CN116222555A - 目标对象的定位方法、装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种目标对象的定位方法、装置及设备,该方法包括:获取目标对象对应的UWB数据和IMU数据;其中,所述UWB数据为UWB标签采集的数据,所述IMU数据为IMU传感器采集的数据;在所述目标对象移动到当前定位点时,确定所述目标对象的运动路线是否满足目标运动条件;若满足目标运动条件,则基于所述IMU数据对所述目标对象进行定位,得到所述目标对象在所述当前定位点对应的目标位置;若不满足目标运动条件,则基于所述UWB数据对所述目标对象进行定位,得到所述目标对象在所述当前定位点对应的目标位置。通过本申请技术方案,融合IMU数据和UWB数据对目标对象进行定位,能够实现目标对象的准确定位和高精度定位。
Description
技术领域
本申请涉及通信领域,尤其涉及一种目标对象的定位方法、装置及设备。
背景技术
随着信息技术的快速发展,UWB(Ultra Wide Band,超宽带)定位技术被广泛应用于各种应用场景,UWB定位技术具有高精度、高抗干扰性、高穿透性、高安全性和低功耗等特点。为了实现UWB定位技术,可以部署多个UWB基站,通过多个UWB基站与目标对象进行通信(如发送UWB信号和接收UWB信号等),从而实现目标对象的准确定位。比如说,可以通过至少三个UWB基站与目标对象进行通信,基于三角定位的方式,实现目标对象的准确定位。
但是,UWB定位技术只能在无遮挡的视距条件下实现目标对象的准确定位,即在UWB基站与目标对象之间不存在遮挡时才能够准确定位,而在由遮挡引起的非视距条件下无法实现目标对象的准确定位,目标对象的定位效果较差。
发明内容
本申请提供一种目标对象的定位方法,所述方法包括:
获取目标对象对应的UWB数据和IMU数据;其中,所述UWB数据为UWB标签采集的数据,所述IMU数据为IMU传感器采集的数据;
在所述目标对象移动到当前定位点时,确定所述目标对象的运动路线是否满足目标运动条件,所述当前定位点是运动过程中的任一定位点;
若满足目标运动条件,则基于所述IMU数据对所述目标对象进行定位,得到所述目标对象在所述当前定位点对应的目标位置;
若不满足目标运动条件,则基于所述UWB数据对所述目标对象进行定位,得到所述目标对象在所述当前定位点对应的目标位置。
本申请提供一种目标对象的定位装置,所述装置包括:
获取模块,用于获取目标对象对应的UWB数据和IMU数据;其中,所述UWB数据为UWB标签采集的数据,所述IMU数据为IMU传感器采集的数据;
确定模块,用于在所述目标对象移动到当前定位点时,确定所述目标对象的运动路线是否满足目标运动条件,当前定位点是运动过程中任一定位点;
定位模块,用于若所述确定模块确定满足目标运动条件,则基于所述IMU数据对所述目标对象进行定位,得到所述目标对象在所述当前定位点对应的目标位置;若所述确定模块确定不满足目标运动条件,则基于所述UWB数据对所述目标对象进行定位,得到所述目标对象在所述当前定位点对应的目标位置。
本申请提供一种电子设备,包括处理器和机器可读存储介质,机器可读存储介质存储有能够被处理器执行的机器可执行指令;其中,所述处理器用于执行机器可执行指令,以实现上述的目标对象的定位方法。
由以上技术方案可见,本申请实施例中,在目标对象的运动路线满足目标运动条件时,基于IMU数据对目标对象进行定位,而在目标对象的运动路线不满足目标运动条件时,基于UWB数据对目标对象进行定位,从而融合IMU数据和UWB数据对目标对象进行定位,在无遮挡的视距条件下或者遮挡引起的非视距条件下,均能够实现目标对象的准确定位,目标对象的定位效果很好,可以实现目标对象的高精度定位。利用IMU传感器连续工作特性,将UWB数据和IMU数据深度融合,利用直线运动约束信息,在UWB数据的基础上使用直线模型,可以改善非视距下的定位效果,直线模型对运动轨迹起到平滑作用。
附图说明
为了更加清楚地说明本申请实施例或者现有技术中的技术方案,下面将对本申请实施例或者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,下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,还可以根据本申请实施例的这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一种实施方式中的目标对象的定位方法的流程示意图;
图2是UWB基站的测距功能和测角功能的示意图;
图3是本申请一种实施方式中的融合定位系统的结构示意图;
图4是本申请一种实施方式中的目标对象的定位方法的流程示意图;
图5是本申请一种实施方式中的直线拟合的示意图;
图6A和图6B是本申请一种实施方式中的多UWB基站融合的示意图;
图7是本申请一种实施方式中的目标对象的定位装置的结构示意图;
图8是本申请一种实施方式中的电子设备的硬件结构图。
具体实施方式
在本申请实施例使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的,而非限制本申请。本申请和权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其它含义。还应当理解,本文中使用的术语“和/或”是指包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解,尽管在本申请实施例可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息,但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如,在不脱离本申请范围的情况下,第一信息也可以被称为第二信息,类似地,第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境,此外,所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
本申请实施例中提出一种目标对象的定位方法,该方法可以应用于支持IMU(Inertial Measurement Unit,惯性测量单元)传感器和UWB标签的任意设备,参见图1所示,为该方法的流程示意图,该方法可以包括:
步骤101、获取目标对象对应的UWB数据和IMU数据;其中,UWB数据可以为UWB标签采集的数据,IMU数据可以为IMU传感器采集的数据。
步骤102、在目标对象移动到当前定位点时,确定目标对象的运动路线是否满足目标运动条件,其中,当前定位点可以是运动过程中的任一定位点。
在一种可能的实施方式中,若基于UWB数据或者IMU数据确定当前定位点为拐点,则确定目标对象的运动路线不满足目标运动条件。若基于UWB数据或者IMU数据确定当前定位点不为拐点,则确定目标对象的运动路线满足目标运动条件。示例性的,基于UWB数据确定当前定位点是否为拐点的过程,可以包括但不限于:UWB数据可以包括多个距离和/或多个角度,基于此,若基于多个距离确定当前定位点的距离变化率大于第一阈值,则确定当前定位点为拐点,否则,确定当前定位点不为拐点;或者,若基于多个角度确定当前定位点的角度变化率大于第二阈值,则确定当前定位点为拐点,否则,确定当前定位点不为拐点;或者,若基于多个距离确定当前定位点的距离变化率大于第一阈值,且基于多个角度确定当前定位点的角度变化率大于第二阈值,则确定当前定位点为拐点,否则,确定当前定位点不为拐点。示例性的,基于IMU数据确定当前定位点是否为拐点的过程,可以包括但不限于:IMU数据包括多个航向角,基于此,若基于多个航向角确定当前定位点的航向角变化率大于第三阈值,则确定当前定位点为拐点,否则,确定当前定位点不为拐点。
在另一种可能的实施方式中,可以基于当前定位点前面的K(K为大于1的正整数)个历史位置拟合第一直线,若第一直线的拟合误差小于误差阈值,则确定目标对象的运动路线满足目标运动条件,否则,确定目标对象的运动路线不满足目标运动条件;其中,K个历史位置是基于UWB数据对目标对象进行定位时得到的;拟合误差可以基于第一直线的方差或者标准差确定。
在另一种可能的实施方式中,可以基于目标对象的视距情况确定目标对象的运动路线是否满足目标运动条件。比如说,若目标对象的视距情况为非视距条件,即目标对象(UWB标签)与UWB基站之间存在遮挡,则确定目标对象的运动路线满足目标运动条件,即不使用UWB数据对目标对象进行定位,而是使用IMU数据对目标对象进行定位。若目标对象的视距情况为视距条件,即目标对象(UWB标签)与UWB基站之间不存在遮挡,则确定目标对象的运动路线不满足目标运动条件,即使用UWB数据对目标对象进行定位。
在另一种可能的实施方式中,若目标对象的视距情况为视距条件,即目标对象(UWB标签)与UWB基站之间不存在遮挡,则确定目标对象的运动路线不满足目标运动条件。若目标对象的视距情况为非视距条件,即目标对象(UWB标签)与UWB基站之间存在遮挡,则基于UWB数据或者IMU数据确定当前定位点是否为拐点。在此基础上,如基于UWB数据或者IMU数据确定当前定位点为拐点,则确定目标对象的运动路线不满足目标运动条件。若基于UWB数据或者IMU数据确定当前定位点不为拐点,则基于当前定位点前面的K个历史位置拟合第一直线,若第一直线的拟合误差小于误差阈值,则确定目标对象的运动路线满足目标运动条件,否则,确定目标对象的运动路线不满足目标运动条件,其中,K个历史位置是基于UWB数据对目标对象进行定位时得到的。
步骤103、若目标对象的运动路线满足目标运动条件,则基于IMU数据对目标对象进行定位,得到目标对象在当前定位点对应的目标位置。
在一种可能的实施方式中,可以基于IMU数据确定候选位置与当前定位点之间的直线运动距离,并确定候选位置与当前定位点之间的运动朝向角度。基于该候选位置、该直线运动距离和该运动朝向角度,确定目标对象在当前定位点对应的目标位置;其中,候选位置是当前定位点前面的任一历史位置,且目标对象从候选位置到当前定位点的运动路线满足目标运动条件。
示例性的,IMU数据可以包括目标对象从候选位置到当前定位点的运动步数和运动步幅,可以基于该运动步数和该运动步幅确定该直线运动距离。
示例性的,可以基于当前定位点前面的M(M为大于1的正整数)个历史位置拟合第二直线,基于第二直线的斜率确定该运动朝向角度,如将第二直线的斜率作为该运动朝向角度。其中,M个历史位置是基于UWB数据对目标对象进行定位时得到的,M个历史位置的总数量大于数量阈值,M个历史位置中的最后一个历史位置与第一个历史位置之间的距离大于距离阈值,且第二直线的拟合误差小于误差阈值,拟合误差可以基于第二直线的方差或者标准差确定。
步骤104、若目标对象的运动路线不满足目标运动条件,则基于UWB数据对目标对象进行定位,得到目标对象在当前定位点对应的目标位置。
在一种可能的实施方式中,若当前定位点对应一个UWB基站,UWB数据包括UWB标签采集的一个UWB基站对应的UWB数据,则基于一个UWB基站对应的UWB数据对目标对象进行定位,得到目标对象在当前定位点对应的目标位置。若当前定位点对应多个UWB基站,UWB数据包括UWB标签采集的多个UWB基站对应的UWB数据,则基于多个UWB基站对应的UWB数据对目标对象进行融合定位,得到目标对象在当前定位点对应的目标位置。
基于多个UWB基站对应的UWB数据对目标对象进行融合定位是指:基于每个UWB基站对应的UWB数据对目标对象进行定位,得到目标对象在当前定位点对应的初始位置,即多个UWB基站对应多个初始位置,然后,将多个UWB基站对应的多个初始位置融合(如多个初始位置的平均值等)得到目标位置。
由以上技术方案可见,本申请实施例中,在目标对象的运动路线满足目标运动条件时,基于IMU数据对目标对象进行定位,而在目标对象的运动路线不满足目标运动条件时,基于UWB数据对目标对象进行定位,从而融合IMU数据和UWB数据对目标对象进行定位,在无遮挡的视距条件下或者遮挡引起的非视距条件下,均能够实现目标对象的准确定位,目标对象的定位效果很好,可以实现目标对象的高精度定位。利用IMU传感器连续工作特性,将UWB数据和IMU数据深度融合,利用直线运动约束信息,在UWB数据的基础上使用直线模型,可以改善非视距下的定位效果,直线模型对运动轨迹起到平滑作用。
以下结合具体应用场景,对本申请实施例的技术方案进行说明。
在介绍本申请实施例的技术方案之前,先介绍与本申请有关的技术术语。
UWB:UWB技术是一种无线载波通信技术,不采用正弦载波,而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,因此,UWB所占的频谱范围很宽。UWB技术具有系统复杂度低、发射信号功率谱密度低、对信道衰落不敏感、截获能力低、定位精度高等优点,尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入。随着信息技术的快速发展,UWB定位技术被广泛的应用于各种应用场景下,UWB定位技术具有高精度、高抗干扰性、高穿透性、高安全性和低功耗等特点。
UWB基站(UWB基站设备):UWB基站是指位置固定、可发射UWB信号和接收UWB信号的基站设备,UWB基站通常具有测距功能和测角功能。
UWB标签(UWB标签设备):UWB标签是指位置不固定、可发射UWB信号和接收UWB信号的基站设备,UWB标签通常具有测距功能和测角功能。
UWB标签和UWB基站均能够实现测距功能和测角功能,测距功能和测角功能的实现原理相同,不同之处在于:UWB标签是可移动的基站设备,即可以随着用户的移动而移动,而UWB基站是固定的基站设备,不会发生移动。
测距功能和测角功能:UWB基站(或UWB标签)可以测量目标对象的距离和角度,参见图2所示,距离是UWB基站的中心点与目标对象的中心点之间的距离,角度是UWB基站的法线与目标连线的夹角,目标连线是UWB基站的中心点与目标对象的中心点之间的连线。其中,角度是目标对象在UWB基站的坐标系下的角度,距离是目标对象在UWB基站的坐标系下的距离。关于如何测量目标对象的距离和角度,本实施例中不作限制。显然,在预先标定UWB基站的位置(即UWB基站在世界坐标系的位置)的基础上,就可以基于UWB基站的位置、UWB基站测量的距离和角度,对目标对象进行定位,得到目标对象的位置(即目标对象在世界坐标系的位置),对此定位过程不作限制。
IMU传感器:IMU传感器为惯性测量器件,通常包括三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁力计,可以测量目标对象的加速度、角速度和磁场大小,如通过三轴加速度计测量目标对象的加速度,通过三轴陀螺仪测量目标对象的角速度,通过三轴磁力计测量目标对象的磁场大小。IMU传感器具备测量能力,测量过程不依靠外部设备,且不受外部环境遮挡影响。由于IMU传感器不具备绝对位置测量能力,只能测量一段时间的运动变化,用于定位时存在累计误差问题,因此,在已知初始位置的条件下,IMU传感器难以独立进行长时间定位。
在一种可能的实施方式中,为实现UWB定位,可以通过多个UWB基站(如3个UWB基站)与目标对象进行通信(如发送UWB信号和接收UWB信号),从而采用三角定位的方式,实现目标对象的定位。三角定位是在不同位置探测目标方位,运用三角几何原理确定目标对象的位置和距离。在另一种可能的实施方式中,为了降低部署成本,减少UWB基站的数量,降低部署密度,还可以采用单UWB基站对目标对象进行定位,即预先标定UWB基站的位置和方位角,在已知位置和方位角的基础上,可以通过单UWB基站对目标对象进行定位。
但是,UWB定位技术只能在无遮挡的视距条件下实现目标对象的准确定位,即在UWB基站与目标对象之间不存在遮挡时才能够准确定位,而在由遮挡引起的非视距条件下无法实现目标对象的准确定位,目标对象的定位效果较差。
针对上述发现,本申请实施例中提出一种目标对象的定位方法,利用IMU传感器连续工作特性,对UWB数据和IMU数据进行融合定位,即结合不受遮挡影响的IMU数据改善UWB数据的非视距问题,在无遮挡的视距条件下或者遮挡引起的非视距条件下,均能够实现目标对象的准确定位。考虑到目标对象的运动路线通常为直线(如行人在室内的运动路线通常为直线),为此,利用直线运动的特征对UWB数据和IMU数据进行深度融合定位,利用直线运动约束信息,在UWB数据的基础上使用直线模型,改善非视距下的定位效果。
参见图3所示,为融合定位系统的结构示意图,该融合定位系统可以包括UWB定位和直线模型等两部分,也就是说,可以基于UWB定位实现目标对象的准确定位,或者,可以基于直线模型实现目标对象的准确定位。
示例性的,目标对象可以是移动过程中的目标用户,目标对象也可以是移动过程中的目标车辆,对此目标对象的类型不作限制。通过本实施例的融合定位方法对目标对象进行定位,得到目标对象在移动过程中的实时位置。
示例性的,目标对象可以携带UWB标签和IMU传感器,IMU传感器可以集成在UWB标签上,IMU传感器将采集的IMU数据提供给UWB标签,且UWB标签可以采集UWB数据,并基于UWB数据和IMU数据实现目标对象的定位。或者,IMU传感器和UWB标签也可以分离,如目标对象可以携带终端设备,IMU传感器和UWB标签均部署在终端设备上,终端设备还可以包括处理单元,IMU传感器将采集的IMU数据提供给处理单元,UWB标签将采集的UWB数据提供给处理单元,处理单元基于UWB数据和IMU数据实现目标对象的定位。
参见图3所示,针对UWB定位过程,依赖于UWB标签采集的UWB数据,比如说,在目标对象的移动过程中,UWB基站可以与UWB标签通信,基于UWB基站的测距功能和测角功能,UWB基站可以测量UWB标签的距离和角度(即目标对象的距离和角度),距离是UWB基站的中心点与UWB标签的中心点之间的距离,角度是UWB基站的法线与目标连线的夹角,目标连线是UWB基站的中心点与UWB标签的中心点之间的连线。UWB基站在得到UWB标签的距离和角度之后,就可以将UWB标签的距离和角度发送给UWB标签,这样,UWB标签可以得到UWB标签的距离和角度。此外,在目标对象的移动过程中,基于UWB标签的测距功能和测角功能,UWB标签可以测量UWB基站的距离和角度,这样,UWB标签可以得到UWB基站的距离和角度。可以将上述数据作为UWB标签采集的UWB数据,该UWB数据可以包括UWB标签的距离和角度(UWB基站测量得到)、UWB基站的距离和角度等(UWB标签测量得到)。
基于UWB标签采集的UWB数据(即距离和角度),在UWB定位过程中,就可以实现目标对象的定位,对此目标对象的定位过程不作限制。综上可以看出,UWB定位过程依赖UWB标签采集的UWB数据,如角度和距离,且UWB数据中还可以包括距离置信度和角度置信度,距离置信度是距离的可靠程度的评价参数,距离置信度越大,则表示距离的可靠程度越大,角度置信度是角度的可靠程度的评价参数,角度置信度越大,则表示角度的可靠程度越大。
参见图3所示,针对直线模型定位过程,依赖于IMU传感器采集的IMU数据,比如说,在目标对象的移动过程中,IMU传感器可以实时的采集IMU数据,IMU数据可以包括但不限于各轴的加速度、角速度和磁场大小等原始数据,基于上述原始数据可以得到航向、步数、步幅等,基于上述航向、步数、步幅等IMU数据就可以得到运动绝对方向、拐点和直线运动距离,且直线模型主要组成为运动绝对方向、拐点和直线运动距离。其中,运动绝对方向计算依赖距离置信度和角度置信度均比较高的可靠位置点,即基于UWB数据确定出的位置点,从这些位置点中选取距离置信度和角度置信度均比较高的可靠位置点。拐点判断依靠UWB数据和IMU数据。直线运动距离依靠IMU数据,如基于航向、步数、步幅等确定直线运动距离。在直线模型状态下,基于UWB数据确定的位置对直线状态进行反馈。
基于IMU传感器采集的IMU数据(即航向、步数、步幅),在直线模型定位过程中,就可以实现目标对象的定位,对此目标对象的定位过程不作限制。
示例性的,直线模型利用可靠点构建直线,然后在不可靠点时利用直线修正可靠点,提高整体定位效果,UWB数据则在直线模型不起作用时实现位置定位,即在直线模型不起作用时,可以基于UWB数据实现目标对象的定位。
本申请实施例中提出一种目标对象的定位方法,该方法可以应用于支持IMU传感器和UWB标签的任意设备,参见图4所示,该方法可以包括:
步骤401、获取目标对象对应的UWB数据和IMU数据;其中,UWB数据可以为UWB标签采集的数据,IMU数据可以为IMU传感器采集的数据。
示例性的,在目标对象的移动过程中,IMU传感器可以周期性采集目标对象的IMU数据,该IMU数据可以包括但不限于航向、步数、步幅等,因此,IMU数据可以依次包括时刻a1的航向、步数、步幅,时刻a2的航向、步数、步幅,时刻a3的航向、步数、步幅,时刻a4的航向、步数、步幅,以此类推。
示例性的,在目标对象的移动过程中,当目标对象移动到UWB基站的覆盖范围时,UWB基站可以与UWB标签通信,并测量UWB标签的距离和角度(即目标对象的距离和角度),并将目标对象的距离和角度发送给UWB标签,这样,UWB标签就可以采集目标对象的UWB数据,该UWB数据可以包括但不限于距离和角度等,因此,UWB数据可以依次包括时刻b1的距离和角度,时刻b2的距离和角度,时刻b3的距离和角度,时刻b4的距离和角度,以此类推。
步骤402、在目标对象移动到当前定位点时,基于UWB数据或者IMU数据确定当前定位点是否为拐点,若否,则执行步骤403,若是,则执行步骤405。
示例性的,在目标对象的运动过程中,当前定位点可以是运动过程中的任一定位点(表示在这个点时需要对目标对象进行定位),比如说,在目标对象移动到定位点c1时,将定位点c1作为当前定位点,并对目标对象进行定位得到目标对象在定位点c1对应的目标位置,在目标对象移动到定位点c2时,将定位点c2作为当前定位点,并对目标对象进行定位得到目标对象在定位点c2对应的目标位置,在目标对象移动到定位点c3时,将定位点c3作为当前定位点,并对目标对象进行定位得到目标对象在定位点c3对应的目标位置,以此类推。
示例性的,为了确定当前定位点是否为拐点,可以包括但不限于如下两种方法:航向判断和距角变化判断,两种方法中的一方检测到当前定位点为拐点时,就认为当前定位点为拐点。其中,航向判断使用IMU数据得到航向信息,当航向变化超过阈值时,则判断发生拐弯,即当前定位点为拐点。距角变化判断通过距离和角度在拐弯前后的变化率差异来判断当前定位点是否为拐点。
在一种可能的实施方式中,在目标对象移动到当前定位点时,可以基于UWB数据(即距离和角度,即距角变化判断)确定当前定位点是否为拐点。
比如说,UWB数据可以包括多个距离,若基于多个距离确定当前定位点的距离变化率大于第一阈值,则确定当前定位点为拐点,否则,确定当前定位点不为拐点。例如,目标对象依次经过定位点c1、定位点c2和定位点c3,且定位点c3为当前定位点,UWB数据包括定位点c1对应的距离d1(即目标对象处于定位点c1时测量的距离)、定位点c2对应的距离d2、定位点c3对应的距离d3,基于此,定位点c3的距离变化率基于[(d3-d2)/(d2-d1)]*100%确定。在得到定位点c3的距离变化率,若定位点c3的距离变化率大于第一阈值(可以根据经验配置),则表示定位点c3与定位点c2的变化幅度大,将定位点c3作为拐点,若定位点c3的距离变化率不大于第一阈值,则确定定位点c3不为拐点。
比如说,UWB数据可以包括多个角度,若基于多个角度确定当前定位点的角度变化率大于第二阈值,则确定当前定位点为拐点,否则,确定当前定位点不为拐点。例如,UWB数据包括定位点c1对应的角度e1(即目标对象处于定位点c1时测量的角度)、定位点c2对应的角度e2、定位点c3对应的角度e3,基于此,定位点c3的角度变化率基于[(e3-e2)/(e2-e1)]*100%确定。在得到定位点c3的角度变化率,若定位点c3的角度变化率大于第二阈值(可以根据经验配置),则表示定位点c3与定位点c2的变化幅度大,将定位点c3作为拐点,若定位点c3的角度变化率不大于第二阈值,则确定定位点c3不为拐点。
比如说,UWB数据可以包括多个距离和多个角度,若基于多个距离确定当前定位点的距离变化率大于第一阈值,且基于多个角度确定当前定位点的角度变化率大于第二阈值,则确定当前定位点为拐点,否则,若基于多个距离确定当前定位点的距离变化率不大于第一阈值,和/或,基于多个角度确定当前定位点的角度变化率不大于第二阈值,则确定当前定位点不为拐点。
在另一种可能的实施方式中,在目标对象移动到当前定位点时,可以基于IMU数据(即航向数据,即航向判断)确定当前定位点是否为拐点。
比如说,IMU数据可以包括多个航向角,若基于多个航向角确定当前定位点的航向角变化率大于第三阈值,则确定当前定位点为拐点,否则,确定当前定位点不为拐点。例如,IMU数据包括定位点c1对应的航向角f1(即目标对象处于定位点c1时采集的航向角)、定位点c2对应的航向角f2、定位点c3对应的航向角f3,基于此,定位点c3的航向角变化率基于[(f3-f2)/(f2-f1)]*100%确定。在得到定位点c3的航向角变化率之后,若定位点c3的航向角变化率大于第三阈值,则表示定位点c3与定位点c2的变化幅度大,将定位点c3作为拐点,若定位点c3的航向角变化率不大于第一阈值,则确定定位点c3不为拐点。
在一种可能的实施方式中,在步骤402之前,在目标对象移动到当前定位点时,可以先确定目标对象的视距情况,若目标对象的视距情况为非视距条件,即目标对象(UWB标签)与UWB基站之间存在遮挡,则执行步骤402,基于UWB数据或者IMU数据确定当前定位点是否为拐点,若目标对象的视距情况为视距条件,即目标对象(UWB标签)与UWB基站之间不存在遮挡,则确定目标对象的运动路线不满足目标运动条件,直接执行步骤405。
步骤403、基于当前定位点前面的K个历史位置拟合第一直线,K可以为大于1的正整数,并判断第一直线的拟合误差是否小于误差阈值。
如果是,则表示目标对象当前在直线运动,确定目标对象的运动路线满足目标运动条件,并执行步骤404。如果否,则表示目标对象当前未直线运动,确定目标对象的运动路线不满足目标运动条件,并执行步骤405。
示例性的,K个历史位置可以包括基于UWB数据对目标对象进行定位时得到的位置,K个历史位置也可以包括基于IMU数据对目标对象进行定位时得到的位置,K个历史位置还可以包括基于UWB数据对目标对象进行定位时得到的位置和基于IMU数据对目标对象进行定位时得到的位置。
比如说,假设当前定位点为定位点c9,已经得到定位点c1的位置g1(即目标对象移动到定位点c1时,对目标对象进行定位时得到的目标位置)、定位点c2的位置g2、定位点c3的位置g3、...、定位点c8的位置g8,在此基础上:
可以从当前定位点向前开始遍历,找到当前定位点前面的第一个拐点,即上一个被确定为拐点的定位点,假设定位点c3为当前定位点前面的第一个拐点,那么,可以从定位点c3的位置g3-定位点c8的位置g8中选取K个历史位置。
比如说,随机选取K个历史位置。又例如,从当前定位点向前开始遍历K个历史位置,如位置g8、位置g7、位置g6。又例如,K个历史位置是基于UWB数据对目标对象进行定位时得到的位置,如位置g3、位置g4和位置g5是基于UWB数据对目标对象进行定位时得到的位置时,可以选取位置g3、位置g4和位置g5作为K个历史位置。又例如,K个历史位置是基于IMU数据对目标对象进行定位时得到的位置,如位置g6、位置g7和位置g8是基于IMU数据对目标对象进行定位时得到的位置时,可以选取位置g6、位置g7和位置g8作为K个历史位置。当然,上述只是几个示例,只要能够选取K个历史位置即可。
示例性的,K可以为大于1的正整数,K可以根据经验配置,如3、4、5、6、7等,对此不作限制。若无法从当前定位点前面选取出K个历史位置,如当前定位点是前面一个拐点之后的第2、3、4、...个定位点时,可能还未得到K个历史位置,在该情况下,确定目标对象的运动路线不满足目标运动条件,并执行步骤405。若能够从当前定位点前面选取出K个历史位置,则可以基于当前定位点前面的K个历史位置拟合第一直线,对此直线拟合过程不作限制。
在得到第一直线之后,可以判断第一直线的拟合误差是否小于误差阈值,该误差阈值可以根据经验配置,如果是,则执行步骤404。如果否,则执行步骤405。其中,拟合误差可以基于第一直线的方差或者标准差确定。比如说,在基于K个历史位置拟合第一直线时,可以计算K个历史位置的方差,即第一直线的方差,或者,可以计算K个历史位置的标准差,即第一直线的标准差。
步骤404、若目标对象的运动路线满足目标运动条件,则基于IMU数据对目标对象进行定位,得到目标对象在当前定位点对应的目标位置。
在一种可能的实施方式中,参见图3所示,针对直线模型定位过程,依赖于IMU传感器采集的IMU数据,IMU数据可以包括但不限于航向、步数、步幅等,基于上述IMU数据就可以得到运动绝对方向、拐点和直线运动距离,且直线模型主要组成为运动绝对方向、拐点和直线运动距离。其中,运动绝对方向用于确定运动朝向角度,拐点用于确定轨迹哪些区间可以构成直线,即两个拐点之间的所有位置构成直线,直线运动距离用于确定实际位移量。
在一种可能的实施方式中,基于IMU数据,可以采用如下步骤对目标对象进行定位,得到目标对象在当前定位点对应的目标位置:
步骤S11、从当前定位点前面的至少一个历史位置中选取候选位置,且目标对象从候选位置到当前定位点的运动路线满足目标运动条件。
比如说,假设当前定位点为定位点c9,已经得到定位点c1的位置g1、定位点c2的位置g2、定位点c3的位置g3、...、定位点c8的位置g8,在此基础上:可以从当前定位点向前开始遍历,找到当前定位点前面的第一个拐点,假设定位点c3为当前定位点前面的第一个拐点,那么,可以从定位点c3的位置g3-定位点c8的位置g8中选取一个历史位置作为候选位置。显然,由于定位点c3-定位点c8中不存在拐点,因此,将位置g3-位置g8中的哪个位置选取为候选位置时,目标对象从候选位置到当前定位点的运动路线均满足目标运动条件,即目标对象从候选位置到当前定位点的运动路线均为直线,不存在拐点。
比如说,可以将当前定位点前面的第一个拐点的位置作为候选位置,如定位点c3为当前定位点前面的第一个拐点时,将定位点c3的位置g3作为候选位置。在定位点c4作为当前定位点时,位置g3作为候选位置,在定位点c5作为当前定位点时,位置g3作为候选位置,以此类推,在定位点c9作为当前定位点时,位置g3作为候选位置,直到新拐点出现,将新拐点的位置作为候选位置。
步骤S12、基于IMU数据确定候选位置与当前定位点之间的直线运动距离。
示例性的,IMU数据可以包括目标对象从候选位置到当前定位点的运动步数和运动步幅,可以基于该运动步数和该运动步幅确定该直线运动距离。
比如说,在确定出定位点c3为拐点时,可以将定位点c3的位置g3作为候选位置,且IMU传感器从定位点c3开始统计运动步数,即目标对象每走一步,就将运动步数加1,这样,在目标对象运动到定位点c4时,即定位点c4作为当前定位点,IMU数据就可以包括目标对象从候选位置g3到当前定位点c4的运动步数,以此类推,在目标对象运动到定位点c9时,即定位点c9作为当前定位点,IMU数据就可以包括目标对象从候选位置g3到当前定位点c9的运动步数。
比如说,IMU数据还可以包括运动步幅,该运动步幅可以为已配置的运动步幅,即目标对象的每次运动的运动步幅相同,均为已配置的运动步幅,或者,该运动步幅可以为IMU传感器确定的运动步幅,且目标对象的每次运动的运动步幅相同,均为该确定的运动步幅,在上述情况下,直线运动距离可以通过如下公式表示:直线运动距离=运动步数*运动步幅。其中,运动步数表示目标对象从候选位置到当前定位点的运动步数,运动步幅表示目标对象的每次运动的运动步幅,直线运动距离表示候选位置与当前定位点之间的直线运动距离。
IMU数据还可以包括运动步幅,该运动步幅为IMU传感器确定的运动步幅,且目标对象的每次运动的运动步幅可能不同,在上述情况下,直线运动距离可以通过如下公式表示:直线运动距离=运动步幅1+运动步幅2+...+运动步幅T。其中,T表示目标对象从候选位置到当前定位点的运动步数,即一共运动K步,运动步幅1表示目标对象的第1次运动的运动步幅,运动步幅2表示目标对象的第2次运动的运动步幅,...,运动步幅T表示目标对象的第T次运动的运动步幅,直线运动距离表示候选位置与当前定位点之间的直线运动距离。
步骤S13、确定候选位置与当前定位点之间的运动朝向角度。
示例性的,可以基于当前定位点前面的M个历史位置拟合第二直线,并基于第二直线的斜率确定候选位置与当前定位点之间的运动朝向角度,如将第二直线的斜率作为该运动朝向角度,该运动朝向角度可以为运动绝对方向。
示例性的,M个历史位置可以包括基于UWB数据对目标对象进行定位时得到的位置,M个历史位置也可以包括基于IMU数据对目标对象进行定位时得到的位置,M个历史位置还可以包括基于UWB数据对目标对象进行定位时得到的位置和基于IMU数据对目标对象进行定位时得到的位置。
比如说,假设当前定位点为定位点c9,已经得到定位点c1的位置g1、定位点c2的位置g2、定位点c3的位置g3、...、定位点c8的位置g8,从当前定位点向前开始遍历,找到当前定位点前面的第一个拐点,假设定位点c3为当前定位点前面的第一个拐点,则从定位点c3的位置g3-定位点c8的位置g8中选取M个历史位置。比如说,随机选取M个历史位置。又例如,从当前定位点向前开始遍历M个历史位置。又例如,M个历史位置是基于UWB数据对目标对象进行定位时得到的位置。又例如,M个历史位置是基于IMU数据对目标对象进行定位时得到的位置。当然,上述只是示例,只要能够选取M个历史位置即可。
示例性的,M可以为大于1的正整数,M可以根据经验配置,如3、4、5、6、7等,对此不作限制。若能够从当前定位点前面选取出M个历史位置,则可以基于这M个历史位置拟合第二直线,对此直线拟合过程不作限制。
示例性的,在选取M个历史位置时,可以选取可靠的历史位置作为直线方向(即运动朝向角度)计算的参考位置,通过对这些可靠的历史位置进行直线拟合得到可靠的运动朝向角度。比如说,M个历史位置为基于UWB数据对目标对象进行定位时得到的位置,在基于UWB数据对目标对象进行定位得到目标对象的位置时,UWB数据可以包括该位置的置信度,如位置g1-位置g5是基于UWB数据对目标对象进行定位时得到的,那么,UWB数据还包括位置g1-位置g5对应的置信度,这样,在从位置g1-位置g5中选取M个历史位置时,可以按照这些位置对应的置信度进行排序,基于排序结果,可以选取置信度高的M个位置作为M个历史位置,从而选取可靠点作为M个历史位置。参见图5所示,为选取可靠点作为M个历史位置,基于M个历史位置进行直线拟合的示意图。
示例性的,在选取M个历史位置时,为了防止直线拟合出现较大误差,还可以对M个历史位置进行限定,可以包括但不限于以下至少一种:M个历史位置的总数量M大于数量阈值(即可靠点数超过指定点数),假设数量阈值为5,则M个历史位置可以是6、7、8个历史位置。M个历史位置中的最后一个历史位置与第一个历史位置之间的距离大于距离阈值,即最后一点与第一点的距离超过阈值。第二直线的拟合误差小于误差阈值,即直线拟合误差低于阈值,第二直线的拟合误差可以基于第二直线的方差或者标准差确定。比如说,在基于M个历史位置拟合第二直线时,可以计算M个历史位置的方差,即第二直线的方差,或者,可以计算M个历史位置的标准差,即第二直线的标准差。
示例性的,拟合的第二直线是否满足直线条件决定是否进行直线模型状态,对于计算出的绝对运动方向(即运动朝向角度)是针对世界坐标系为基准的。
示例性的,不局限于利用M个历史位置计算运动朝向角度,也可由地图等手段给出运动朝向角度,如在过道行走时利用地图信息可获得运动朝向角度。
步骤S14、基于候选位置、候选位置与当前定位点之间的直线运动距离、候选位置与当前定位点之间的运动朝向角度,确定目标对象在当前定位点对应的目标位置。在后续定位过程中,当前定位点对应的目标位置为历史位置。
示例性的,假设候选位置为(x,y),目标对象在当前定位点对应的目标位置为(x’,y’),那么,可以采用如下公式(1)确定目标对象在当前定位点对应的目标位置,当然,如下公式(1)只是一个示例,对此确定方式不作限制。
在公式(1)中,L可以表示候选位置与当前定位点之间的直线运动距离,θ可以表示候选位置与当前定位点之间的运动朝向角度。
步骤405、若目标对象的运动路线不满足目标运动条件,则基于UWB数据对目标对象进行定位,得到目标对象在当前定位点对应的目标位置。
在一种可能的实施方式中,参见图3所示,针对UWB定位过程,依赖于UWB标签采集的UWB数据,UWB数据可以包括但不限于目标对象的距离和角度,基于目标对象的距离和角度就可以对目标对象进行定位,得到目标对象在当前定位点对应的目标位置。比如说,UWB定位过程可以包括但不限于D+A定位方式和TOA定位方式等,且支持任意UWB基站数的定位。
针对D+A定位方式,D代表距离,A代表角度,D和A均为三维空间下的参数,使用D和A计算的位置(目标对象在当前定位点对应的目标位置)是以UWB基站的坐标系为基准,这个位置可以描述为PosAnch(x,y)=fAD(A,D),将这个位置转换到世界坐标系下可以描述为PosWCS(x,y)=gCS(fAD(A,D)),即上述目标位置。
针对TOA定位方式,使用至少三边测距,利用UWB基站和UWB标签之间的距离构建函数关系实现定位PosWCS(x,y)=fTOA(D1,D2,D3,…),得到目标位置。
当然,上述只是基于UWB数据对目标对象进行定位的示例,对此不作限制。
在一种可能的实施方式中,融合定位系统可以实现单UWB基站融合定位,也可以实现多UWB基站融合定位。针对单UWB基站融合定位,若当前定位点对应一个UWB基站,则UWB数据包括UWB标签采集的一个UWB基站对应的UWB数据,因此,可以基于一个UWB基站对应的UWB数据对目标对象进行定位,得到目标对象在当前定位点对应的目标位置。针对多UWB基站融合定位,若当前定位点对应多个UWB基站,则UWB数据包括UWB标签采集的多个UWB基站对应的UWB数据,因此,可以基于多个UWB基站对应的UWB数据对目标对象进行融合定位,得到目标对象在当前定位点对应的目标位置。
基于多个UWB基站对应的UWB数据对目标对象进行融合定位是指:基于每个UWB基站对应的UWB数据对目标对象进行定位,得到目标对象在当前定位点对应的初始位置,即多个UWB基站对应多个初始位置,然后,将多个UWB基站对应的多个初始位置融合(如多个初始位置的平均值等)得到目标位置。
在一种可能的实施方式中,针对多UWB基站融合定位,参见图6A所示,可以由单UWB基站实现定位,基于IMU数据实现定位,基于单UWB基站的定位结果和IMU的定位结果进行融合,得到单UWB基站融合定位结果。然后,将多个单UWB基站融合定位结果进行融合,得到多UWB基站融合定位结果。
在另一种可能的实施方式中,针对多UWB基站融合定位,参见图6B所示,可以由单UWB基站实现定位,得到单UWB基站的定位结果。基于多个单UWB基站的定位结果进行融合,得到多UWB基站的UWB融合定位结果。基于IMU数据实现定位,得到IMU的定位结果。基于多UWB基站的UWB融合定位结果和IMU的定位结果进行融合,得到多UWB基站融合定位结果。
由以上技术方案可见,本申请实施例中,在目标对象的运动路线满足目标运动条件时,基于IMU数据对目标对象进行定位,而在目标对象的运动路线不满足目标运动条件时,基于UWB数据对目标对象进行定位,从而融合IMU数据和UWB数据对目标对象进行定位,在无遮挡的视距条件下或者遮挡引起的非视距条件下,均能够实现目标对象的准确定位,目标对象的定位效果很好,可以实现目标对象的高精度定位。此外,可以利用IMU传感器连续工作特性,将UWB数据和IMU数据深度融合,利用直线运动约束信息,在UWB数据的基础上使用直线模型,可以改善非视距下的定位效果,直线模型对运动轨迹起到平滑作用,可以支持任意数目的UWB基站与IMU数据进行融合。
基于与上述方法同样的申请构思,本申请实施例中提出一种目标对象的定位装置,参见图7所示,为所述装置的结构示意图,所述装置包括:
获取模块71,用于获取目标对象对应的UWB数据和IMU数据;其中,所述UWB数据为UWB标签采集的数据,所述IMU数据为IMU传感器采集的数据;确定模块72,用于在所述目标对象移动到当前定位点时,确定所述目标对象的运动路线是否满足目标运动条件,当前定位点是运动过程中任一定位点;定位模块73,用于若所述确定模块确定满足目标运动条件,则基于所述IMU数据对所述目标对象进行定位,得到所述目标对象在所述当前定位点对应的目标位置;若所述确定模块确定不满足目标运动条件,则基于所述UWB数据对所述目标对象进行定位,得到所述目标对象在所述当前定位点对应的目标位置。
示例性的,所述确定模块72确定所述目标对象的运动路线是否满足目标运动条件时具体用于:若基于所述UWB数据或者所述IMU数据确定所述当前定位点为拐点,则可以确定所述目标对象的运动路线不满足目标运动条件;否则,若基于所述UWB数据或者所述IMU数据确定所述当前定位点不为拐点,则确定所述目标对象的运动路线满足目标运动条件。
示例性的,所述确定模块72基于UWB数据确定所述当前定位点是否为拐点时具体用于:所述UWB数据包括多个距离或多个角度,若基于所述多个距离确定当前定位点的距离变化率大于第一阈值,确定当前定位点为拐点,否则确定当前定位点不为拐点;或,若基于所述多个角度确定当前定位点的角度变化率大于第二阈值,确定当前定位点为拐点,否则确定当前定位点不为拐点;所述确定模块72基于IMU数据确定所述当前定位点是否为拐点时具体用于:所述IMU数据包括多个航向角,若基于所述多个航向角确定当前定位点的航向角变化率大于第三阈值,确定当前定位点为拐点,否则确定当前定位点不为拐点。
示例性的,所述确定模块72确定所述目标对象的运动路线是否满足目标运动条件时具体用于:基于所述当前定位点前面的K个历史位置拟合第一直线,若所述第一直线的拟合误差小于误差阈值,则确定所述目标对象的运动路线满足目标运动条件,否则,确定所述目标对象的运动路线不满足目标运动条件;其中,所述K个历史位置是基于所述UWB数据对目标对象进行定位时得到的;所述拟合误差基于所述第一直线对应的方差或者标准差确定。
示例性的,所述定位模块73基于所述IMU数据对所述目标对象进行定位,得到所述目标对象在所述当前定位点对应的目标位置时具体用于:基于所述IMU数据确定候选位置与当前定位点之间的直线运动距离,确定所述候选位置与所述当前定位点之间的运动朝向角度;基于所述候选位置、所述直线运动距离和所述运动朝向角度,确定所述目标对象在所述当前定位点对应的目标位置;其中,所述候选位置是所述当前定位点前面的任一历史位置,所述目标对象从所述候选位置到所述当前定位点的运动路线满足目标运动条件。
示例性的,所述定位模块73基于所述IMU数据确定候选位置与当前定位点之间的直线运动距离,确定所述候选位置与所述当前定位点之间的运动朝向角度时具体用于:所述IMU数据包括所述目标对象从所述候选位置到所述当前定位点的运动步数和运动步幅,基于所述运动步数和所述运动步幅确定所述直线运动距离;基于所述当前定位点前面的M个历史位置拟合第二直线,基于所述第二直线的斜率确定所述运动朝向角度;其中,所述M个历史位置是基于所述UWB数据对所述目标对象进行定位时得到的;所述M个历史位置的总数量大于数量阈值,所述M个历史位置中的最后一个历史位置与第一个历史位置之间的距离大于距离阈值,且所述第二直线的拟合误差小于误差阈值。
示例性的,若当前定位点对应多个UWB基站,所述定位模块73基于所述UWB数据对所述目标对象进行定位,得到所述目标对象在所述当前定位点对应的目标位置时具体用于:若UWB数据包括所述UWB标签采集的所述多个UWB基站对应的UWB数据,则基于所述多个UWB基站对应的UWB数据对所述目标对象进行融合定位,得到所述目标对象在所述当前定位点对应的目标位置。
基于与上述方法同样的申请构思,本实施例提出一种电子设备,参见图8所示,电子设备包括处理器81和机器可读存储介质82,机器可读存储介质82存储有能够被处理器81执行的机器可执行指令(目标对象的定位指令);处理器81用于执行机器可执行指令,以实现本申请上述示例的目标对象的定位方法。
基于与上述方法同样的申请构思,本申请实施例还提供一种机器可读存储介质,机器可读存储介质上存储有若干计算机指令(目标对象的定位指令),计算机指令被处理器执行时,能够实现本申请上述示例的目标对象的定位方法。
其中,上述机器可读存储介质可以是任何电子、磁性、光学或其它物理存储装置,可以包含或存储信息,如可执行指令、数据,等等。例如,机器可读存储介质可以是:RAM(Radom Access Memory,随机存取存储器)、易失存储器、非易失性存储器、闪存、存储驱动器(如硬盘驱动器)、固态硬盘、任何类型的存储盘(如光盘、dvd等),或者类似的存储介质,或者它们的组合。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元,具体可以由计算机实体实现,或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机,计算机的具体形式可以是个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件收发设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任意几种设备的组合。
为了描述的方便,描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然,在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请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。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。应理解可以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、嵌入式处理机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其它可编程数据处理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。
而且,这些计算机程序指令也可以存储在能引导计算机或其它可编程数据处理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者多个流程和/或方框图一个方框或者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它可编程数据处理设备上,使得在计算机或者其它可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其它可编程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。
以上所述仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种目标对象的定位方法,其特征在于,所述方法包括:
获取目标对象对应的UWB数据和IMU数据;其中,所述UWB数据为UWB标签采集的数据,所述IMU数据为IMU传感器采集的数据;
在所述目标对象移动到当前定位点时,确定所述目标对象的运动路线是否满足目标运动条件,所述当前定位点是运动过程中的任一定位点;
若满足目标运动条件,则基于所述IMU数据对所述目标对象进行定位,得到所述目标对象在所述当前定位点对应的目标位置;
若不满足目标运动条件,则基于所述UWB数据对所述目标对象进行定位,得到所述目标对象在所述当前定位点对应的目标位置。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,
所述确定所述目标对象的运动路线是否满足目标运动条件,包括:
若基于所述UWB数据或者所述IMU数据确定所述当前定位点为拐点,则确定所述目标对象的运动路线不满足目标运动条件;
若基于所述UWB数据或者所述IMU数据确定所述当前定位点不为拐点,则确定所述目标对象的运动路线满足目标运动条件。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,
基于所述UWB数据确定所述当前定位点是否为拐点,包括:所述UWB数据包括多个距离或多个角度,若基于所述多个距离确定当前定位点的距离变化率大于第一阈值,则确定当前定位点为拐点,否则,确定当前定位点不为拐点;或者,若基于所述多个角度确定当前定位点的角度变化率大于第二阈值,则确定当前定位点为拐点,否则,确定当前定位点不为拐点;
基于所述IMU数据确定所述当前定位点是否为拐点,包括:所述IMU数据包括多个航向角,若基于所述多个航向角确定当前定位点的航向角变化率大于第三阈值,则确定当前定位点为拐点,否则,确定当前定位点不为拐点。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,
所述确定所述目标对象的运动路线是否满足目标运动条件,包括:
基于所述当前定位点前面的K个历史位置拟合第一直线,若所述第一直线的拟合误差小于误差阈值,则确定所述目标对象的运动路线满足目标运动条件,否则,确定所述目标对象的运动路线不满足目标运动条件;
其中,所述K个历史位置是基于所述UWB数据对目标对象进行定位时得到的;所述拟合误差基于所述第一直线的方差或标准差确定。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法,其特征在于,
所述基于所述IMU数据对所述目标对象进行定位,得到所述目标对象在所述当前定位点对应的目标位置,包括:
基于所述IMU数据确定候选位置与当前定位点之间的直线运动距离,确定候选位置与当前定位点之间的运动朝向角度;基于所述候选位置、所述直线运动距离和所述运动朝向角度,确定所述目标对象在所述当前定位点对应的目标位置;其中,所述候选位置是所述当前定位点前面的任一历史位置,所述目标对象从所述候选位置到所述当前定位点的运动路线满足目标运动条件。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,
所述基于所述IMU数据确定候选位置与当前定位点之间的直线运动距离,确定候选位置与当前定位点之间的运动朝向角度,包括:
所述IMU数据包括所述目标对象从所述候选位置到所述当前定位点的运动步数和运动步幅,基于所述运动步数和所述运动步幅确定所述直线运动距离;
基于所述当前定位点前面的M个历史位置拟合第二直线,基于所述第二直线的斜率确定所述运动朝向角度;其中,所述M个历史位置是基于所述UWB数据对所述目标对象进行定位时得到的;所述M个历史位置的总数量大于数量阈值,所述M个历史位置中的最后一个历史位置与第一个历史位置之间的距离大于距离阈值,且所述第二直线的拟合误差小于误差阈值。
7.根据权利要求1-4任一项所述的方法,其特征在于,
若所述当前定位点对应多个UWB基站,所述基于所述UWB数据对所述目标对象进行定位,得到所述目标对象在所述当前定位点对应的目标位置,包括:
若所述UWB数据包括所述UWB标签采集的所述多个UWB基站对应的UWB数据,则基于所述多个UWB基站对应的UWB数据对所述目标对象进行融合定位,得到所述目标对象在所述当前定位点对应的目标位置。
8.一种目标对象的定位装置,其特征在于,所述装置包括:
获取模块,用于获取目标对象对应的UWB数据和IMU数据;其中,所述UWB数据为UWB标签采集的数据,所述IMU数据为IMU传感器采集的数据;
确定模块,用于在所述目标对象移动到当前定位点时,确定所述目标对象的运动路线是否满足目标运动条件,当前定位点是运动过程中任一定位点;
定位模块,用于若所述确定模块确定满足目标运动条件,则基于所述IMU数据对所述目标对象进行定位,得到所述目标对象在所述当前定位点对应的目标位置;若所述确定模块确定不满足目标运动条件,则基于所述UWB数据对所述目标对象进行定位,得到所述目标对象在所述当前定位点对应的目标位置。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,其中,所述确定模块确定所述目标对象的运动路线是否满足目标运动条件时具体用于:若基于所述UWB数据或者所述IMU数据确定所述当前定位点为拐点,则确定所述目标对象的运动路线不满足目标运动条件;若基于所述UWB数据或者所述IMU数据确定所述当前定位点不为拐点,则确定所述目标对象的运动路线满足目标运动条件;
其中,所述确定模块基于所述UWB数据确定所述当前定位点是否为拐点时具体用于:所述UWB数据包括多个距离或多个角度,若基于所述多个距离确定当前定位点的距离变化率大于第一阈值,确定当前定位点为拐点,否则确定当前定位点不为拐点;或者,若基于所述多个角度确定当前定位点的角度变化率大于第二阈值,确定当前定位点为拐点,否则确定当前定位点不为拐点;所述确定模块基于所述IMU数据确定所述当前定位点是否为拐点时具体用于:所述IMU数据包括多个航向角,若基于所述多个航向角确定当前定位点的航向角变化率大于第三阈值,确定当前定位点为拐点,否则确定当前定位点不为拐点;
其中,所述确定模块确定所述目标对象的运动路线是否满足目标运动条件时具体用于:基于所述当前定位点前面的K个历史位置拟合第一直线,若所述第一直线的拟合误差小于误差阈值,则确定所述目标对象的运动路线满足目标运动条件,否则,确定所述目标对象的运动路线不满足目标运动条件;其中,所述K个历史位置是基于所述UWB数据对目标对象进行定位时得到的;所述拟合误差基于所述第一直线对应的方差或者标准差确定;
其中,所述定位模块基于所述IMU数据对所述目标对象进行定位,得到所述目标对象在所述当前定位点对应的目标位置时具体用于:基于所述IMU数据确定候选位置与当前定位点之间的直线运动距离,确定所述候选位置与所述当前定位点之间的运动朝向角度;基于所述候选位置、所述直线运动距离和所述运动朝向角度,确定所述目标对象在所述当前定位点对应的目标位置;其中,所述候选位置是所述当前定位点前面的任一历史位置,所述目标对象从所述候选位置到所述当前定位点的运动路线满足目标运动条件;
其中,所述定位模块基于所述IMU数据确定候选位置与当前定位点之间的直线运动距离,确定所述候选位置与所述当前定位点之间的运动朝向角度时具体用于:所述IMU数据包括所述目标对象从所述候选位置到所述当前定位点的运动步数和运动步幅,基于所述运动步数和所述运动步幅确定所述直线运动距离;基于所述当前定位点前面的M个历史位置拟合第二直线,基于所述第二直线的斜率确定所述运动朝向角度;其中,所述M个历史位置是基于所述UWB数据对所述目标对象进行定位时得到的;所述M个历史位置的总数量大于数量阈值,所述M个历史位置中的最后一个历史位置与第一个历史位置之间的距离大于距离阈值,且所述第二直线的拟合误差小于误差阈值;
其中,若所述当前定位点对应多个UWB基站,所述定位模块基于所述UWB数据对所述目标对象进行定位,得到所述目标对象在所述当前定位点对应的目标位置时具体用于:若所述UWB数据包括所述UWB标签采集的所述多个UWB基站对应的UWB数据,则基于所述多个UWB基站对应的UWB数据对所述目标对象进行融合定位,得到所述目标对象在所述当前定位点对应的目标位置。
10.一种电子设备,其特征在于,包括:处理器和机器可读存储介质,所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令;其中,所述处理器用于执行机器可执行指令,以实现权利要求1-7任一项所述的方法。
Priority Applications (1)
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CN202211714961.XA CN116222555A (zh) | 2022-12-27 | 2022-12-27 | 目标对象的定位方法、装置及设备 |
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