CN115734152A - 一种定位方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种定位方法及装置。该方法包括:确定N个接入点AP中第一AP的参考位置的无线信号的信号特征,其中,所述信号特征包括N个信号质量或/和N个传输时长,所述N为大于等于3的整数;根据所述第一AP的参考位置的无线信号的信号特征,获取第一时间段内的信号序列,所述信号序列包括多个时间单元的信号特征,所述信号序列中的第一个时间单元的信号特征与所述第一AP的参考位置的无线信号的信号特征相同;根据所述信号序列,确定在所述第一时间段内的每个时间单元的终端设备的坐标位置;建立所述信号特征与所述坐标位置的对应关系,所述信号特征与所述坐标位置的对应关系用于定位采用本申请实施例,可以提高定位的准确性。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域,尤其涉及一种定位方法及装置。
背景技术
随着移动宽带(mobile broadband,MBB)的发展带动了数据业务需求的急剧上升,数据业务更多来自室内环境。为了提升在室内环境下无线网络质量和容量,业界主流设备厂家对大型室内场景,例如入机场、体育馆等推出了大型室内数字化覆盖方案,将数字中频或基带信号通过光纤或以太网(Ethernet)网线数字化拉远,在有源头端进行数字化处理后收发无线射频(radio frequency,RF)信号。同时,随着无线网络和智能终端的普及,定位应用越来越受到用户的依赖,例如定位导航,定位打卡等。但是,由于室内由于建筑物遮挡,导致室内定位的准确性不高。
发明内容
本申请实施例提供一种定位方法及装置,通过建立信号特征与坐标位置的对应关系进行定位,提高在室内环境下定位的准确性。
第一方面,本申请实施例提供了一种定位方法,包括:确定N个接入点AP中第一AP的参考位置的无线信号的信号特征,其中,所述信号特征包括N个信号质量或/和N个传输时长,所述N为大于等于3的整数;根据所述第一AP的参考位置的无线信号的信号特征,获取第一时间段内的信号序列,其中,所述信号序列包括多个时间单元的信号特征,所述信号序列中的第一个时间单元的信号特征与所述第一AP的参考位置的无线信号的信号特征相同;根据所述信号序列,确定在所述第一时间段内的每个时间单元的终端设备的坐标位置;建立所述信号特征与所述坐标位置的对应关系,所述信号特征与所述坐标位置的对应关系用于定位。
通过确定第一AP的参考位置的信号特征,获取经过第一AP的参考位置的UE的无线信号的信号序列,通过第一AP的参考位置的坐标依次推到出信号系列中其他时间单元的信号特征对应的终端设备的坐标位置,从而提高了建立信号特征与坐标位置的对应关系的效率和准确性,通过建立的信号特征与坐标位置的对应关系进行定位,从而进一步提高了定位的准确性。
在一种可能的设计中,获取所述第一AP测量所述无线信号得到的第一信号质量、和所述N个AP中除所述第一AP之外的其他每个AP测量所述无线信号得到的第二信号质量;确定所述第一信号质量与所述其他每个AP测量的第二信号质量之间的差值是否大于等于第一阈值;当所述第一信号质量与所述其他每个AP测量的第二信号质量之间的差值大于等于所述第一阈值时,将所述第一信息质量和所述其他每个AP测量的第二信号质量作为所述第一AP的参考位置的所述无线信号的信号特征。通过判断第一信号质量与其他每个AP测量的第二信号质量之间的差值大于等于第一阈值,确定UE位于第一AP的参考位置,通过第一AP的参考位置确定UE在每个时间单元的坐标位置,从而提高了建立信号特征与坐标位置的对应关系的效率。
在另一种可能的设计中,获取所述第一AP与所述第一AP的参考位置之间的第一距离、和所述其他每个AP与所述第一AP的参考位置之间的第二距离;根据所述第一距离与所述第二距离,确定所述第一阈值。通过确定不同的AP对应的不同的第一阈值,作为判断UE是否位于第一AP的参考位置的门限值,从而提高判断的准确性。
在另一种可能的设计中,所述第一阈值=k logd2/d1,其中,所述k为距离损耗系数,所述d1为所述第一距离,所述d2为所述第二距离。
在另一种可能的设计中,获取所述终端设备发送的所述无线信号到达所述第一AP的第一传输时长、和所述终端设备发送的所述无线信号到达所述N个AP中除所述第一AP之外的其他每个AP的第二传输时长;确定所述第一传输时长与所述无线信号到达所述其他每个AP的第二传输时长之间的差值是否大于等于第二阈值;当所述第一传输时长与所述无线信号到达所述其他每个AP的第二传输时长之间的差值大于等于所述第二阈值时,将所述第一传输时长和所述无线信号到达所述其他每个AP的第二传输时长作为所述第一AP的参考位置的所述无线信号的信号特征。通过判断第一传输时长与无线信号到达其他每个AP的第二传输时长之间的差值大于等于第二阈值,确定UE位于第一AP的参考位置,通过第一AP的参考位置确定UE在每个时间单元的坐标位置,从而提高了建立信号特征与坐标位置的对应关系的效率。
在另一种可能的设计中,获取所述第一AP与所述第一AP的参考位置之间的第一距离、和所述其他每个AP与所述第一AP的参考位置之间的第二距离;根据所述第一距离与所述第二距离,确定所述第二阈值。通过确定不同的AP对应的不同的第一阈值,作为判断UE是否位于第一AP的参考位置的门限值,从而提高判断的准确性。
在另一种可能的设计中,所述第二阈值=(d2-d1)/c,其中,所述C为所述无线信号的传播速度,所述d1为所述第一距离,所述d2为所述第二距离。
在另一种可能的设计中,根据所述信号序列中第一时间单元的信号特征和第二时间单元的信号特征、以及在所述第一时间单元所述终端设备的坐标位置,确定在所述第二时间单元所述终端设备的坐标位置,其中,所述第二时间单元为所述第一时间单元的下一个时间单元。通过信号序列中第一个时间单元的信号特征对应的第一AP的参考位置的坐标,依次推到出信号系列中的其他时间单元的信号特征对应的终端设备的坐标位置,从而提高了建立信号特征与坐标位置的对应关系的效率。
在另一种可能的设计中,根据所述每个时间单元的所述终端设备的坐标位置,构建误差项;根据所述误差项,更新所述每个时间单元的所述终端设备的坐标位置。通过构建误差项,对每个时间单元的终端设备的坐标位置进行优化,提高建立信号特征与坐标位置的对应关系的准确性。
在另一种可能的设计中,所述误差项包括:所述终端设备的更新后的坐标位置在两个相邻时间单元的变化距离与所述终端设备的更新前的坐标位置在两个相邻时间单元的变化距离之间的误差;当两个不同时间单元的信号特征相同时,所述两个不同时间单元对应的所述终端设备的更新后的坐标位置之间的误差;和当一个时间单元的信号特征与所述第一AP的参考位置的无线信号的信号特征相同时,所述时间单元对应的所述终端设备的更新后的坐标位置与所述第一AP的参考位置之间的误差。
第二方面,本申请实施例提供了一种定位装置,包括:
处理模块,用于确定N个接入点AP中第一AP的参考位置的无线信号的信号特征,其中,所述信号特征包括N个信号质量或/和N个传输时长,所述N为大于等于3的整数;
获取模块,用于根据所述第一AP的参考位置的无线信号的信号特征,获取第一时间段内的信号序列,其中,所述信号序列包括多个时间单元的信号特征,所述信号序列中的第一个时间单元的信号特征与所述第一AP的参考位置的无线信号的信号特征相同;
所述处理模块,还用于根据所述信号序列,确定在所述第一时间段内的每个时间单元的终端设备的坐标位置;建立所述信号特征与所述坐标位置的对应关系,所述信号特征与所述坐标位置的对应关系用于定位。
在一种可能的设计中,获取模块,还用于获取所述第一AP测量所述无线信号得到的第一信号质量、和所述N个AP中除所述第一AP之外的其他每个AP测量所述无线信号得到的第二信号质量;
处理模块,还用于确定所述第一信号质量与所述其他每个AP测量的第二信号质量之间的差值是否大于等于第一阈值;当所述第一信号质量与所述其他每个AP测量的第二信号质量之间的差值大于等于所述第一阈值时,将所述第一信息质量和所述其他每个AP测量的第二信号质量作为所述第一AP的参考位置的所述无线信号的信号特征。
在一种可能的设计中,所述获取模块,还用于获取所述第一AP与所述第一AP的参考位置之间的第一距离、和所述其他每个AP与所述第一AP的参考位置之间的第二距离;所述处理模块,还用于根据所述第一距离与所述第二距离,确定所述第一阈值。
在另一种可能的设计中,所述第一阈值=k logd2/d1,其中,所述k为距离损耗系数,所述d1为所述第一距离,所述d2为所述第二距离。
在另一种可能的设计中,所述获取模块,还用于获取所述终端设备发送的所述无线信号到达所述第一AP的第一传输时长、和所述终端设备发送的所述无线信号到达所述N个AP中除所述第一AP之外的其他每个AP的第二传输时长;所述处理模块,还用于确定所述第一传输时长与所述无线信号到达所述其他每个AP的第二传输时长之间的差值是否大于等于第二阈值;当所述第一传输时长与所述无线信号到达所述其他每个AP的第二传输时长之间的差值大于等于所述第二阈值时,将所述第一传输时长和所述无线信号到达所述其他每个AP的第二传输时长作为所述第一AP的参考位置的所述无线信号的信号特征。
在另一种可能的设计中,所述获取模块,还用于获取所述第一AP与所述第一AP的参考位置之间的第一距离、和所述其他每个AP与所述第一AP的参考位置之间的第二距离;所述处理模块,还用于根据所述第一距离与所述第二距离,确定所述第二阈值。
在另一种可能的设计中,所述第二阈值=(d2-d1)/c,其中,所述C为所述无线信号的传播速度,所述d1为所述第一距离,所述d2为所述第二距离。
在另一种可能的设计中,所述处理模块,还用于根据所述信号序列中第一时间单元的信号特征和第二时间单元的信号特征、以及在所述第一时间单元所述终端设备的坐标位置,确定在所述第二时间单元所述终端设备的坐标位置,其中,所述第二时间单元为所述第一时间单元的下一个时间单元。
在另一种可能的设计中,所述处理模块,还用于根据所述每个时间单元的所述终端设备的坐标位置,构建误差项;根据所述误差项,更新所述每个时间单元的所述终端设备的坐标位置。
在另一种可能的设计中,所述误差项包括:所述终端设备的更新后的坐标位置在两个相邻时间单元的变化距离与所述终端设备的更新前的坐标位置在两个相邻时间单元的变化距离之间的误差;当两个不同时间单元的信号特征相同时,所述两个不同时间单元对应的所述终端设备的更新后的坐标位置之间的误差;和当一个时间单元的信号特征与所述第一AP的参考位置的无线信号的信号特征相同时,所述时间单元对应的所述终端设备的更新后的坐标位置与所述第一AP的参考位置之间的误差。
该定位装置执行的操作及有益效果可以参见上述第一方面所述的方法以及有益效果,重复之处不再赘述。
第三方面,本申请提供了一种定位装置,该装置可以是定位服务器,也可以是定位服务器中的装置,或者是能够和定位服务器匹配使用的装置。其中,该定位装置还可以为芯片系统。该定位装置可执行第一方面所述的方法。该定位装置的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。该模块可以是软件和/或硬件。该定位装置执行的操作及有益效果可以参见上述第一方面所述的方法以及有益效果,重复之处不再赘述。
第四方面,本申请提供了一种定位装置,所述定位装置包括处理器,当所述处理器调用存储器中的计算机程序时,如第一方面中任意一项所述的方法被执行。
第五方面,本申请提供了一种定位装置,所述定位装置包括处理器和存储器,所述存储器用于存储计算机程序;所述处理器用于执行所述存储器所存储的计算机程序,以使所述定位装置执行如第一方面中任意一项所述的方法。
第六方面,本申请提供了一种定位装置,所述定位装置包括处理器、存储器和收发器,所述收发器,用于接收信道或信号,或者发送信道或信号;所述存储器,用于存储计算机程序;所述处理器,用于从所述存储器调用所述计算机程序执行如第一方面中任意一项所述的方法。
第七方面,本申请提供了一种定位装置,所述定位装置包括处理器和接口电路,所述接口电路,用于接收计算机程序并传输至所述处理器;所述处理器运行所述计算机程序以执行如第一方面中任意一项所述的方法。
第八方面,本申请提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质用于存储计算机程序,当所述计算机程序被执行时,使得如第一方面中任意一项所述的方法被实现。
第九方面,本申请提供一种包括计算机程序的计算机程序产品,当计算机程序被执行时,使得如第一方面中任意一项所述的方法被实现。
第十方面,本申请实施例提供了一种定位系统,该通信系统包括至少一个AP、至少一个终端设备和至少一个定位服务器,该定位服务器用于执行上述第一方面中的步骤。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或背景技术中的技术方案,下面将对本申请实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。
图1是本申请实施例提供的一种定位系统的架构示意图;
图2是本申请实施例提供的一种定位方法的流程示意图;
图3是一种AP的参考位置的示意图;
图4是一种无线信号的NLOS场景的示意图;
图5是本申请实施例提供的一种定位装置的结构示意图;
图6是本申请实施例提供的一种定位服务器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。
如图1所示,图1是本申请实施例提供的一种定位系统的架构示意图。该定位系统包括定位服务器、一个或多个接入点(access point,AP)和一个或多个终端设备。其中:
定位服务器用于获取各个AP测量的信号特征,基于信号特征生成无线特征库,通过无线特征库,对终端设备进行定位。
AP可以为移动用户进入有线网络的接入点,主要部署于家庭、大楼内部以及园区内部,典型覆盖半径为几十米至上百米,当然,也可以部署于户外。AP相当于一个连接有线网和无线网的桥梁,主要作用是将各个无线网络客户端连接到一起,然后将无线网络接入以太网。例如小型射频拉远单元(picro-remote radio unit,pRRU)、家庭网关、路由器、服务器、交换机、网桥等,演进型节点B(evolved Node B,eNB)、无线网络控制器(radionetwork controller,RNC)、节点B(Node B,NB)、基站控制器(base station controller,BSC)、基站收发台(base transceiver station,BTS)、家庭基站(例如,home evolvedNodeB,或home Node B,HNB)、基带单元(baseband unit,BBU),无线中继节点、无线回传节点、传输点(transmission and reception point,TRP或者transmission point,TP)等。AP还可以为5G设备,如,新空口(new radio,NR)系统中的gNB、或传输点(TRP或TP),5G系统中的基站的一个或一组(包括多个天线面板)天线面板。或者,AP还可以为构成gNB或传输点的网络节点,如基带单元(BBU),或,分布式单元(distributed unit,DU)、具有基站功能的路边单元(road side unit,RSU)等。
终端设备可以是用户设备(user equipment,UE)、手机(mobile phone)、无线数据卡、个人数字助理(personal digital assistant,PDA)电脑、膝上型电脑(laptopcomputer)、平板电脑(Pad)、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer,UMPC)、上网本、带无线收发功能的电脑、机器类型通信(machine type communication,MTC)终端、虚拟现实(virtual reality,VR)终端设备、增强现实(augmented reality,AR)终端设备、物联网(internet of things,IoT)终端设备、工业控制(industrial control)中的无线终端、无人驾驶(self driving)中的无线终端、远程医疗(remote medical)中的无线终端、智能电网(smart grid)中的无线终端、运输安全(transportation safety)中的无线终端、智慧城市(smart city)中的无线终端(例如,智能水表、智能电表、智能空气检测节点等)、智慧家庭(smart home)中的无线终端(例如游戏机、投影仪、智能摄像头、智能电视、智能音箱、智能冰箱和健身器材等)、车载终端、具有终端功能的RSU。接入终端可以是蜂窝电话(cellular phone)、无绳电话、会话启动协议(session initiation protocol,SIP)电话、无线本地环路(wireless local loop,WLL)站、个人数字助理(personal digitalassistant,PDA)、具有无线通信功能的手持设备(handset)、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备、可穿戴设备等。下面以UE作为终端设备进行说明。
随着无线网络和智能终端的普及,定位应用越来越受到用户的依赖,例如定位导航,定位打卡等。但是由于室内建筑物遮挡,导致无法使用全球定位系统(globalpositioning system,GPS)提供高精度的室内定位,因此需要提供一种高精度的室内无线定位服务。利用无线基站中的AP对UE的探测参考信号(sounding reference single,SRS)进行测量,在已知AP部署位置的条件下,利用SRS的信号特征可以确定UE的位置坐标。定位方式包括:
(1)场强三角定位:利用3个以上的AP测量到的参考信号接收功率(referencesignal received power,RSRP),通过信号损耗与传播距离的关系,构建UE到各个AP的距离方程,确定UE的坐标位置。
(2)到达时间差(time difference of arrival,TDOA)定位:利用3个以上的AP测量到的SRS的到达时间(time Of arrival,TOA),通过传播时长构建UE到各个AP的距离方程,确定UE的坐标位置。
(3)无线特征库匹配定位:首先采集UE在每个待定位的坐标位置的信号特征,生成无线特征库,无线特征库包括坐标位置与无线特征的对应关系,一个坐标位置对应一个信号特征。其中,信号特征可以包括各个AP测量到的RSRP、TOA、接收信号强度指示(receivedsignal strength indicator,RSSI)、和参考信号接收质量(reference signal receivedquality,RSRQ)中的至少一项。在对UE进行定位时,从无线特征库中查找与UE上报的无线信号的信号特征匹配的坐标位置作为UE的坐标位置。
三角定位和TDOA定位算法都是纯粹的数学解算方法,但是室内环境复杂、遮挡多,在无线信号非直线视线传输(non line of sight,NLOS)场景下,利用三角定位和TDOA算法确定的UE的坐标位置并不准确,因此在NLOS场景下,需要采用无线特征库匹配定位方法。但是,无线特征库匹配定位方法需要提前采集待定位的区域的信号特征,建立坐标位置与信号特征的对应关系。
建立坐标位置与信号特征的对应关系包括以下几种方式:
第一种方式,通过人工方式,利用UE上的采集应用进行采集。采集人员位于采集应用所指定的采集点,采集一段时间内的无线信号的信号特征,完成一个采集点的采集。采集密度和定位精度相关,要达到3米定位精度需要每间隔5米设置一个采集点,一个采集点的采集时间约20秒。长宽为100*100平方米的定位面积,需要设置400个采集点,而一般中大型建筑物室内面积达到2万平方米~5万平方米,甚至有达到10万平方米,需要设置更多的采集点。
但是,通过人工方式采集信号特征,需要在待定位区域内每个采集点进行采集,人力成本较高,并且每个采集点需要采集20秒的时间,全部采集完毕需要很长时间,采集效率低。另外,定位精度取决于人工采集时指定坐标位置的精度,不同采集人员对地图上的坐标位置的估计存在很大差异性,采集精度难以保证,特别是空旷环境,难以通过参照物来判断自己的位置。并且室内环境可能发送变化,当遮挡物发生变化时,部分区域的信号特征需要重新采集。
第二种方式,通过雷达小车生成无线特征库。雷达小车可以用于为采集信号特征提供坐标位置,对无线采集终端与雷达小车进行绑定,将采集到的无线信号的信号特征与雷达小车的坐标位置绑定,从而生成无线特征库。通过雷达小车方式采集信号特征相较于通过人工方式采集信号特征的效率和精度都有所提升。在此过程中,雷达小车可以预先对整个环境的地图进行扫描来建立内置的雷达地图,雷达小车输出的坐标位置是自己内部构建的雷达地图的坐标系,所以需要离线转换到无线定位坐标系,然后将对应时间的坐标位置与信号特征对齐,生成无线特征库,导入到无线定位系统。
但是,由于室内环境复杂,雷达小车在遇到楼梯,电梯等跨楼层场景和障碍物阻挡时,不能行进,可能导致采集中断,最终还是需要人工的干预。另外,对于环境变化导致无线特征库部分失效问题,仍然没有解决,部分区域的信号特征需要重新采集。
为了解决上述技术问题,本申请实施例提供了如下解决方案。
如图2所示,图2是本申请实施例提供的一种定位方法的流程示意图。本申请实施例中的步骤至少包括:
S201,定位服务器确定N个接入点AP中第一AP的参考位置的无线信号的信号特征,其中,所述信号特征包括N个信号质量或/和N个传输时长,所述N为大于等于3的整数。
其中,N个信号质量为当UE位于第一AP的参考位置时N个AP对UE发送的无线信号进行测量得到的,一个信号质量对应一个AP。信号质量可以为参考信号接收功率(referencesignal received power,RSRP)、接收信号强度指示(received signal strengthindicator,RSSI)、和参考信号接收质量(reference signal received quality,RSRQ)等等。
其中,N个传输时长为当UE位于第一AP的参考位置时UE发送的无线信号到达所述N个AP中每个AP的传输时长,一个传输时长对应一个AP。
其中,无线信号可以为探测参考信号(sounding reference single,SRS)。
其中,第一AP可以为N个AP中的任何一个AP。
可选的,参考位置可以为第一AP的正下方位置。如图3所示,图3是一种AP的参考位置的示意图。在室内部署AP1、AP2和AP3,可以确定AP1、AP2和AP3部署的坐标位置。当UE经过AP1的参考位置时,UE的坐标位置等于AP1的坐标位置,AP1与UE之间的距离为AP1的在室内部署的高度减去用户使用UE时距离地面的高度,其中,AP的在室内部署的高度和用户使用UE时距离地面的高度可以设置为常数值。在确定UE的坐标位置和AP1与UE之间的距离之后,可以根据AP2的坐标位置,确定UE与AP2的距离,根据AP3的坐标位置,确定UE与AP3的距离。
具体的,定位服务器确定N个接入点AP中第一AP的参考位置的无线信号的信号特征可以包括以下方式:
第一种可选方式,定位服务器获取所述第一AP测量所述无线信号得到的第一信号质量、和所述N个AP中除所述第一AP之外的其他每个AP测量所述无线信号得到的第二信号质量。例如,第一AP和其他每个AP可以实时对终端设备发送的无线信号进行测量,第一AP向定位服务器发送测量到的第一信号质量,其他每个AP向定位服务器发送测量到的第二信号质量。然后,定位服务器确定第一信号质量与其他每个AP测量的第二信号质量之间的差值是否大于等于第一阈值;当所述第一信号质量与所述其他每个AP测量的第二信号质量之间的差值大于等于所述第一阈值时,将所述第一信息质量和所述其他每个AP测量的第二信号质量作为所述第一AP的参考位置的所述无线信号的信号特征。其中,一个其他AP对应一个第一阈值,如果其他AP与第一AP的参考位置之间的距离不同,第一阈值的大小也不同。
进一步的,可以获取所述第一AP与所述第一AP的参考位置之间的第一距离、和所述其他每个AP与所述第一AP的参考位置之间的第二距离;根据所述第一距离与所述第二距离,确定所述第一阈值。具体的,可以将第一AP的在室内部署的高度减去用户使用UE时距离地面的高度计算得到第一距离,根据其他每个AP的坐标位置、第一AP的参考位置的坐标和第一距离计算第二距离。
其中,所述第一阈值=k logd2/d1,所述k为距离损耗系数,所述d1为所述第一距离,所述d2为所述第二距离。
如图3所示,如果UE位于AP1的参考位置,UE发送的无线信号的信号质量为Tx,AP1测量的UE的无线信号的信号质量为RSRPAP1,AP2测量的UE的无线信号的信号质量为RSRPAP2,AP3测量的UE的无线信号的信号质量为RSRPAP3。
对于AP1,无线信号传输的路损PL1的计算公式如下:
PL1=20log(f)+klog(d1)+Lf(n)-28dB+Xδ (1)
其中,PL1=Tx-RSRPAP1,f表示信号频率,Lf(n)表示穿透损耗系数,Xδ为慢衰落余量,k为距离损耗系数,d1为AP1到AP1的参考位置的距离,Lf(n)=P*W,P为墙壁损耗,W为墙壁数目的乘积。
对于AP2,无线信号传输的路损PL2的计算公式如下:
PL2=20log(f)+klog(d2)+Lf(n)-28dB+Xδ (2)
其中,PL2=Tx-RSRPAP2,d2为AP2到AP1的参考位置的距离,其他参数如上所述。
公式(1)-公式(2),可以得到:
RSRPAP1-RSRPAP2=klog(d2/d1) (3)
通过上述推导可以看出,AP1和AP2测量的UE的无线信号的RSRP的差值与UE分别到AP1和AP2的距离的比值存在对数关系。当UE位于AP1的参考位置时,由于d2/d1的比值最大,因此AP1与AP2测量到UE的无线信号的RSRP的差值最大。当UE偏离AP1的参考位置时,由于d2/d1的比值不是最大的,因此两个AP测量到UE的无线信号的RSRP的差值也不是最大的。类似的,AP1和AP3测量到UE的无线信号的RSRP的差值也满足上述关系。
通过上述分析,可以将AP1的坐标位置作为AP1的参考位置的坐标,在已知AP1到AP1的参考位置的距离d1(AP1的在室内部署的高度减去用户使用UE时距离地面的高度)、AP2的坐标位置以及AP3的坐标位置的情况下,分别计算出AP2到AP1的参考位置的距离d2和AP3到AP1的参考位置的距离d3。然后根据AP1到AP1的参考位置的距离d1和AP2到AP1的参考位置的距离d2,计算出第一数值klog(d2/d1);根据AP1到AP1的参考位置的距离d1和AP3到AP1的参考位置的距离d3,计算出第二数值klog(d3/d1)。最后将第一数值klog(d2/d1)和第二数值klog(d3/d1)作为判断UE是否位于AP1的参考位置的门限值。
在无线信号的传输无遮挡的情况下,如果AP1测量到UE的RSRP与AP2测量到UE的RSRP的差值等于klog(d2/d1),且AP1测量到UE的RSRP与AP3测量到UE的RSRP的差值等于klog(d3/d1),则确定UE位于AP1的参考位置。当无线信号在传输到AP2或AP3的过程中有遮挡时,AP2或AP3测量到的RSRP会因为穿透损耗而偏小,而AP1测量到的RSRP不变(UE位于AP1的参考位置时无线信号的传输无遮挡)。因此如果AP1测量到UE的RSRP与AP2测量到UE的RSRP的差值大于klog(d2/d1)、且AP1测量到UE的RSRP与AP3测量到UE的RSRP的差值大于klog(d3/d1),则确定UE位于AP1的参考位置。
最后,如果确定UE位于AP1的参考位置,可以将AP1测量到UE的RSRP、AP2测量到UE的RSRP、AP3测量到UE的RSRP作为AP1的参考位置的无线信号的信号特征。
第二种可选方式,定位服务器获取所述UE发送的所述无线信号到达所述第一AP的第一传输时长、和所述UE发送的所述无线信号到达所述N个AP中除所述第一AP之外的其他每个AP的第二传输时长。例如,第一AP和其他每个AP可以实时对终端设备发送的无线信号进行测量,第一AP向定位服务器发送测量到的第一传输时长,其他每个AP向定位服务器发送测量到的第二传输时长。然后,定位服务器确定所述第一传输时长与所述无线信号到达所述其他每个AP的第二传输时长之间的差值是否大于等于第二阈值;当所述第一传输时长与所述无线信号到达所述其他每个AP的第二传输时长之间的差值大于等于所述第二阈值时,将所述第一传输时长和所述无线信号到达所述其他每个AP的第二传输时长作为所述第一AP的参考位置的所述无线信号的信号特征。其中,一个其他AP对应一个第二阈值,如果其他AP与第一AP的参考位置之间的距离不同,第二阈值的大小也不同。
进一步的,可以获取所述第一AP与所述第一AP的参考位置之间的第一距离、和所述其他每个AP与所述第一AP的参考位置之间的第二距离;根据所述第一距离与所述第二距离,确定所述第二阈值。具体的,可以将第一AP的在室内部署的高度减去用户使用UE时距离地面的高度计算得到第一距离,根据其他每个AP的坐标位置、第一AP的参考位置的坐标和第一距离计算第二距离。
其中,所述第二阈值=(d2-d1)/c,其中,所述C为所述无线信号的传播速度,所述d1为所述第一距离,所述d2为所述第二距离。
又如图3所示,UE到AP1的距离为d1,UE发送的无线信号到达AP1的传输时长为TOA1。UE到AP2的距离为d2,UE发送的无线信号到达AP2的传输时长为TOA2。UE到AP3的距离为d3,UE发送的无线信号到达AP3的传输时长为TOA3。对于AP1和AP2,分别存在如下计算公式:
d1=c*TOA1 (4)
d2=c*TOA2 (5)
其中,c无线信号的传播速度。
公式(5)-公式(4),可以得到:
TOA2-TOA1=(d2-d1)/c (6)
通过上述推导可以看出,UE发送的无线信号分别到达AP1和AP2的传输时长的差值与UE分别到AP1和AP2的距离的差值存在关系。当UE位于AP1的参考位置时,由于d2-d1最大,因此UE发送的无线信号分别到达AP1和AP2的传输时长的差值最大。当UE偏离AP1的参考位置时,由于d2-d1不是最大的,因此UE发送的无线信号分别到达AP1和AP2的传输时长之间的差值也不是最大的。类似的,UE发送的无线信号分别到达AP1和AP3的传输时长也满足上述关系。
通过上述分析,可以将AP1的坐标位置作为AP1的参考位置的坐标,在已知AP1到AP1的参考位置的距离d1、AP2的坐标位置以及AP3的坐标位置的情况下,分别计算出AP2到AP1的参考位置的距离d2和AP3到AP1的参考位置的距离d3。然后根据AP1到AP1的参考位置的距离d1和AP2到AP1的参考位置的距离d2,计算出第三数值(d2-d1)/c;根据AP1到AP1的参考位置的距离d1和AP3到AP1的参考位置的距离d3,计算出第四数值(d3-d1)/c。最后将第三数值(d2-d1)/c和第四数值(d3-d1)/c作为判断UE是否位于AP1的参考位置的门限值。
在无线信号的传输无遮挡的情况下,如果UE发送的无线信号分别到达AP1和AP2的传输时长的差值等于(d2-d1)/c,且UE发送的无线信号分别到达AP1和AP3的传输时长的差值等于(d3-d1)/c,则确定UE位于AP1的参考位置。当无线信号在传输到AP2或AP3的过程中有遮挡时,AP2或AP3测量到的传输时长会因为穿透损耗而偏小,而AP1测量到的传输时长不变(UE位于AP1的参考位置时无线信号的传输无遮挡)。因此如果UE发送的无线信号分别到达AP1和AP2的传输时长的差值大于(d2-d1)/c、且UE发送的无线信号分别到达AP1和AP3的传输时长的差值大于(d3-d1)/c,则确定UE位于AP1的参考位置。
最后,如果确定UE位于AP1的参考位置,将UE发送的无线信号到达AP1的传输时长为TOA1、UE发送的无线信号到达AP2的传输时长为TOA2、以及UE发送的无线信号到达AP3的传输时长为TOA3作为AP1的参考位置的无线信号的信号特征。
可选的,可以在第一AP的参考位置处进行多次测量,将多次测量得到的信号特征取平均值作为第一AP的参考位置的信号特征。
可选的,如果某次第一AP测量的第一信号质量与其他每个AP测量的第二信号质量之间的差值最大,则将此次测量的N个信号质量作为第一AP的参考位置的信号特征。或者,如果某次第一AP测量的第一传输时长与其他每个AP测量的第二传输时长之间的差值最大,则将此次测量的N个传输时长作为第一AP的参考位置的信号特征。
需要说明的是,通过以上方式可以确定室内各个AP的参考位置的无线信号的信号特征。对于室内布局的AP的个数大于3个情况,与此类似,此处不再一一举例说明。
S202,根据所述第一AP的参考位置的无线信号的信号特征,获取第一时间段内的信号序列,其中,所述信号序列包括多个时间单元的信号特征,所述信号序列中的第一个时间单元的信号特征与所述第一AP的参考位置的无线信号的信号特征相同。
其中,时间单元可以为一个时刻,或一个时间间隔。
具体的,当UE在室内进行移动时,室内的N个AP可以对UE进行测量,得到一个连续的长时间信号序列。其中,所述长时间信号序列包括多个时间单元的信号特征。可以将该长时间信号序列与第一AP的参考位置的无线信号的信号特征进行比较,如果长时间信号序列中的某个时间单元的信号特征与第一AP的参考位置的无线信号的信号特征相同,则在该时间单元的信号特征处对所述长时间信号序列进行划分,该时间单元的信号特征对应的坐标位置为第一AP的参考位置的坐标。如果长时间信号序列中的另一个时间单元的信号特征与其他AP的参考位置的无线信号的信号特征相同,则在该另一个时间单元的信号特征处再次对所述长时间信号序列进行划分。依次类推,该长时间信号序列可以划分为多个时间段内的信号序列。
其中,每个时间段内的信号序列中第一个时间单元的信号特征与相应的AP的参考位置的无线信号的信号特征相同,每个时间段内的信号序列中第一个时间单元的信号特征对应的坐标位置为相应的AP的参考位置的坐标。
可选的,可以通过多个UE在室内进行测量,得到多个长时间信号序列,然后对每个长时间信号序列进行划分。因此基于每个AP的参考位置的无线信号的信号特征,得到多个信号序列。
S203,根据所述信号序列,确定在所述第一时间段内的每个时间单元的UE的坐标位置。
可选的,可以根据所述信号序列中第一时间单元的信号特征和第二时间单元的信号特征、以及在所述第一时间单元所述UE的坐标位置,确定在所述第二时间单元所述UE的坐标位置,其中,所述第二时间单元为所述第一时间单元的下一个时间单元。
例如,如果室内部署AP1、AP2和AP3,UE发送的无线信号分别传输至AP1、AP2和AP3的过程中产生的路损的计算公式如下:
PL1=20log(f)+klog(d1)+Lf(n)-28dB+Xδ (7)
PL2=20log(f)+klog(d2)+Lf(n)-28dB+Xδ (8)
PL3=20log(f)+klog(d3)+Lf(n)-28dB+Xδ (9)
其中,PL1=Tx-RSRPAP1,PL2=Tx-RSRPAP2,PL3=Tx-RSRPAP3。Tx为终端设备的发送的无线信号的信号质量,RSRPAP1为AP1测量的无线信号的信号质量,RSRPAP2为AP2测量的无线信号的信号质量,RSRPAP3为AP3测量的无线信号的信号质量。f表示信号频率,Lf(n)表示穿透损耗系数,Xδ为慢衰落余量,k为距离损耗系数,d1为AP1到AP1的参考位置的距离,d2为AP2到AP1的参考位置的距离,d3为AP3到AP1的参考位置的距离。Lf(n)=P*W,P为墙壁损耗,W为墙壁数目的乘积。
当无线信号直线视线传输(line of sight,LOS)场景没有遮挡时,就没有穿透损耗Lf(n),可以通过每个时刻的两个AP测量到的信号强度相减得到:
RSRPAP1-RSRPAP2=klog(d2/d1) (10)
RSRPAP2-RSRPAP3=klog(d3/d2) (11)
RSRPAP1-RSRPAP3=klog(d3/d1) (12)
在确定RSRPAP1、RSRPAP2和RSRPAP3的情况下,可以分别计算出d1、d2和d3。通过d1、d2和d3确定UE的坐标位置。
如图4所示,图4是一种无线信号的非直线视线传输(non line of sight,NLOS)场景的示意图。在该NLOS场景下,UE发送的无线信号在传输到AP1的过程中被遮挡,而UE发送的无线信号在传输至AP2的过程中被遮挡,AP1和AP2的穿透损耗不一样。因此不是直接使用某个时间单元的信号特征来确定UE的坐标位置。但是,如果知道T1时刻的UE的坐标位置,而且T2时刻与T1时刻之间的间隔很近(不超过1~2秒),则可以利用室内移动的低速性和连续性,近似认为两个时刻的穿透损耗是相等的,从而可以通过T1时刻和T2时刻的差分公式消除穿透损耗,从而更精准地通过上一个时刻UE的坐标位置,来推导出下一个时刻的UE的坐标位置。
AP1在T1时刻和T2时刻的差分公式:
RSRPAP1_t1-RSRPAP1_t2=klog(dAP1_t2/dAP1_t1)+ΔTx (13)
其中,RSRPAP1_t1为在T1时刻AP1测量的无线信号的信号质量,RSRPAP1_t2为在T2时刻AP1测量的无线信号的信号质量,dAP1_t1在T1时刻AP1与UE之间的距离,dAP1_t2在T2时刻AP1与UE之间的距离。
AP2在T1时刻和T2时刻的差分公式:
RSRPAP2_t1-RSRPAP2_t2=klog(dAP2_t2/dAP2_t1)+ΔTx (14)
其中,RSRPAP2_t1为在T1时刻AP2测量的无线信号的信号质量,RSRPAP2_t2为在T2时刻AP2测量的无线信号的信号质量,dAP2_t1在T1时刻AP2与UE之间的距离,dAP2_t2在T2时刻AP2与UE之间的距离。
AP3在T1时刻和T2时刻的差分公式:
RSRPAP3_t1-RSRPAP3_t2=k log(dAP3_t2/dAP3_t1)+ΔTx (15)
其中,RSRPAP3_t1为在T1时刻AP3测量的无线信号的信号质量,RSRPAP3_t2为在T2时刻AP3测量的无线信号的信号质量,dAP3_t1在T1时刻AP3与UE之间的距离,dAP3_t2在T2时刻AP3与UE之间的距离。
需要说明的是,ΔTx是UE在两个时刻信号发射功率不同引起的,ΔTx等于在T1时刻UE发送的无线信号的信号质量与在T2时刻UE发送的无线信号的信号质量之间的差值。为了消除ΔTx,可以将两个AP的差分公式相减:
公式(13)-公式(14),可以得到:
其中,ΔRSRPAP1=RSRPAP1_t1-RSRPAP1_t2,ΔRSRPAP2=RSRPAP2_t1-RSRPAP2_t2。
公式(13)-公式(15),可以得到:
其中,ΔRSRPAP3=RSRPAP3_t1-RSRPAP3_t2。
公式(14)-公式(15),可以得到:
在公式(16)、(17)和(18)中,T1时刻的dAP1_t1、dAP2_t1和dAP3_t1已知,RSRPAP1_t1、RSRPAP2_t1和RSRPAP3_t1为信号序列中T1时刻的信号特征,RSRPAP1_t2、RSRPAP2_t2和RSRPAP3_t2为信号序列中T2时刻的信号特征。通过公式(16)、(17)和(18)可以分别计算出dAP1_t2、dAP2_t2和dAP3_t2。然后通过dAP1_t2、dAP2_t2和dAP3_t2,确定在T2时刻UE的坐标位置。
又如,如图4所示,室内部署AP1、AP2和AP3。由于UE发送的无线信号传输到AP1的过程中有遮挡,因此AP1测量的TOAAP1_t2存在遮挡误差,假设遮挡误差为TE,在T2时刻,存在如下计算公式:
TOAAP1_t2-TE=dAP1_t2/c (19)
其中,TOAAP1_t2为在T2时刻无线信号到达AP1的传输时长,dAP1_t2在T2时刻UE与AP1之间的距离。
假设UE发送的无线信号传输到AP2的过程中没有遮挡,在T2时刻,存在如下计算公式:
TOAAP2_t2=dAP2_t2/c (20)
其中,TOAAP2_t2为在T2时刻无线信号到达AP2的传输时长,dAP2_t2在T2时刻UE与AP2之间的距离。
假设UE发送的无线信号传输到AP3的过程中没有遮挡。在T2时刻,存在如下计算公式:
TOAAP3_t2=dAP3_t2/c (21)
其中,TOAAP3_t2为在T2时刻无线信号到达AP3的传输时长,dAP3_t2在T2时刻UE与AP3之间的距离。
由于遮挡误差TE无法消除,不能直接通过公式(19)、(20)和(21)计算出T2时刻的UE的坐标位置。由于T1时刻和T2时刻相差只有1~2秒,在室内低速移动的场景下,可以认为T1时刻的遮挡误差和T2时刻的遮挡误差相等。在已知T1时刻的UE的坐标位置情况下,可以通过T1时刻的遮挡误差消除T2时刻的遮挡误差,从而根据T1时刻的UE的坐标位置,求解出T2时刻UE的坐标位置。
对于AP1,在T1时刻,存在如下计算公式:
TOAAP1_t1-TE=dAP1_t1/c (22)
其中,TOAAP1_t1为在T1时刻无线信号到达AP1的传输时长,dAP1_t1在T1时刻UE与AP1之间的距离。
对于AP2,在T1时刻,存在如下计算公式:
TOAAP2_t1=dAP2_t1/c (23)
其中,TOAAP2_t1为在T1时刻无线信号到达AP2的传输时长,dAP2_t1在T1时刻UE与AP2之间的距离。
对于AP3,在T1时刻,存在如下计算公式:
TOAAP3_t1=dAP3_t1/c (24)
其中,TOAAP3_t1为在T1时刻无线信号到达AP3的传输时长,dAP3_t1在T1时刻UE与AP3之间的距离。
公式(22)-公式(19),可以得到:
TOAAP1_t1-TOAAP1_t2=(dAP1_t1-dAP1_t2)/c (25)
公式(23)-公式(20),可以得到:
TOAAP2_t1-TOAAP2_t2=(dAP2_t1-dAP2_t2)/c (26)
公式(24)-公式(21),可以得到:
TOAAP3_t1-TOAAP3_t2=(dAP3_t1-dAP3_t2)/c (27)
在公式(25)、(26)和27)中,T1时刻的dAP1_t1、dAP2_t1和dAP3_t1已知,TOAAP1_t1、TOAAP2_t1和TOAAP3_t1为信号序列中T1时刻的信号特征,TOAAP1_t2、TOAAP2_t2和TOAAP3_t2为信号序列中T2时刻的信号特征。通过(25)、(26)和27)可以分别计算出dAP1_t2、dAP2_t2和dAP3_t2。然后通过dAP1_t2、dAP2_t2和dAP3_t2,确定在T2时刻UE的坐标位置。
综上所述,可以从信号序列的第一个时刻的信号特征开始,依次递推出下一个时刻的信号特征对应的坐标位置,从而得到该信号序列对应的UE在每个时刻的坐标位置。
需要说明的是,以上通过室内布局的AP的数量为3个的情况进行举例说明,而对于室内布局的AP的个数大于3个情况,与此类似,此处不再一一举例说明。
S204,建立所述信号特征与所述坐标位置的对应关系,所述信号特征与所述坐标位置的对应关系用于定位。
可选的,建立所述信号特征与所述坐标位置的对应关系,生成无线特征库。其中,无线特征库包括一个信号特征与一个坐标位置的对应关系。当对室内中移动的UE进行定位时,每个AP可以对UE的无线信号进行测量得到信号特征。然后,从无线特征库查找与该信号特征对应的坐标位置作为UE在室内的坐标位置。
需要说明的是,在通过信号序列的第一个时间单元的信号特征连续递推求解出的其他时间单元的信号特征对应的坐标位置之后,不能完全消除遮挡误差,推到过程中产生的累计误差会逐渐增大,因此需要对得到的所有坐标位置进行优化校准。为了消除累计误差,需要对每个时间单元的所述UE的坐标位置进行更新。
可选的,可以根据所述每个时间单元的所述UE的坐标位置,构建误差项;根据所述误差项,更新所述每个时间单元的所述UE的坐标位置。
其中,所述误差项包括:所述UE的更新后的坐标位置在两个相邻时间单元的变化距离与所述UE的更新前的坐标位置在两个相邻时间单元的变化距离之间的误差;当两个不同时间单元的信号特征相同时,所述两个不同时间单元对应的所述UE的更新后的坐标位置之间的误差;和当一个时间单元的信号特征与所述第一AP的参考位置的无线信号的信号特征相同时,所述时间单元对应的所述UE的更新后的坐标位置与所述第一AP的参考位置之间的误差。以下分别对各个误差项进行说明:
(1)UE的更新后的坐标位置在两个相邻时间单元的变化距离应该与UE的更新前的坐标位置在两个相邻时间单元的变化距离相同。将此关系作为约束关系,建立误差项:
其中,xi,yi,xi+1,yi+1表示两个相邻时间单元i和i+1的UE的更新后的坐标位置,x′,y′,x′i+1,y′i+1表示两个相邻时间单元i和i+1时间单元的UE的更新前的坐标位置。E1表示UE的更新后的坐标位置在两个相邻时间单元的变化距离与UE的更新前的坐标位置在两个相邻时间单元的变化距离之间的误差,N表示UE所在的室内环境中所有AP的数量。
(2)当两个不同时间单元的信号特征相同(或者信号特征的欧式距离小于一个极小值)时,两个不同时间单元对应的UE的更新后的坐标位置应该相同。其中,两个时间单元可以是同一个信号序列中的两个时间单元,也可以是不同UE的信号序列中的两个时间单元,将此关系作为约束关系,建立误差项:
其中,xi,yi表示在时间单元i的UE的更新后的坐标位置,xk,yk表示在时间单元j的UE的更新后的坐标位置,时间单元i和时间单元k的信号特征相同。E2为所述两个不同时间单元对应的所述UE的更新后的坐标位置之间的误差,N表示UE所在的室内环境中所有AP的数量。
(3)当某个时间单元的信号特征与第一AP的参考位置的无线信号的信号特征相同(或者信号特征的欧式距离小于一个极小值)时,该时间单元对应的UE的更新后的坐标位置应该与第一AP的参考位置相同。将此关系作为约束关系,建立误差项:
其中,xi,yi表示在时间单元i的UE的更新后的坐标位置,xa、ya为第一AP的参考位置的坐标。时间单元i的UE的无线信号的信号特征与第一AP的参考位置的无线信号的信号特征相同,E3为UE的更新后的坐标位置与所述第一AP的参考位置之间的误差,N表示UE所在的室内环境中所有AP的数量。
因此,构建的误差项之和E:
E=E1+E2+E3 (31)
可以看出,当E的取值为最小值时,UE更新后的坐标位置为最符合UE所在实际位置的取值。为了使得E的取值达到最小值,可以通过以下方法确定更新后的坐标位置:
第一种可选方式,误差项之和E为二次项函数,可以看成N个x和N个y的二项求和函数,存在N个待更新的坐标位置,即(x1,y1)、(x2,y2)、……(xN,yN)。对x1、x2、……、xN求偏导数与对y1、y2、……、yN求偏导数互不影响,两者没有公共项,因此可以首先计算x1、x2、……、xN,然后计算y1、y2、……、yN,计算过程相同。计算x1、x2、……、xN过程如下:
分别对x1、x2、……、xN求偏导数,组成N个线性方程组:
对上述N个线性方程组进行展开,并对常数项进行求和,将求和后的常数项移到方程右边,则方程组展开为:
其中,w11为对x1求偏导数后x1的系数,w21为对x2求偏导数后x1的系数,……,wN1为对xN求偏导数后x1的系数。对应的,w1N为对x1求偏导数后xN的系数,w2N为对x2求偏导数后xN的系数,……,wNN为对xN求偏导数后xN的系数。其他系数类似,此处不再一一赘述。b1为对x1求偏导数后的常数项,b2为对x2求偏导数后的常数项,……,bN为对xN求偏导数后的常数项。
将x1、x2、……、xN的系数、待求解x1、x2、……、xN和常数项b1、b2、……、bN写成矩阵形式:
WX=B
X=W-1B
从而最终确定更新后的坐标位置x1、x2、……、xN的值。同理,可以按照上述方法求解出更新后的坐标位置y1、y2、……、yN的值。
Y=W′-1B′
第二种可选方式,由于误差项之和E是凸函数,可以从而x和y从初始值开始,一直向着梯度下降的方向小步更新,最终随着x和y的更新,可以使得E的取值达到最小值。因此可以分别对x1、x2、……、xN求偏导数得到分别对y1、y2、……、yN求偏导数得到表示如下:
坐标位置(xk+1,yk+1)是以信号序列递推推导出来的值作为初始迭代值,每一轮迭代更新,都是以上一次的坐标位置(xk,yk)向梯度下降的方向叠加一个偏移,来逼近E的极小值点。
其中,η为大于0的较小数值,表示每次更新的步长,保证坐标位置每次更新时不会变化过大,平稳地找到E的最小值。
在本申请实施例中,通过确定第一AP的参考位置的信号特征,获取经过第一AP的参考位置的UE的无线信号的信号序列,该信号系列中的第一个时间单元的信号特征对应的坐标位置为第一AP的参考位置的坐标。通过第一AP的参考位置的坐标依次推到出信号系列中的其他时间单元的信号特征对应的终端设备的坐标位置,最后建立信号特征与坐标位置的对应关系进,从而提高了建立信号特征与坐标位置的对应关系的效率和准确性,通过建立信号特征与坐标位置的对应关系进行定位,从而进一步提高了定位的准确性。
可以理解的是,上述各个方法实施例中,由定位服务器实现的方法和操作,也可以由可用于定位服务器的部件(例如芯片或者电路)实现。
上述主要从各个交互的角度对本申请实施例提供的方案进行了介绍。可以理解的是,为了实现上述功能,其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,本申请能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
本申请实施例可以根据上述方法示例对定位服务器进行功能模块的划分,例如,可以对应各个功能划分各个功能模块,也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。上述集成的模块既可以使用硬件的形式实现,也可以使用软件功能模块的形式实现。需要说明的是,本申请实施例中对模块的划分是示意性的,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。下面以使用对应各个功能划分各个功能模块为例进行说明。
以上,结合图2详细说明了本申请实施例提供的方法。以下,结合图5详细说明本申请实施例提供的定位装置。应理解,装置实施例的描述与方法实施例的描述相互对应,因此,未详细描述的内容可以参见上文方法实施例,为了简洁,这里不再赘述。
请参见图5,图5是本申请实施例提供的一种定位装置的结构示意图。该装置可以包括获取模块501和处理模块502。获取模块501可以与外部进行通信,例如接收AP测量的信号质量,处理模块502用于执行上文方法实施例中定位服务器所执行的动作。例如对UE进行定位。
其中,该定位装置可实现对应于上文方法实施例中的定位服务器执行的步骤或者流程,例如,可以为定位服务器,或者配置于定位服务器中的芯片或电路。
处理模块502,用于确定N个接入点AP中第一AP的参考位置的无线信号的信号特征,其中,所述信号特征包括N个信号质量或/和N个传输时长,所述N为大于等于3的整数;
获取模块501,用于根据所述第一AP的参考位置的无线信号的信号特征,获取第一时间段内的信号序列,其中,所述信号序列包括多个时间单元的信号特征,所述信号序列中的第一个时间单元的信号特征与所述第一AP的参考位置的无线信号的信号特征相同;
处理模块502,还用于根据所述信号序列,确定在所述第一时间段内的每个时间单元的终端设备的坐标位置;建立所述信号特征与所述坐标位置的对应关系,所述信号特征与所述坐标位置的对应关系用于定位。
可选的,获取模块501,还用于获取所述第一AP测量所述无线信号得到的第一信号质量、和所述N个AP中除所述第一AP之外的其他每个AP测量所述无线信号得到的第二信号质量;
处理模块502,还用于确定所述第一信号质量与所述其他每个AP测量的第二信号质量之间的差值是否大于等于第一阈值;当所述第一信号质量与所述其他每个AP测量的第二信号质量之间的差值大于等于所述第一阈值时,将所述第一信息质量和所述其他每个AP测量的第二信号质量作为所述第一AP的参考位置的所述无线信号的信号特征。
可选的,获取模块501,还用于获取所述第一AP与所述第一AP的参考位置之间的第一距离、和所述其他每个AP与所述第一AP的参考位置之间的第二距离;
处理模块502,还用于根据所述第一距离与所述第二距离,确定所述第一阈值。
可选的,所述第一阈值=k logd2/d1,其中,所述k为距离损耗系数,所述d1为所述第一距离,所述d2为所述第二距离。
可选的,获取模块501,还用于获取所述终端设备发送的所述无线信号到达所述第一AP的第一传输时长、和所述终端设备发送的所述无线信号到达所述N个AP中除所述第一AP之外的其他每个AP的第二传输时长;
处理模块502,还用于确定所述第一传输时长与所述无线信号到达所述其他每个AP的第二传输时长之间的差值是否大于等于第二阈值;当所述第一传输时长与所述无线信号到达所述其他每个AP的第二传输时长之间的差值大于等于所述第二阈值时,将所述第一传输时长和所述无线信号到达所述其他每个AP的第二传输时长作为所述第一AP的参考位置的所述无线信号的信号特征。
可选的,获取模块501,还用于获取所述第一AP与所述第一AP的参考位置之间的第一距离、和所述其他每个AP与所述第一AP的参考位置之间的第二距离;
处理模块502,还用于根据所述第一距离与所述第二距离,确定所述第二阈值。
可选的,所述第二阈值=(d2-d1)/c,其中,所述c为所述无线信号的传播速度,所述d1为所述第一距离,所述d2为所述第二距离。
可选的,处理模块502,还用于根据所述信号序列中第一时间单元的信号特征和第二时间单元的信号特征、以及在所述第一时间单元所述终端设备的坐标位置,确定在所述第二时间单元所述终端设备的坐标位置,其中,所述第二时间单元为所述第一时间单元的下一个时间单元。
可选的,处理模块502,还用于根据所述每个时间单元的所述终端设备的坐标位置,构建误差项;根据所述误差项,更新所述每个时间单元的所述终端设备的坐标位置。
可选的,所述误差项包括:
所述终端设备的更新后的坐标位置在两个相邻时间单元的变化距离与所述终端设备的更新前的坐标位置在两个相邻时间单元的变化距离之间的误差;和
当两个不同时间单元的信号特征相同时,所述两个不同时间单元对应的所述终端设备的更新后的坐标位置之间的误差;和
当一个时间单元的信号特征与所述第一AP的参考位置的无线信号的信号特征相同时,所述时间单元对应的所述终端设备的更新后的坐标位置与所述第一AP的参考位置之间的误差。
需要说明的是,各个模块的实现还可以对应参照图2所示的方法实施例的相应描述,执行上述实施例中定位服务器所执行的方法和功能。
图6是本申请实施例提供的一种定位服务器的结构示意图。该定位服务器可应用于如图1所示的系统中,执行上述方法实施例中定位服务器的功能,或者实现上述方法实施例中定位服务器执行的步骤或者流程。
如图6所示,该定位服务器包括处理器601和收发器602。可选地,该定位服务器还包括存储器603。其中,处理器601、收发器602和存储器603之间可以通过内部连接通路互相通信,传递控制和/或数据信号,该存储器603用于存储计算机程序,该处理器601用于从该存储器603中调用并运行该计算机程序,以控制该收发器602收发信号。可选地,定位服务器还可以包括天线,用于将收发器602输出的上行数据或上行控制信令通过无线信号发送出去。
上述处理器601可以和存储器603可以合成一个处理装置,处理器601可以与图5中的处理模块对应,处理器601用于执行存储器603中存储的程序代码来实现上述功能。具体实现时,该存储器603也可以集成在处理器601中,或者独立于处理器601。
上述收发器602可以与图5中的获取模块对应,也可以称为收发单元或收发模块。收发器602可以包括接收器(或称接收机、接收电路)和发射器(或称发射机、发射电路)。其中,接收器用于接收信号,发射器用于发射信号。
应理解,图6所示的定位服务器能够实现图2所示方法实施例中涉及定位服务器的各个过程。定位服务器中的各个模块的操作和/或功能,分别为了实现上述方法实施例中的相应流程。具体可参见上述方法实施例中的描述,为避免重复,此处适当省略详述描述。
上述处理器601可以用于执行前面方法实施例中描述的由定位服务器内部实现的动作,而收发器602可以用于执行前面方法实施例中描述的获取各个设备上报的活动关键事件。具体请见前面方法实施例中的描述,此处不再赘述。
其中,处理器601可以是中央处理器单元,通用处理器,数字信号处理器,专用集成电路,现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框,模块和电路。处理器601也可以是实现计算功能的组合,例如包含一个或多个微处理器组合,数字信号处理器和微处理器的组合等等。通信总线604可以是外设部件互连标准PCI总线或扩展工业标准结构EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,图6中仅用一条粗线表示,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。通信总线604用于实现这些组件之间的连接通信。其中,本申请实施例中收发器602用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。存储器603可以包括易失性存储器,例如非挥发性动态随机存取内存(nonvolatile random access memory,NVRAM)、相变化随机存取内存(phase change RAM,PRAM)、磁阻式随机存取内存(magetoresistive RAM,MRAM)等,还可以包括非易失性存储器,例如至少一个磁盘存储器件、电子可擦除可编程只读存储器(electrically erasableprogrammable read-only memory,EEPROM)、闪存器件,例如反或闪存(NOR flash memory)或是反及闪存(NAND flash memory)、半导体器件,例如固态硬盘(solid state disk,SSD)等。存储器603可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器601的存储装置。存储器603中可选的还可以存储一组计算机程序代码或配置信息。可选的,处理器601还可以执行存储器603中所存储的程序。处理器可以与存储器和收发器相配合,执行上述申请实施例中定位服务器的任意一种方法和功能。
本申请实施例还提供了一种芯片系统,该芯片系统包括处理器,用于支持定位服务器以实现上述任一实施例中所涉及的功能,例如生成或处理上述方法中所涉及的信号特征与坐标位置的对应关系。在一种可能的设计中,所述芯片系统还可以包括存储器,所述存储器,用于定位服务器必要的计算机程序和数据。该芯片系统,可以由芯片构成,也可以包含芯片和其他分立器件。其中,芯片系统的输入和输出,分别对应方法实施例定位服务器的接收与发送操作。
本申请实施例还提供了一种定位装置,包括处理器和接口。所述处理器可用于执行上述方法实施例中的方法。
应理解,上述定位装置可以是一个芯片。例如,该定位装置可以是现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA),可以是专用集成芯片(applicationspecific integrated circuit,ASIC),还可以是系统芯片(system on chip,SoC),还可以是中央处理器(central processor unit,CPU),还可以是网络处理器(networkprocessor,NP),还可以是数字信号处理电路(digital signal processor,DSP),还可以是微控制器(micro controller unit,MCU),还可以是可编程控制器(programmable logicdevice,PLD)或其他集成芯片。
在实现过程中,上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成,或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器,闪存、只读存储器,可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器,处理器读取存储器中的信息,结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复,这里不再详细描述。
应注意,本申请实施例中的处理器可以是一种集成电路芯片,具有信号的处理能力。在实现过程中,上述方法实施例的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成,或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器,闪存、只读存储器,可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器,处理器读取存储器中的信息,结合其硬件完成上述方法的步骤。
根据本申请实施例提供的方法,本申请还提供一种计算机程序产品,该计算机程序产品包括:计算机程序,当该计算机程序在计算机上运行时,使得该计算机执行图2所示实施例中任意一个实施例的方法。
根据本申请实施例提供的方法,本申请还提供一种计算机可读介质,该计算机可读介质存储有计算机程序,当该计算机程序在计算机上运行时,使得该计算机执行图2所示实施例中任意一个实施例的方法。
根据本申请实施例提供的方法,本申请还提供一种系统,其包括前述的一个或多个第一AP、一个或多个终端设备、以及一个多个定位服务器。
在上述实施例中,可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时,可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机指令时,全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输,例如,所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital subscriber line,DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如,软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如,高密度数字视频光盘(digital video disc,DVD))、或者半导体介质(例如,固态硬盘(solid state disc,SSD))等。
本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各种说明性逻辑块(illustrative logical block)和步骤(step),能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
所述功能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,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请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中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者定位服务器等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory,ROM)、随机存取存储器(random access memory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (24)
1.一种定位方法,其特征在于,包括:
确定N个接入点AP中第一AP的参考位置的无线信号的信号特征,其中,所述信号特征包括N个信号质量或/和N个传输时长,所述N为大于等于3的整数;
根据所述第一AP的参考位置的无线信号的信号特征,获取第一时间段内的信号序列,其中,所述信号序列包括多个时间单元的信号特征,所述信号序列中的第一个时间单元的信号特征与所述第一AP的参考位置的无线信号的信号特征相同;
根据所述信号序列,确定在所述第一时间段内的每个时间单元的终端设备的坐标位置;
建立所述信号特征与所述坐标位置的对应关系,所述信号特征与所述坐标位置的对应关系用于定位。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述确定N个接入点AP中第一AP的参考位置的无线信号的信号特征包括:
获取所述第一AP测量所述无线信号得到的第一信号质量、和所述N个AP中除所述第一AP之外的其他每个AP测量所述无线信号得到的第二信号质量;
确定所述第一信号质量与所述其他每个AP测量的第二信号质量之间的差值是否大于等于第一阈值;
当所述第一信号质量与所述其他每个AP测量的第二信号质量之间的差值大于等于所述第一阈值时,将所述第一信息质量和所述其他每个AP测量的第二信号质量作为所述第一AP的参考位置的所述无线信号的信号特征。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
获取所述第一AP与所述第一AP的参考位置之间的第一距离、和所述其他每个AP与所述第一AP的参考位置之间的第二距离;
根据所述第一距离与所述第二距离,确定所述第一阈值。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述第一阈值=klogd2/d1,其中,所述k为距离损耗系数,所述d1为所述第一距离,所述d2为所述第二距离。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述确定N个接入点AP中第一AP的参考位置的无线信号的信号特征包括:
获取所述终端设备发送的所述无线信号到达所述第一AP的第一传输时长、和所述终端设备发送的所述无线信号到达所述N个AP中除所述第一AP之外的其他每个AP的第二传输时长;
确定所述第一传输时长与所述无线信号到达所述其他每个AP的第二传输时长之间的差值是否大于等于第二阈值;
当所述第一传输时长与所述无线信号到达所述其他每个AP的第二传输时长之间的差值大于等于所述第二阈值时,将所述第一传输时长和所述无线信号到达所述其他每个AP的第二传输时长作为所述第一AP的参考位置的所述无线信号的信号特征。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
获取所述第一AP与所述第一AP的参考位置之间的第一距离、和所述其他每个AP与所述第一AP的参考位置之间的第二距离;
根据所述第一距离与所述第二距离,确定所述第二阈值。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述第二阅值=(d2-d1)/c,其中,所述c为所述无线信号的传播速度,所述d1为所述第一距离,所述d2为所述第二距离。
8.如权利要求1-7任一项所述的方法,其特征在于,所述根据所述信号序列,确定在所述第一时间段内的每个时间单元的终端设备的坐标位置包括:
根据所述信号序列中第一时间单元的信号特征和第二时间单元的信号特征、以及在所述第一时间单元所述终端设备的坐标位置,确定在所述第二时间单元所述终端设备的坐标位置,其中,所述第二时间单元为所述第一时间单元的下一个时间单元。
9.如权利要求1-8任一项所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
根据所述每个时间单元的所述终端设备的坐标位置,构建误差项;
根据所述误差项,更新所述每个时间单元的所述终端设备的坐标位置。
10.如权利要求9所述的方法,其特征在于,所述误差项包括:
所述终端设备的更新后的坐标位置在两个相邻时间单元的变化距离与所述终端设备的更新前的坐标位置在两个相邻时间单元的变化距离之间的误差;
当两个不同时间单元的信号特征相同时,所述两个不同时间单元对应的所述终端设备的更新后的坐标位置之间的误差;和
当一个时间单元的信号特征与所述第一AP的参考位置的无线信号的信号特征相同时,所述时间单元对应的所述终端设备的更新后的坐标位置与所述第一AP的参考位置之间的误差。
11.一种定位装置,其特征在于,包括:
处理模块,用于确定N个接入点AP中第一AP的参考位置的无线信号的信号特征,其中,所述信号特征包括N个信号质量或/和N个传输时长,所述N为大于等于3的整数;
获取模块,用于根据所述第一AP的参考位置的无线信号的信号特征,获取第一时间段内的信号序列,其中,所述信号序列包括多个时间单元的信号特征,所述信号序列中的第一个时间单元的信号特征与所述第一AP的参考位置的无线信号的信号特征相同;
所述处理模块,还用于根据所述信号序列,确定在所述第一时间段内的每个时间单元的终端设备的坐标位置;建立所述信号特征与所述坐标位置的对应关系,所述信号特征与所述坐标位置的对应关系用于定位。
12.如权利要求11所述的装置,其特征在于,
所述获取模块,还用于获取所述第一AP测量所述无线信号得到的第一信号质量、和所述N个AP中除所述第一AP之外的其他每个AP测量所述无线信号得到的第二信号质量;
所述处理模块,还用于确定所述第一信号质量与所述其他每个AP测量的第二信号质量之间的差值是否大于等于第一阈值;当所述第一信号质量与所述其他每个AP测量的第二信号质量之间的差值大于等于所述第一阈值时,将所述第一信息质量和所述其他每个AP测量的第二信号质量作为所述第一AP的参考位置的所述无线信号的信号特征。
13.如权利要求12所述的装置,其特征在于,
所述获取模块,还用于获取所述第一AP与所述第一AP的参考位置之间的第一距离、和所述其他每个AP与所述第一AP的参考位置之间的第二距离;
所述处理模块,还用于根据所述第一距离与所述第二距离,确定所述第一阈值。
14.如权利要求13所述的装置,其特征在于,所述第一阈值=klogd2/d1,其中,所述k为距离损耗系数,所述d1为所述第一距离,所述d2为所述第二距离。
15.如权利要求11所述的装置,其特征在于,
所述获取模块,还用于获取所述终端设备发送的所述无线信号到达所述第一AP的第一传输时长、和所述终端设备发送的所述无线信号到达所述N个AP中除所述第一AP之外的其他每个AP的第二传输时长;
所述处理模块,还用于确定所述第一传输时长与所述无线信号到达所述其他每个AP的第二传输时长之间的差值是否大于等于第二阈值;当所述第一传输时长与所述无线信号到达所述其他每个AP的第二传输时长之间的差值大于等于所述第二阈值时,将所述第一传输时长和所述无线信号到达所述其他每个AP的第二传输时长作为所述第一AP的参考位置的所述无线信号的信号特征。
16.如权利要求15所述的装置,其特征在于,
所述获取模块,还用于获取所述第一AP与所述第一AP的参考位置之间的第一距离、和所述其他每个AP与所述第一AP的参考位置之间的第二距离;
所述处理模块,还用于根据所述第一距离与所述第二距离,确定所述第二阈值。
17.如权利要求16所述的装置,其特征在于,所述第二阅值=(d2-d1)/c,其中,所述c为所述无线信号的传播速度,所述d1为所述第一距离,所述d2为所述第二距离。
18.如权利要求11-17任一项所述的装置,其特征在于,
所述处理模块,还用于根据所述信号序列中第一时间单元的信号特征和第二时间单元的信号特征、以及在所述第一时间单元所述终端设备的坐标位置,确定在所述第二时间单元所述终端设备的坐标位置,其中,所述第二时间单元为所述第一时间单元的下一个时间单元。
19.如权利要求11-18任一项所述的装置,其特征在于,
所述处理模块,还用于根据所述每个时间单元的所述终端设备的坐标位置,构建误差项;根据所述误差项,更新所述每个时间单元的所述终端设备的坐标位置。
20.如权利要求19所述的装置,其特征在于,所述误差项包括:
所述终端设备的更新后的坐标位置在两个相邻时间单元的变化距离与所述终端设备的更新前的坐标位置在两个相邻时间单元的变化距离之间的误差;
当两个不同时间单元的信号特征相同时,所述两个不同时间单元对应的所述终端设备的更新后的坐标位置之间的误差;和
当一个时间单元的信号特征与所述第一AP的参考位置的无线信号的信号特征相同时,所述时间单元对应的所述终端设备的更新后的坐标位置与所述第一AP的参考位置之间的误差。
21.一种定位装置,其特征在于,包括处理器和存储器,所述存储器用于存储计算机程序,所述处理器运行所述计算机程序以使得所述装置执行权利要求1-10中任一项所述的方法。
22.一种芯片,其特征在于,所述芯片为定位服务器内的芯片,所述芯片包括处理器和与所述处理器连接的输入接口和输出接口,所述芯片还包括存储器,当所述存储器中计算机程序被执行时,所述权利要求1-10中任一项所述的方法被执行。
23.一种计算机可读存储介质,其特征在于,用于存储计算机程序,当所述计算机程序在计算机上运行时,使所述计算机执行权利要求1-10中任一项所述的方法。
24.一种计算机程序产品,其特征在于,所述计算机程序产品包括计算机程序,当所述计算机程序在计算机上运行时,使所述计算机执行权利要求1-10中任一项所述的方法。
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