执行如权利要求1至6中任一项所述的方法。
CN202110775627.4A 2021-07-09 2021-07-09 三边定位方法、装置及系统 Active CN113242598B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110775627.4A CN113242598B (zh) 2021-07-09 2021-07-09 三边定位方法、装置及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110775627.4A CN113242598B (zh) 2021-07-09 2021-07-09 三边定位方法、装置及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113242598A CN113242598A (zh) 2021-08-10
CN113242598B true CN113242598B (zh) 2021-10-26

Family

ID=77141331

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110775627.4A Active CN113242598B (zh) 2021-07-09 2021-07-09 三边定位方法、装置及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113242598B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101873664A (zh) * 2010-07-06 2010-10-27 西安交通大学 一种移动无线传感器网络定位方法
CN103108281A (zh) * 2012-12-29 2013-05-15 上海海事大学 一种基于无线传感器网络的海上搜救目标实时定位方法
CN103439689A (zh) * 2013-08-21 2013-12-11 大连理工大学 一种分布式麦克风阵列中麦克风位置估计系统
CN104780506A (zh) * 2015-04-22 2015-07-15 北京理工大学 一种基于置信水平的加权三边定位方法
CN106125045A (zh) * 2016-06-15 2016-11-16 成都信息工程大学 一种基于Wi‑Fi的自适应混合室内定位方法
CN111757256A (zh) * 2020-06-23 2020-10-09 华芯智能(珠海)科技有限公司 室内定位方法及装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102695273B (zh) * 2012-05-30 2015-08-19 深圳和而泰智能控制股份有限公司 一种集成无线定位的处理方法
CN103491506A (zh) * 2013-09-17 2014-01-01 迈普通信技术股份有限公司 基于wlan和wsn的异构网络协同定位方法及系统
CN103957510B (zh) * 2014-05-16 2017-07-28 南京工程学院 基于协作通信的环境自适应的室内定位算法
CN105372684B (zh) * 2014-08-06 2018-01-12 北斗导航位置服务（北京）有限公司 一种利用基站信息修正定位偏差的方法及系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101873664A (zh) * 2010-07-06 2010-10-27 西安交通大学 一种移动无线传感器网络定位方法
CN103108281A (zh) * 2012-12-29 2013-05-15 上海海事大学 一种基于无线传感器网络的海上搜救目标实时定位方法
CN103439689A (zh) * 2013-08-21 2013-12-11 大连理工大学 一种分布式麦克风阵列中麦克风位置估计系统
CN104780506A (zh) * 2015-04-22 2015-07-15 北京理工大学 一种基于置信水平的加权三边定位方法
CN106125045A (zh) * 2016-06-15 2016-11-16 成都信息工程大学 一种基于Wi‑Fi的自适应混合室内定位方法
CN111757256A (zh) * 2020-06-23 2020-10-09 华芯智能(珠海)科技有限公司 室内定位方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN113242598A (zh) 2021-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109743777B (zh) 一种定位方法、装置、电子设备及可读存储介质
CN109212471A (zh) 一种定位基站、系统和方法
US9602960B2 (en) Positioning method
US10444320B2 (en) Locating devices based on antenna coordinates
WO2013043675A1 (en) Hybrid time of arrival based positioning system
CN106772229B (zh) 室内定位方法和相关设备
US10656240B2 (en) Hybrid TDOA closed form hyperbolic and spherical iteration geo-location technique
US10613191B2 (en) Object tracking and ranging
CN110602736B (zh) 场强预测方法、装置和计算机设备
CN108924925A (zh) 一种施工人员定位方法及其定位系统
TW201636636A (zh) 使用混成濾波器的先進定位系統
CN110673092A (zh) 基于超宽带的分时定位方法及装置、系统
Ali et al. A novel indoor location sensing mechanism for IEEE 802.11 b/g wireless LAN
Li et al. Configurable multipath-assisted indoor localization using active relay
CN113242598B (zh) 三边定位方法、装置及系统
US20200068344A1 (en) Method and system for wireless localization data acquisition and calibration with image localization
US10012729B2 (en) Tracking subjects using ranging sensors
KR101949282B1 (ko) 멀티홉 시스템에서의 무선 위치 추정 방법
US20140113664A1 (en) Method of setting initial location of user terminal via interaction with user and user terminal
CN109116342B (zh) 定位方法、装置、介质和计算设备
US11296803B2 (en) Apparatus and method for position estimation
CN110113712B (zh) 定位处理方法及装置
CN108981713B (zh) 一种混合无线自适应导航方法及装置
CN114630416B (zh) 用于对移动终端进行定位的方法、装置及设备
US20210349176A1 (en) Positioning system and method

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant