CN116321409A - 移动终端的定位方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents

移动终端的定位方法、装置、设备和存储介质 Download PDF

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CN116321409A CN202111572291.8A CN202111572291A CN116321409A CN 116321409 A CN116321409 A CN 116321409A CN 202111572291 A CN202111572291 A CN 202111572291A CN 116321409 A CN116321409 A CN 116321409A
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张嘉铭
蒙越
宁昀鹏
李修璋
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Beijing Co Wheels Technology Co Ltd
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Abstract

本公开实施例提供一种移动终端的定位方法、装置、设备和存储介质。移动终端的定位方法,包括:获取当前周期多个UWB基站与移动终端之间的测距距离;根据多个UWB基站对应的所述测距距离确定当前周期对应的目标UWB基站;根据所述目标基站与所述移动终端之间的测距距离,计算所述移动终端在当前周期的位置坐标。因为目标基站是与移动终端之间传输的UWB信号发生非视距传播程度较小的UWB基站,所以采用目标基站对应的测距距离计算得到的移动终端位置坐标较为准确。

Description

移动终端的定位方法、装置、设备和存储介质
技术领域
本公开涉及定位技术领域,具体涉及一种移动终端的定位方法、装置、设备和存储介质。
背景技术
超带宽(Ultra WideBand,UWB)技术通过传播纳秒或者微秒级的窄脉冲来获得测距距离,具有时间分辨度高的优点。目前,超带宽技术已经应用于车辆场景中,以实现车辆钥匙等移动终端的定位中。但是,在车辆场景中部署实现超带宽技术的UWB基站时,UWB基站设置高度受到车身高度的限制,某些UWB基站与移动终端进行通信时出现严重的非视距传播问题,使得对应的测距距离不准确,根据前述测距距离计算得到的移动终端位置坐标相对于实际坐标出现严重误差。
发明内容
为了解决上述技术问题,本公开提供一种移动终端的定位方法、装置、设备和存储介质。
第一方面,本公开实施例提供一种移动终端的定位方法,包括:
获取当前周期多个UWB基站与移动终端之间的测距距离;
根据多个UWB基站对应的所述测距距离确定当前周期对应的目标基站;
根据所述目标基站与所述移动终端之间的测距距离,计算所述移动终端在当前周期的位置坐标。
可选的,所述方法还包括:获取各个所述目标基站对应的置信度;
所述根据所述目标基站与所述移动终端之间的测距距离,计算所述移动终端在当前周期的位置坐标,包括:
根据所述目标基站与所述移动终端之间的测距距离,以及各个所述目标基站对应的置信度,计算所述移动终端在当前周期的位置坐标。
可选的,所述根据所述目标基站与所述移动终端的测距距离,以及各个所述目标基站对应的置信度,计算所述移动终端在当前周期的位置坐标,包括:
将所述目标基站对应的置信度和测距距离相乘,得到所述目标基站对应的修正测距距离;
根据各个目标基站对应的修正测距距离和各个目标基站的位置坐标,计算所述移动终端在当前周期的位置坐标。
可选的,所述根据所述多个UWB基站对应的所述测距距离确定当前周期对应的目标基站,包括:
根据所述多个UWB基站对应的所述测距距离,在多个预设区域中确定所述移动终端在当前周期所在的目标区域;
根据所述移动终端在当前周期所在的目标区域,确定当前周期对应的所述目标基站。
可选的,所述根据所述多个UWB基站对应的所述测距距离,在多个预设区域中确定所述移动终端在当前周期所在的目标区域,包括:
根据所述移动终端在上一周期的位置坐标,确定所述移动终端在上一周期所在目标区域的边界标定数据,所述边界标定数据包括边界标定点到各个UWB基站的标定距离;
响应于各个边界标定点到各个UWB基站的标定距离,与对应的测距距离的第一差值的绝对值均大于设定值,将所述移动终端在上一周期的目标区域作为当前周期的目标区域。
可选的,所述边界标定数据还包括各个边界标定点一侧的方位参考点到各个UWB基站之间的参考距离,与对应的边界标定点到对应UWB基站之间的标定距离的第二差值;
所述根据所述多个UWB基站对应的所述测距距离,在多个预设区域中确定所述移动终端在当前周期所在的目标区域,还包括:
响应于第一差值的绝对值均小于所述设定值,判断边界标定点对应的第一差值和第二差值与零值的大小关系是否相同;
响应于所述大小关系均相同,将所述方位参考点所在的预设区域作为所述移动终端当前周期所在的目标区域;
响应于至少一个所述大小关系不同,将所述边界标定点另一侧不包括所述方位参考点的预设区域作为所述移动终端当前周期的目标区域。
可选的,在确定所述移动终端在当前周期所在的目标区域之前,所述方法还包括:
获取预设在前时间内多个UWB基站与所述移动终端之间的测距距离,所述预设在前时间包括多个周期;
分别计算所述预设在前时间内各个UWB基站对应的测距距离的均值和方差;
选择至少N个方差最小的UWB基站对应的所述均值,计算所述移动终端的估计位置坐标,所述N为大于或等于1的整数;
根据所述估计位置坐标,确定所述估计位置坐标对应的预设区域,以及所述预设区域的边界标定数据,所述边界标定数据包括边界标定点到各个UWB基站的标定距离;
根据所述多个UWB基站对应的所述测距距离,在多个预设区域中确定所述移动终端在当前周期所在的目标区域,包括:
根据各个边界标定点到各个UWB基站的标定距离,以及各个UWB基站在当前周期对应的测距距离,确定所述移动终端在当前周期的目标区域。
可选的,根据所述目标基站与所述移动终端之间的测距距离,计算所述移动终端在当前周期的位置坐标,包括:
根据所述目标基站与所述移动终端之间的测距距离,计算所述移动终端在当前周期的第一位置坐标;
判断所述第一位置坐标是否满足设定约束条件,所述设定约束条件包括高度坐标是否位于设定高度坐标范围内,和/或水平坐标是否位于设定水平坐标范围内;
所述根据所述目标基站与所述移动终端之间的测距距离,计算所述移动终端在当前周期的位置坐标,包括:响应于所述第一位置坐标满足预设约束条件,将所述第一位置坐标作为所述移动终端在当前周期的位置坐标;
所述方法还包括:响应于所述第一位置坐标不满足预设约束条件,将所述移动终端在上一周期的位置坐标作为当前周期的位置坐标。
可选的,所述多个UWB基站的数量至少为五个,所述目标基站的数量至少为四个。
第二方面,本公开实施例提供一种移动终端的定位装置,包括:
测距距离获取单元,用于获取移动终端在当前周期与多个UWB基站之间的测距距离;
目标基站选择单元,用于根据多个UWB基站对应的所述测距距离确定当前周期对应的目标基站;
位置坐标计算单元,用于根据所述目标基站与所述移动终端之间的测距距离,计算所述移动终端在当前周期的位置坐标。
第三方面,本公开实施例提供一种计算机设备,包括:存储器和处理器,其中,所述存储器中存储有计算机程序,当所述计算机程序被所述处理器执行时,实现如前任一项所述的移动终端的定位方法。
第四方面,本公开实施例提供一种计算机可读存储介质,所述存储介质中存储有计算机程序,当所述计算机程序被处理器执行时,实现如前任一项所述的移动终端的定位方法。
本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点:
本公开实施例提供的技术方案,在获取当前周期多个UWB基站与移动终端的测距距离后,根据测距距离确定当前周期对应的目标基站,再后根据目标基站与移动终端之间的测距距离,计算移动终端在当前周期的位置坐标。因为目标基站是与移动终端之间传输的UWB信号发生非视距传播程度较小的UWB基站,所以采用目标基站对应的测距距离计算得到的移动终端位置坐标较为准确。
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,示出了符合本公开的实施例,并与说明书一起用于解释本公开的原理。
为了更清楚地说明本公开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,其中:
图1是本公开一些实施例提供的移动终端的定位方法流程图;
图2是本公开一个实施例提供的UWB基站布局方式和区域划分示意图;
图3是本公开一些实施例提供的移动终端的定位装置的结构示意图;
图4是本公开实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例,然而应当理解的是,本公开可以通过各种形式来实现,而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例,相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是,本公开的附图及实施例仅用于示例性作用,并非用于限制本公开的保护范围。
本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括,即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”;术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”;术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。需要注意,本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分,并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
需要注意,本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的,本领域技术人员应当理解,除非在上下文另有明确指出,否则应该理解为“一个或多个”。
本公开实施例提供一种移动终端的定位方法,此定位方法可以应用在诸如车辆、智能房屋等应用场景下,实现对诸如智能钥匙等移动终端的定位。以下以车辆使用场景为例,对本公开实施例提供的移动终端的定位方法进行说明。
图1是本公开一些实施例提供的移动终端的定位方法流程图。如图1所示,本公开实施例提供的移动终端的定位方法包括步骤S101-S103。
应当注意的是,本公开实施例提供的移动终端的定位方法可以由诸如车辆遥控钥匙等安装UWB模块的移动终端执行,也可以由安装UWB基站的车辆、智能房屋执行(具体的,由车辆中诸如HU等、智能房屋中的中控设备等具有数据处理能力的计算设备执行)。以下以移动终端为执行主体对本公开实施例提供的方法进行说明。
步骤S101:获取当前周期多个UWB基站与移动终端之间的测距距离。
本公开实施例中,移动终端中安装有UWB模块,UWB模块周期性地与部署在车辆中的多个UWB基站进行UWB通信,并基于相互通信时传输的时间戳信息确定移动终端与UWB基站之间的测距距离。
因得当注意的,本公开实施例中,前述的多个UWB基站至少为5个UWB基站。
在本公开的一些实施例中,移动终端与车辆的UWB基站之间可以采用非双边测距算法确定测距距离。以与一UWB基站(UWB基站A)通信为例,移动终端采用非对称双边测距算法确定与UWB基站A之间的测距距离的方法如下。
首先,移动终端中的UWB模块向UWB基站A发送Pos1消息,并记录发送Pos1消息的发送时间戳。
其次,UWB基站A在接收到与自身地址匹配的Pos1消息后,记录接收到Pos1消息的接收时间戳。在延时一段时间后,UWB基站A发送回应消息RespA给移动终端,并记录下发送RespA的发送时间戳。根据前述接收Pos1消息的接收时间戳和发送RespA的发送时间戳,可以计算得到UWB基站A收到Pos1消息到发送回应消息之间的时间段TreplyA。
随后,移动终端接收到来自UWB基站A的回应消息RespA后,记录接收到回应消息RespA的接收时间戳,并延迟一段时间Trepl2A向UWB基站A发送Final消息,Final消息中包括移动终端和UWB基站A通信时记录的各种时间戳信息。根据前述接收到回应消息RespA的接收时间戳和发送Pos1消息的发送时间戳,可以计算得到移动终端发送Pos1消息到接收到回应消息RespA的时间段Tround1A。
再后,UWB基站A在接收到Final消息后,记录接收到Final消息的接收时间戳。根据接收到Final消息的接收时间戳和发送RespA的发送时间戳,可以计算得到UWB基站A从发送RespA到接收到Final消息之间的时间段Tround2A。
再后,UWB基站A根据前述的各种时间戳计算得到的Tround1A、TreplyA、Treply2A和Tround2A,采用如下公式(Tround1A×Tround2A-TreplyA×Treply2A)/(Tround1A+TreplyA+Treply2A+Tround2A)可以得到消息在移动终端和UWB基站A的飞行时间TOFA。
最后,基于飞行时间TOFA和电磁信号传输速度(也就是光速),UWB基站A可以计算得到移动终端与UWB基站A之间的测距距离。在计算得到测距距离后,UWB基站A可以将测距距离发送给移动终端,以使得移动终端与UWB基站A之间的测距距离。
当然,在本公开的其他实施例中,UWB基站A在接收到Final消息后,还可以将各种时间戳发送给移动终端,以使得移动终端计算得到前述的Tround1A、TreplyA、Treply2A和Tround2A,并根据前述四个时间段采用(Tround1A×Tround2A-TreplyA×Treply2A)/(Tround1A+TreplyA+Treply2A+Tround2A)计算得到飞行时间TOFA,以及根据飞行时间TOFA和电磁信号传播速度计算得到移动终端与UWB基站A之间的测距距离。
本公开实施例中,在一个测距周期,移动终端可以与多个UWB基站进行通信。按照前述的方法,本申请实施例还可以获得当前周期中移动终端与其他UWB基站的测距距离。
采用前述的非对称双边测距算法可以补偿移动终端与各个UWB基站之间的时钟偏移,保证测距距离具有较高的准确性。当然,在本公开其他实施例中,也可以采用单边测距算法确定移动终端与各个UWB基站之间的测距距离。
步骤S102:根据多个UWB基站对应的测距距离确定当前周期对应的目标基站。
本公开实施例中,目标基站对应的测距距离具有较高可靠性,其与移动终端进行UWB通信时UWB信号没有发生非视距传播,或者发生非视距传播程度较小的UWB基站。
在本公开的一些实施例中,根据多个UWB基站对应的测距距离确定当前周期对应的目标基站可以包括步骤S1021-S1022。
步骤S1021:根据多个UWB基站对应的测距距离,在多个预设区域中确定移动终端在当前周期所在的目标区域。
步骤S1022:根据移动终端在当前周期所在的目标区域,确定当前周期对应的目标基站。
通过对各种UWB基站布局方式进行测试发现,由于车身座舱轮廓和车内设备布局的影响,移动终端在特定的位置时,和某些UWB基站传输的UWB信号发生严重的非视距传播,造成测距距离数据异常。正是因为测距距离异常,使得基于所有UWB基站测量得到的测距距离计算移动终端的位置坐标的定位精度很差。
基于前述规律,本申请申请人考虑可以基于车辆中UWB基站的布局方式,测量移动终端在大量位置处与UWB基站的测距距离,并对测距距离的准确性进行数理统计,基于数理统计结果将车辆的车内空间和车外空间均进行了区域划分,并建立各个区域与UWB基站的关联关系。其中,建立各个区域与UWB基站的关联关系,是确定移动终端在某一区域时,与哪些UWB基站通信得到的测距距离是可信的(即发生非视距传播的程度较小)。也就是说在移动终端位于某一区域时,可以采用哪些UWB基站测量的测距距离进行移动终端位置坐标的计算。
图2是本公开一个实施例提供的UWB基站布局方式和区域划分示意图。如图2所示,在本公开一个实施例中,车辆中安装有6个UWB基站,其中两个UWB基站(1号UWB基站和2号UWB基站)分别位于两个车前大灯上侧,两个UWB基站(3号UWB基站和4号UWB基站)分别位于车后大灯上侧,一个UWB基站(5号UWB基站)位于车内顶棚中央区域(大体位于后排座椅正中间处),一个UWB基站(6号UWB基站)位于车内后视镜处。
基于于前述的UWB基站布局方式,本公开实施例方法实施前,发明人测量了移动终端在大量位置处与UWB基站的测距距离,并对测距距离的准确性进行数理统计,基于数理统计结果将车辆的车内空间和车外空间均进行了区域划分,并建立各个划分区域与UWB基站的关联关系。
具体的,基于前述的UWB基站布局方式,车外区域被划分成了六个子区域。车外子区域分别为车外前侧区域、车外后侧区域、车外左侧前方区域、车外左侧后方区域、车外右侧前方区域和车外右侧后方区域,依次对应图2中的车外区域1、车外区域4、车外区域2、车外区域3、车外区域6和车外区域5。其中,车外前侧区域和车外左侧前方区域、车外前侧区域和车外右侧前方区域以UWB基站1和UWB基站2的连线为边界,车外左侧前方区域和车外左侧后方区域、车外右侧前方区域和车外右侧后方区域以车辆B柱所在平面为边界,车外后侧区域和车外左侧后方区域、车外右侧后方区域以UWB基站3和UWB基站4的连线为边界。
基于前述的UWB基站布局方式,车内区域被划分成了四个字区域。车内子区域分别为车内左前区域、车内右前区域、车内左后区域和车内右后区域,依次对应图2中的车内区域1、车内区域2、车内区域3和车内区域4。其中车内区域1和车内区域2、车内区域3和车内区域4以UWB基站5和UWB基站6的连线所在竖直平面为边界,车内区域1和车内区域3、车内区域2和车内区域4以车辆B柱所在平面为边界。
表1是划分区域与UWB基站关联关系表。在表1中,“√”表示某一行的区域与某一列的UWB基站具有关联关系。
表1划分区域与UWB基站关联关系表
Figure BDA0003424140120000071
在本公开其他实施例中,在UWB基站采用其他布局方式的情况下,车内区域和车外区域也可以采用其他的区域划分方式进行划分,对应的关联关系也需要根据数理统计确定。
步骤S103:根据目标基站与移动终端之间的测距距离,计算移动终端在当前周期的位置坐标。
本公开实施例中,在移动终端确定目标基站后,可以查询到目标基站到移动终端的测距距离,随后根据测距距离可以计算得到移动终端在当前周期的位置坐标。
在本公开的一些实施例中,可以采用三边定位最小二乘法拟合法计算得到当前周期的位置坐标。假设目标区域为车外区域1,UWB基站1的位置坐标为(x1,y1,z1),移动终端到UWB基站1的测距距离为d1,UWB基站2的位置坐标为(x2,y2,z2),移动终端到UWB基站2的测距距离为d2,UWB基站5的位置坐标为(x5,y5,z5),移动终端到UWB基站5的测距距离为d5,UWB基站6的位置坐标为(x6,y6,z6),移动终端到UWB基站6的测距距离为d6,则可以构建如下方程组。
Figure BDA0003424140120000072
采用最小二乘法对前述方程组进行求解,可以得到移动终端在当前周期的位置坐标(x,y,z)。
采用本公开实施例提供的移动终端的定位方法,在获取当前周期多个UWB基站与移动终端的测距距离后,根据测距距离确定当前周期对应的目标基站,再后根据目标基站与移动终端之间的测距距离,计算移动终端在当前周期的位置坐标。因为目标基站是与移动终端之间传输的UWB信号发生非视距传播程度较小的UWB基站,所以采用目标基站对应的测距距离计算得到的移动终端位置坐标较为准确。
如前,在本公开一些实施例中,为了确定移动终端在当前周期对应的目标基站,需要首先确定移动终端在当前周期所在的目标区域。在本公开的一些实施例中,步骤S1021根据多个UWB基站对应的测距距离,在多个预设区域中确定移动终端在当前周期所在的目标区域可以包括步骤S1021A-S1021F。
步骤S1021A:根据移动终端在上一周期的位置坐标,确定移动终端在上一周期所在的区域的边界标定数据。
本公开实施例的定位方法执行前,对各个区域边界进行了充分的标定工作,得到了所有边界的标定数据。边界标定数据包括边界标定点到各个UWB基站的标定距离。
本公开实施例中,移动终端根据上一周期的位置坐标,确定上一周期所在的区域的边界标定数据包括如下步骤:首先根据上一周期的位置坐标确定上一周期所在区域,随后再根据上一周期所在的区域在所有的边界标定数据中,选择对应的标定数据,作为移动终端在上一周期所在区域的边界标定数据。
步骤S1021B:判断边界标定点到对应UWB基站之间的标定距离与对应测距距离第一差值的绝对值,与设定值的大小关系。
如果边界标定点对应的一个绝对值大于设定值,执行步骤S1021C。
而如果边界标定点对应的所有绝对值均小于设定设定值,执行步骤S1021D。
步骤S1021C:将移动终端在上一周期所在的区域作为目标区域。
本公开实施例中,如果当前周期中移动终端与任一UWB基站之间的测距距离与边界标定点到对应UWB基站之前的标定距离的差值大于设定值,则表明在当前周期移动终端还未移动至上一周期所在区域的区域边界附近,继而表明当前周期移动终端仍然位于上一周期所在的区域内,因此将移动终端在上一周期所在的区域作为当前周期所在的目标区域。
步骤S1021D:判断某一边界标定点对应的第一差值和第二差值与零值的大小关系是否相同;若相同,执行步骤S1021E;若不相同,执行步骤S1021F。
在本公开一些实施例中,边界标定数据除了包括边界标定点到多个UWB基站的测距距离外还包括各个边界标定点一侧的方位参考点到各个UWB基站之间的参考距离与对应的边界标定点到对应UWB基站之间的测距距离的第二差值。
判断第一差值和第二差值的与零值的大小关系是否相同,是判断第一差值和第二差值是否同为正值或者同为负值。
如果当前周期中移动终端到各个UWB基站之间的测距距离与某一边界标定点到各个UWB基站之间的测距距离的差值均小于设定值,则确定移动终端靠近前述的某一边界标定点较近,此时移动终端可能位于上一周期所在区域,也可能跨过边界标定点移动至临近其他区域,也就是此时移动终端可能出现跨越边界的情况。为保证移动终端在前述某一边界标定点处位置判定更为准确,本公开实施例中执行步骤S1021D。
如前,第一差值是移动终端到某一UWB基站之间的测距距离与前述某一边界标定点到对应的UWB基站之间的测量距离的差值,第二差值是边界标定点一侧方位参考点到各个UWB之间的测距距离与对应的边界标定点到对应UWB基站之间的测距距离的差值。如果第一差值和第二差值的与零值的大小关系相同,则证明当前周期移动终端与方位参考点位于同一区域,因此执行步骤S1021E。而如果第一差值与第二差值与零值的大小关系不同,则证明当前周期移动终端与方位参考点并不在同一区域,也就是当前周期移动终端位于前述某一边界标定点的另一侧区域,因此执行步骤S1021F。
步骤S1021E:将方位参考点所在的区域作为目标区域。
步骤S1021F:将边界标定点另一侧不包括方位参考点的区域作为目标区域。
如前文,本公开一些实施例中,移动终端需要根据上一周期所在的位置坐标,确定上一周期所在的目标区域,并根据上一周期所在的目标区域确定当前周期所在的目标区域。
在本公开的其他实施例中,移动终端还可以采用其他方式确定当前周期所在的目标区域。
在本公开的一些实施例中,在执行前述的步骤S101之前,还可以执行步骤S104-S107。
步骤S104:获取预设在前时间内多个UWB基站与移动终端之间的测距距离,预设在前时间包括多个周期。
预设在前时间是移动终端刚刚上电工作时的设定时间,或者是移动终端从远处移动至靠近车辆并且能够与车辆中的所有UWB基站进行通信的设定时间。应当注意的是,预设在前时间包括多个UWB通信周期。在本公开的一个实施例中,预设在前时间被设置为1s,UWB通信周期为50ms,则预设在前时间包括20个UWB通信周期。
本公开实施例中,移动终端可以按照前文步骤S101中的非双边测距算法确定预设在前时间内与多个UWB基站之间的测距距离,也可以采用单边测距算法确定预设在前时间内与多个UWB基站之间的测距距离,此处不再复述。
步骤S105:分别计算预设在前时间内各个UWB基站对应的测距距离的均值和方差。
本公开实施例中,在获得预设在前时间内各个UWB基站对应的多个测距距离后,移动终端分别基于每个UWB基站对应的测距距离,计算对应的均值和方差。
例如,针对前述的UWB基站1获得20个测距距离
Figure BDA0003424140120000091
可以得到UWB基站1对应的均值为/>
Figure BDA0003424140120000092
对应的方差为/>
Figure BDA0003424140120000093
类似的,UWB基站2对应的均值为/>
Figure BDA0003424140120000094
对应的方差为/>
Figure BDA0003424140120000095
步骤S106:选择至少N个方差最小的UWB基站对应的均值,计算移动终端的估计位置坐标。
在计算得到预设在前时间内各个UWB基站对应的测试距离的均值和方差后,移动终端会将各个UWB基站对应的方差进行比较,以确定至少N个方差最小的UWB基站,并基于前述UWB基站对应的测距距离的均值,计算移动终端的估计位置坐标。其中N至少为4。
其中,测距距离的方差越小,则证明在预设在前时间内移动终端与对应UWB基站之间的测距距离变化较小,因此表明移动终端与此UWB基站进行通信发生非视距传播的可能性较小,此UWB基站对应的测距距离的均值用于计算移动终端的估计位置坐标的可信性越高。
在本公开实施例中,移动终端选择4个方差最小的UWB基站对应的测距距离的均值,计算移动终端的估计位置坐标。在本公开其他实施例中,移动终端也可以选择方差小于设定阈值的UWB基站对应的测距距离的均值,计算移动终端的估计位置坐标。
步骤S107:根据估计位置坐标,确定估计位置坐标对应的预设区域,以及预设区域的边界标定数据,边界标定数据包括边界标定点到各个UWB基站的标定距离。
在确定估计位置坐标后,根据估计位置坐标可以确定对应的预设区域,并确定预设区域的边界标定数据。随后可以执行步骤S1021,根据多个测距距离在多个预设区域中确定移动终端在当前周期所在的目标区域。具体的,步骤S1021可以采用前述的步骤S1021B-S1021F确定移动终端在当前周期所在的目标区域。
在计算得到移动终端的估计位置坐标后,也就可以确定移动终端所在的初始区域,随后可以执行步骤S101-S103,确定后续周期移动终端的位置坐标。
在本公开的一些实施例中,电子设备在执行步骤S102在多个UWB基站中选择与目标区域对应的目标基站时,还可以执行步骤S107。
步骤S107:获取各个目标基站对应目标区域的置信度。
在本公开实施例方法实施前,基于数据标定工作,除了获取划分区域和UWB基站关联关系表外,还可以获取划分区域与对应区域的置信度关系表。表2是划分区域与UWB基站的置信度关系表。
表2划分区域与UWB基站的置信度关系表
Figure BDA0003424140120000101
Figure BDA0003424140120000111
在执行前述步骤S107的情况下,步骤S103根据目标基站与移动终端之间的测距距离,计算移动终端在当前周期的位置坐标,具体为步骤S1031。
步骤S1031:根据目标基站与移动终端之间的测距距离,以及各个目标基站对应目标区域的置信度,计算移动终端在当前周期的位置坐标。
具体的,步骤S1031具体实施过程中,可以首先根据目标基站与移动终端之间的测距距离,以及目标基站对应目标区域的置信度,计算目标基站到移动终端之的修正测距距离;具体的,可以将测距距离与对应的置信度相乘,得到对应的修正测距距离。随后,根据各个目标基站对应的修正测距距离和各个目标基站的位置坐标,计算移动终端在当前周期的位置坐标。
具体实施例中,可以采用三边定位最小二乘法拟合解法计算得到当前周期的位置坐标。假设目标区域为车外区域1,UWB基站1的位置坐标为(x1,y1,z1),移动终端到UWB基站1的测距距离为d1,UWB基站2的位置坐标为(x2,y2,z2),移动终端到UWB基站2的测距距离为d2,UWB基站5的位置坐标为(x5,y5,z5),移动终端到UWB基站5的测距距离为d5,UWB基站6的位置坐标为(x6,y6,z6),移动终端到UWB基站6的测距距离为d6,根据表2,查到到UWB基站1、UWB基站2、UWB基站5和UWB基站6对应的置信度分别为1、1、0.25和1,则可以构建如下方程组。
Figure BDA0003424140120000112
采用最小二乘法对前述方程组进行求解,可以得到移动终端在当前周期的位置坐标(x,y,z)。
根据UWB信号传输特性可知,如果UWB信号出现了非视距传播,则其传播距离相对于直线传播距离较大。而如果UWB信号出现非视距传播的情况越严重,则相应测距距离的置信度越低。通过采用置信度修正测距距离得到修正测距距离,再利用修正测距距离计算位置坐标(x,y,z),提高了位置坐标计算的准确性。
可选的,在本公开的一些实施例中,移动终端在执行前述的步骤S103还可以包括步骤S1032-S1033。
步骤S1032:根据目标基站与移动终端之间的测距距离,计算移动终端在当前周期的第一位置坐标。
步骤S1033:响应于第一位置坐标满足预先设置地的约束条件,将第一位置坐标作为移动终端在当前周期的位置坐标。
具体实施例中,移动终端可以采用前文中提及三边定位最小二乘法拟合法,根据目标UWB基站与移动终端的测距距离,计算得到第一位置坐标。本公开具体实施中,可能出现计算得到的第一位置坐标与实际情况相悖的情况。例如,可能出现解算得到的第一位置坐标中的高度坐标小于地面高度,或者水平方向坐标超过UWB通信半径的情况。如果出现前述与实际情况相悖的第一位置坐标作为移动终端在当前周期的位置坐标,会引入极大的误差。
本公开公开实施例中,在得到第一位置坐标后,移动终端还会判断第一位置坐标是否满足预设约束条件。如果第一位置坐标满足预设约束条件,则可以将第一位置坐标作为移动终端在当前周期的位置坐标。前述的预设约束条件可以包括位置坐标z值数据是否大于0,x和y数据是否大于移动终端UWB模块中的识别距离上限。
在本公开的一些实施例中,响应于第一位置坐标不满足预设的约束条件,还可以将移动终端在上一周期计算得到的移动终端的位置坐标作为当前周期的位置坐标。
在本公开前述实施例中,车辆中部署的UWB基站的数量为六个,目标基站的数量为四个。在本公开其他实施例中,UWB基站的数量也可以为其他数量,目标基站的数量也可以为其他数量,但是应当保证UWB基站的数量至少为五个,目标基站的数量至少为四个,以保证能够在至少五个UWB基站中选择至少四个UWB基站作为目标UWB基站,并通过至少四个目标UWB基站结算得到移动终端的位置坐标。
图3是本公开一些实施例提供的移动终端的定位装置的结构示意图。移动终端的定位装置可以被理解为上述车载控制器的部分功能模块。如图3所示,本公开提供的移动终端的定位装置300包括测距距离获取单元301、目标UWB基站选择单元302和位置坐标计算单元303。
测距距离获取单元301用于获取移动终端在当前周期与多个UWB基站之间的测距距离。
目标UWB基站选择单元302用于根据多个UWB基站对应的测距距离确定当前周期对应的目标UWB基站。
位置坐标计算单元303用于根据目标UWB基站与移动终端之间的测距距离,计算移动终端在当前周期的位置坐标。
在本公开的一些实施例中,在本公开的一些实施例中,移动装置定位装置300还包括置信度获取单元。置信度获取单元用于获取各个目标基站对应目标区域的置信度。
位置坐标计算单元303根据目标基站与移动终端之间的测距距离,以及各个目标基站对应目标区域的置信度,计算移动终端在当前周期的位置坐标。
在本公开的一些实施例中,位置坐标计算单元304将目标基站对应的置信度和测距距离相乘,得到目标基站对应的修正测距距离。随后根据各个目标基站对应的修正测距距离和各个目标基站的位置坐标,计算移动终端在当前周期的位置坐标。
在本公开的一些实施例中,目标UWB基站选择单元包括目标区域确定子单元和目标基站确定子单元。目标区域确定子单元用于根据多个UWB基站对应的测距距离,在多个预设区域中确定移动终端在当前周期所在的目标区域。目标UWB基站确定子单元用于根据移动终端在当前周期所在的目标区域,确定当前周期对应的目标UWB基站。
在本公开的一些实施例中,目标区域确定子单元根据移动终端在上一周期的位置坐标,确定移动终端在上一周期所在目标区域的边界标定数据,边界标定数据包括边界标定点到各个UWB基站的标定距离;响应于各个边界标定点到各个UWB基站的标定距离,与对应的测距距离的第一差值的绝对值均大于设定值,将移动终端在上一周期的目标区域作为当前周期的目标区域。
在本公开的一些实施例中,边界标定数据还包括各个边界标定点一侧的方位参考点到各个UWB基站之间的参考距离,与对应的边界标定点到对应UWB基站之间的标定距离的第二差值。目标区域确定子单元还用于:响应于第一差值的绝对值均小于设定值,判断边界标定点对应的第一差值和第二差值与零值的大小关系是否相同;
响应于大小关系均相同,将方位参考点所在的预设区域作为移动终端当前周期所在的目标区域;
响应于至少一个大小关系不同,将边界标定点另一侧不包括方位参考点的预设区域作为移动终端当前周期的目标区域。
在本公开的一些实施例中,移动终端的定位装置还包括初始测距距离获取单元、均值方差计算单元、估计位置坐标计算单元和估计位置区域选择单元。
初始测距距离获取单元用于获取预设在前时间内多个UWB基站与移动终端之间的测距距离,预设在前时间包括多个周期。均值方差计算单元分别计算预设在前时间内各个UWB基站对应的测距距离的均值和方差;估计位置坐标计算单元选择至少N个方差最小的UWB基站对应的均值,计算移动终端的估计位置坐标。估计位置区域选择单元用于根据估计位置坐标,确定估计位置坐标对应的预设区域,以及预设区域的边界标定数据,边界标定数据包括边界标定点到各个UWB基站的标定距离。对应的,目标区域确定子单元根据各个边界标定点到各个UWB基站的标定距离,以及各个UWB基站在当前周期对应的测距距离,确定移动终端在当前周期的目标区域、
在本公开的一些实施例中,位置坐标计算单元304包括第一位置坐标计算子单元和选择子单元。其中第一位置坐标计算子单元用于根据目标UWB基站与移动终端之间的测距距离,计算移动终端在当前周期的第一位置坐标。选择子单元响应于第一位置坐标满足预设约束条件,将第一位置坐标作为移动终端在当前周期的位置坐标。
在本公开的一些实施例中,选择子单元响应于第一位置坐标不满足预设约束条件,将移动终端在上一周期的位置坐标作为当前周期的位置坐标。
在本公开实施中,UWB基站的数量至少为五个,目标基站的数量至少为四个。
图4是本公开实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。下面具体参考图4,其示出了适于用来实现本公开实施例中的计算机设备500的结构示意图。图4示出的计算机设备仅仅是一个示例,不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图4所示,计算机设备400可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)401,其可以根据存储在只读存储器ROM402中的程序或者从存储装置408加载到随机访问存储器RAM403中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 403中,还存储有计算机设备400操作所需的各种程序和数据。处理装置401、ROM 402以及RAM 403通过总线404彼此相连。输入/输出I/O接口405也连接至总线404。
通常,以下装置可以连接至I/O接口405:包括例如触摸屏、触摸板、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置406;包括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置407;包括例如磁带、硬盘等的存储装置408;以及通信装置409。通信装置409可以允许计算机设备400与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图4示出了具有各种装置的计算机设备400,但是应理解的是,并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。
特别地,根据本公开的实施例,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,本公开的实施例包括一种计算机程序产品,其包括承载在非暂态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。在这样的实施例中,该计算机程序可以通过通信装置409从网络上被下载和安装,或者从存储装置408被安装,或者从ROM 402被安装。在该计算机程序被处理装置401执行时,执行本公开实施例的方法中限定的上述功能。
需要说明的是,本公开上述的计算机可读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,该计算机可读信号介质可以发送、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:电线、光缆、RF(射频)等等,或者上述的任意合适的组合。
在一些实施方式中,客户端、服务器可以利用诸如HTTP(HyperText TransferProtocol,超文本传输协议)之类的任何当前已知或未来研发的网络协议进行通信,并且可以与任意形式或介质的数字数据通信(例如,通信网络)互连。通信网络的示例包括局域网(“LAN”),广域网(“WAN”),网际网(例如,互联网)以及端对端网络(例如,ad hoc端对端网络),以及任何当前已知或未来研发的网络。
上述计算机可读介质可以是上述计算机设备中所包含的;也可以是单独存在,而未装配入该计算机设备中。
上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序,当上述一个或者多个程序被该计算机设备执行时,使得该计算机设备获取当前周期多个UWB基站与移动终端之间的测距距离;根据多个UWB基站对应的测距距离确定当前周期对应的目标基站;根据目标基站与移动终端之间的测距距离,计算移动终端在当前周期的位置坐标。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码,上述程序设计语言包括但不限于面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++,还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中,远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机,或者,可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
附图中的流程图和框图,图示了按照本公开各种实施例的系统、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根据硬件的系统来实现,或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本公开实施例中所涉及到的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。其中,单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。
本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如,非限制性地,可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括:现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)等等。
在本公开的上下文中,机器可读介质可以是有形的介质,其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备,或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括根据一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
本公开实施例还提供一种计算机可读存储介质,所述存储介质中存储有计算机程序,当所述计算机程序被处理器执行时可以实现上述任一方法实施例的方法,其执行方式和有益效果类似,在这里不再赘述。
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。
以上所述仅是本公开的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本公开。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公开的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本公开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公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种移动终端的定位方法,其特征在于,包括:
获取当前周期多个UWB基站与移动终端之间的测距距离;
根据多个UWB基站对应的所述测距距离确定当前周期对应的目标基站;
根据所述目标基站与所述移动终端之间的测距距离,计算所述移动终端在当前周期的位置坐标。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:
获取各个所述目标基站对应的置信度;
所述根据所述目标基站与所述移动终端之间的测距距离,计算所述移动终端在当前周期的位置坐标,包括:
根据所述目标基站与所述移动终端之间的测距距离,以及各个所述目标基站对应的置信度,计算所述移动终端在当前周期的位置坐标。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据所述目标基站与所述移动终端的测距距离,以及各个所述目标基站对应的置信度,计算所述移动终端在当前周期的位置坐标,包括:
将所述目标基站对应的置信度和测距距离相乘,得到所述目标基站对应的修正测距距离;
根据各个目标基站对应的修正测距距离和各个目标基站的位置坐标,计算所述移动终端在当前周期的位置坐标。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,所述根据所述多个UWB基站对应的所述测距距离确定当前周期对应的目标基站,包括:
根据所述多个UWB基站对应的所述测距距离,在多个预设区域中确定所述移动终端在当前周期所在的目标区域;
根据所述移动终端在当前周期所在的目标区域,确定当前周期对应的所述目标基站。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述根据所述多个UWB基站对应的所述测距距离,在多个预设区域中确定所述移动终端在当前周期所在的目标区域,包括:
根据所述移动终端在上一周期的位置坐标,确定所述移动终端在上一周期所在目标区域的边界标定数据,所述边界标定数据包括边界标定点到各个UWB基站的标定距离;
响应于各个边界标定点到各个UWB基站的标定距离,与对应的测距距离的第一差值的绝对值均大于设定值,将所述移动终端在上一周期的目标区域作为当前周期的目标区域。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述边界标定数据还包括各个边界标定点一侧的方位参考点到各个UWB基站之间的参考距离,与对应的边界标定点到对应UWB基站之间的标定距离的第二差值;
所述根据所述多个UWB基站对应的所述测距距离,在多个预设区域中确定所述移动终端在当前周期所在的目标区域,还包括:
响应于第一差值的绝对值均小于所述设定值,判断边界标定点对应的第一差值和第二差值与零值的大小关系是否相同;
响应于所述大小关系均相同,将所述方位参考点所在的预设区域作为所述移动终端当前周期所在的目标区域;
响应于至少一个所述大小关系不同,将所述边界标定点另一侧不包括所述方位参考点的预设区域作为所述移动终端当前周期的目标区域。
7.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,在确定所述移动终端在当前周期所在的目标区域之前,所述方法还包括:
获取预设在前时间内多个UWB基站与所述移动终端之间的测距距离,所述预设在前时间包括多个周期;
分别计算所述预设在前时间内各个UWB基站对应的测距距离的均值和方差;
选择至少N个方差最小的UWB基站对应的所述均值,计算所述移动终端的估计位置坐标,所述N为大于或等于1的整数;
根据所述估计位置坐标,确定所述估计位置坐标对应的预设区域,以及所述预设区域的边界标定数据,所述边界标定数据包括边界标定点到各个UWB基站的标定距离;
根据所述多个UWB基站对应的所述测距距离,在多个预设区域中确定所述移动终端在当前周期所在的目标区域,包括:
根据各个边界标定点到各个UWB基站的标定距离,以及各个UWB基站在当前周期对应的测距距离,确定所述移动终端在当前周期的目标区域。
8.根据权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,根据所述目标基站与所述移动终端之间的测距距离,计算所述移动终端在当前周期的位置坐标,包括:
根据所述目标基站与所述移动终端之间的测距距离,计算所述移动终端在当前周期的第一位置坐标;
判断所述第一位置坐标是否满足设定约束条件,所述设定约束条件包括高度坐标是否位于设定高度坐标范围内,和/或水平坐标是否位于设定水平坐标范围内;
所述根据所述目标基站与所述移动终端之间的测距距离,计算所述移动终端在当前周期的位置坐标,包括:响应于所述第一位置坐标满足预设约束条件,将所述第一位置坐标作为所述移动终端在当前周期的位置坐标;
所述方法还包括:响应于所述第一位置坐标不满足预设约束条件,将所述移动终端在上一周期的位置坐标作为当前周期的位置坐标。
9.根据权利要求1-3任一项所述的定位方法,其特征在于,
所述多个UWB基站的数量至少为五个,所述目标基站的数量至少为四个。
10.一种移动终端的定位装置,其特征在于,包括:
测距距离获取单元,用于获取移动终端在当前周期与多个UWB基站之间的测距距离;
目标基站选择单元,用于根据多个UWB基站对应的所述测距距离确定当前周期对应的目标UWB基站;
位置坐标计算单元,用于根据所述目标基站与所述移动终端之间的测距距离,计算所述移动终端在当前周期的位置坐标。
11.一种计算机设备,其特征在于,包括:存储器和处理器,其中,所述存储器中存储有计算机程序,当所述计算机程序被所述处理器执行时,实现如权利要求1-9中任一项所述的移动终端的定位方法。
12.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述存储介质中存储有计算机程序,当所述计算机程序被处理器执行时,实现如权利要求1-9中任一项所述的移动终端的定位方法。
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