CN102695269A - 一种定位修正方法、相关装置以及*** - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种定位修正方法、相关装置以及***,用于在定位运算过程中通过修正与用户终端位置相关的变量来提高用户终端的定位精度。本发明实施例方法包括:获取m个位置参数,所述位置参数为定位算法中与用户终端的坐标位置相关的一个变量,所述m为大于1的整数;根据所述定位算法以及所述位置参数确定所述用户终端的定位误差的表达式;获取所述用户终端的信道特征,根据所述信道特征分别确定所述m个位置参数对应的第一权重;根据预置准则对使用所述第一权重和所述表达式对所述用户终端的定位误差进行统计求和,并利用所述统计求和的函数计算所述位置参数的修正值,所述预置准则为根据所述用户终端对定位误差的需求而设定的准则。
Description
技术领域
本发明涉及无线定位领域,尤其涉及一种定位修正方法、相关装置以及***。
背景技术
无线定位是通过无线信号确定人或物***置的技术,目前已经得到广泛的应用,典型的例子是全球定位***(GPS,Global Positioning System)的应用,通过接收卫星信号来确定位置所在,而在电信运营商提供的定位业务当中,也有基于移动通信基站信号来进行定位的。
无线定位技术的原理是无线信号的特征,比如信号强度、相位、发送时间等,跟位置有对应关系,通过测量信号特征可以获取位置相关信息,再根据具体的定位算法来估计位置。在一个定位***当中,位置已知的节点称为“锚节点”,用于向外发送无线信号;位置未知的节点称为“盲节点”(即需要定位的用户终端),通过接收锚节点的信号,根据定位算法来估计自身的位置。不过位置的估计不一定是由用户终端来完成的,用户终端可能借助定位终端(通常是用于定位的服务器)进行定位的计算,需要定位结果的时候定位终端可以直接把位置信息发送给用户终端。
定位算法分成基于测距和不基于测距两种类型,基于测距的算法需要估计用户终端跟各个锚节点之间的距离,再结合锚节点位置和定位算法进行位置估计,而不基于测距的算法则不必估计用户终端跟锚节点之间的距离,直接根据锚节点位置和接收信号的特征信息来估计位置,比如质心算法就是把接收到较强的信号所对应的锚节点坐标的质心作为估计的位置。基于测距的典型的定位算法有多边形测距、多边形质心等算法,基于非测距的典型的定位算法有广告牌、质心等算法。有一些定位算法,虽然不直接使用距离进行位置估计,但如果计算过程中涉及到距离的计算,如加权质心算法,权值的计算可能会用到距离的表达式,或者是跟距离有关的变量的表达式,也可以看作是基于测距的定位算法。
需要说明的是为了方便,这里无线信号只以电磁波为例,实际上各种无线波,如超声波等都可以适用于本文的描述。
在基于测距的定位算法中,距离或与距离相关的其它变量的估计方法有很多,比如根据信号发送时间、相位差、强度以及收发的时间差等来估计,最常用的是根据信号发送时间或信号衰减强度来估计。根据信号发送时间来估计的原理是电磁波在空气中的传播速率是已知的,大约为30万千米/秒,如果收发端建立了时间同步,那么可以通过测量信号发送和接收的时间差来估计收发端的距离,亦即时间差乘以电磁波传播速率等于距离,或者接收节点收到信号之后返回一个响应,发送节点根据发送和收到响应的时间差,减去接收节点的处理时间,乘以电磁波传播速率,就等于往返的距离,即收发端距离的两倍。如果根据信号强度来估计距离,一般是建立信道模型,即距离跟信号强度衰减的关系,根据收发信号强度差来计算距离。比如常用的对数信道模型,PL=P0+10n*lgd,其中PL是信号强度衰减值,即接收能量跟发送能量的差值,P0是已知参考距离的衰减值,n是衰减指数,d是距离。当接收到锚节点信号之后,就可以得出衰减值PL,把PL和预先测量得到的信道模型参数P0、n等代入公式,就可以求出估计的距离d=10(PL-P0)/10n。
由于受到周围环境的各种因素影响,无线信道随着时间、频率、空间等因素的变化而变化,定位所根据的信道模型只是根据测量所得到的,本身带有一定的误差,而且实际只能表示一个平均的情况,比如即使对于相同的发送和接收节点,在同一个位置,接收信号在不同的时间内信号强度也会不相同,或者在同一个时间,发送节点相同,接收节点跟发送节点距离相等,但是位置不同,其接收信号也会有差异。由于周围环境变化不易测量而且难以预知,很难给出针对特定时间和位置的信道模型。比如对数信道模型公式此时可以表达为PL=P0+10n*lgd+X。这里X是一个随机变量,一般服从高斯分布,因此接收信号的衰减PL也是一个随机变量,不同的时间、不同的位置可能都有不同的值,而且难以预测,只能知道其变化的统计特征。对于基于时间的测距方法,也有可能出现类似的情况,因为理想的情况下电磁波会沿最短的直射径从发送节点到达接收节点,但无线传播环境往往很复杂,由于障碍物对电磁波的反射,有的电磁波会沿着更长的反射径到达接收节点,由于路径更长,经历的时间会更长,这样在接收节点会在不同的时间收到不同的电磁波分量,而接收节点往往会判决最强的分量所在的位置为接收的时间,因此在反射径能量较强的情况下,判决的时间比实际直射径的时间更长。由于环境的变化导致接收信号的时延特性是随机变化的,因此也有类似于前面所提到的随机变量存在,比如测量的距离R=R0+Z,R0是平均距离,Z是一个随机变量。
上述所提到的信道模型其实是对定位环境的信道描述,上述信道模型公式只是一个常用的模型表达式,实际上还有很多其它的模型表达式,比如多项式模型:PL=A0+A1*d+...+Am*dm。这些模型是通过对定位环境的信道进行测量,无论是预先的测量还是定位同时实时的测量,都是根据测量数据计算归纳出来的。基于信号强度或基于信号传播时间的方法都有对应的信道模型,但无论是哪种信道模型,由于无线信道不确定性的普遍存在,随机变量成分在每次定位过程中都会一直存在。
在现有技术中,各种定位方法在运算的过程中都没有考虑随机变量成分的影响,只是在定位结果出来后再进行修正,定位效果很不理想。因为用于定位运算的位置参数参杂有随机变量成分,而在定位运算的过程中随机变量成分会被指数或对数等运算放大,所得到的定位结果和实际的位置偏差太大,即使对定位结果进行修正,改善也不大;而且,若遇到信道变化剧烈的情况,受到的影响更严重,定位的精度性能更差。
以多边形测距算法为例说明,假设有三个锚节点,坐标分别为:(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3);而用户终端的坐标为:(x,y),经过测量接收信号强度估计的用户终端到三个锚节点的距离分别为d1,d2,d3,于是有(x-xi)2+(y-yi)2=di2,其中i=1,2或3。理想情况下,用户终端位于以各锚节点为圆心,半径为估计距离di的圆周上,三个锚节点的圆周应该交于一个点,而这个点就是用户终端所在的位置。但由于随机变量的存在,距离估计di有较大的偏差,导致各圆的圆周不相交于一点,现有技术的做法是将用户终端的所设的坐标(x,y)跟三个圆周的距离估计di组成联合表达式取最小值,如三个圆两两相交,那么估计的位置就会取三个圆两两相交区域内的某一点。而由于在定位运算的过程中误差被放大,用户终端的实际坐标点可能不在该三个圆两两相交的区域内,所以定位的平均误差和最大误差比较大,定位效果不佳。
发明内容
本发明实施例提供了一种定位修正方法、相关装置以及***,用于在定位运算过程中通过修正与用户终端位置相关的变量来提高用户终端的定位精度。
本发明提供的定位修正方法,包括:获取m个位置参数,所述位置参数为定位算法中与用户终端的坐标位置相关的一个变量,所述m为大于1的整数;根据所述定位算法以及所述位置参数确定所述用户终端的定位误差的表达式;获取所述用户终端的信道特征,根据所述信道特征分别确定所述m个位置参数对应的第一权重;根据预置准则使用所述第一权重和所述表达式对所述用户终端的定位误差进行统计求和,并利用所述统计求和的函数计算所述位置参数的修正值,所述预置准则为根据所述用户终端对定位误差的需求而设定的准则;向定位终端提供所述修正值,使得定位终端使用所述修正值调整相应的位置参数,并根据调整后的位置参数以及所述定位算法对所述用户终端进行定位。
本发明提供的定位修正方法,包括:根据预置的定位算法获取位置参数,所述位置参数为所述定位算法中与用户终端的坐标位置相关的一个变量;获取所述位置参数对应的修正值;使用所述修正值以及预置的修正函数调整所述位置参数,得到修正位置参数;使用所述修正位置参数以及所述定位算法对所述用户终端进行定位。
本发明提供的修正值计算装置,包括:参数获取单元,用于获取m个位置参数,所述位置参数为定位算法中与用户终端的坐标位置相关的一个变量,所述m为大于1的整数;确定单元,用于根据所述定位算法以及所述位置参数确定所述用户终端的定位误差的表达式;第一权重确定单元,用于获取所述用户终端的信道特征,根据所述信道特征分别确定所述m个位置参数对应的第一权重;计算单元,用于根据预置准则使用所述第一权重和所述表达式对所述用户终端的定位误差进行统计求和,并利用所述统计求和的函数计算所述位置参数的修正值,所述预置准则为根据所述用户终端对定位误差的需求而设定的准则;提供单元,用于向定位终端提供所述修正值,使得定位终端使用所述修正值调整相应的位置参数,并根据调整后的位置参数以及所述定位算法对所述用户终端进行定位。
本发明提供的定位终端,包括:第一获取单元,用于根据预置的定位算法获取位置参数,所述位置参数为所述定位算法中与用户终端的坐标位置相关的一个变量;第二获取单元,用于获取所述位置参数对应的修正值;修正单元,用于使用所述修正值以及预置的修正函数调整所述位置参数,得到修正位置参数;定位单元,用于使用所述修正位置参数以及所述定位算法对所述用户终端坐标进行定位。
本发明提供的定位修正***,包括:修正值计算装置、定位终端以及锚节点;所述修正值计算装置,用于获取m个位置参数,所述位置参数为定位算法中与用户终端的坐标位置相关的一个变量,所述m为大于1的整数;根据所述定位算法以及所述位置参数确定所述用户终端的定位误差的表达式;获取所述用户终端的信道特征,根据所述信道特征分别确定所述m个位置参数对应的第一权重;根据预置准则使用所述第一权重和所述表达式对所述用户终端的定位误差进行统计求和,并利用所述统计求和的函数计算所述位置参数的修正值,所述预置准则为根据所述用户终端对定位误差的需求而设定的准则;向定位终端提供所述修正值,使得定位终端使用所述修正值调整相应的位置参数,并根据调整后的位置参数以及所述定位算法对用户终端进行定位;所述定位终端,用于根据预置的定位算法获取位置参数,所述位置参数为所述定位算法中与用户终端的坐标位置相关的一个变量;向修正值计算装置发送查询消息,所述查询消息用于查询所述位置参数对应的修正值;接收修正值计算装置发送的所述位置参数对应的修正值;使用所述修正值以及预置的修正函数调整所述位置参数,得到修正位置参数;使用所述修正位置参数以及所述定位算法对所述用户终端进行定位;所述锚节点,用于向所述定位终端以及修正值计算装置提供位置参数。
本发明提供的定位修正***,包括:定位终端和锚节点;所述定位终端,用于获取m个位置参数,所述位置参数为定位算法中与用户终端的坐标位置相关的一个变量,所述m为大于1的整数;根据所述定位算法以及所述位置参数确定所述用户终端的定位误差的表达式;获取所述用户终端的信道特征,根据所述信道特征分别确定所述m个位置参数对应的第一权重;根据预置准则使用所述第一权重和所述表达式对所述用户终端的定位误差进行统计求和,并利用所述统计求和的函数计算所述位置参数的修正值;根据预置的定位算法从锚节点中获取位置参数;使用所述修正值以及预置的修正函数调整所述位置参数,得到修正位置参数;使用所述修正位置参数以及所述定位算法对所述用户终端进行定位;所述锚节点,用于向所述定位终端提供所述位置参数。
从以上技术方案可以看出,本发明实施例具有以下优点:本发明通过对用户终端的信道特征进行统计测量,根据统计测量的结果对每个位置参数所对应的定位误差进行加权求和,得到与修正值相关的求和函数;再通过该函数求得位置参数对应的修正值,并使用该修正值对相应的位置参数进行调整;由于在统计测量的过程中考虑到了不同时段、不同位置的信道特征,等于说该修正值的计算也考虑到了信道变化的特征,根据该修正值调整的位置参数更接近于标准值,从而使得使用修正后的位置参数进行的定位运算更加精确。
附图说明
图1是本发明实施例中定位修正方法的一个流程示意图;
图2是本发明实施例中定位修正方法的另一个流程示意图;
图3是本发明实施例中定位修正方法的另一个流程示意图;
图4是本发明实施例中修正值计算装置的逻辑结构示意图;
图5是本发明实施例中定位终端的逻辑结构示意图;
图6是本发明实施例中定位修正***的一个逻辑结构示意图;
图7是本发明实施例中定位修正***的另一个逻辑结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种定位修正方法、相关装置以及***,用于在定位运算过程中通过修正与用户终端位置相关的变量来提高用户终端的定位精度。
请参阅图1,本发明实施例中定位修正方法的一个实施例包括:
101、获取位置参数;
修正值计算装置获取m个位置参数,该位置参数为定位算法中与用户终端的坐标位置相关的一个变量,m为大于1的整数。
位置参数是根据定位终端预置的定位算法决定的,在该位置参数对应的算法中,若用户终端的坐标位置发生改变,则该位置参数也相应的发生改变。该定位算法可以包括:多边形测距算法、多边形质心算法、广告牌算法、质心算法以及模式匹配算法等;对于不同的定位算法可能使用不同的位置参数,如多边形测距算法是根据信号衰弱强度测算距离的,则多边形测距算法对应的位置参数就为信号衰弱强度,修正值计算装置获取的就是m个信号衰弱强度;若某一算法是通过收发信号的时间差来测算距离的,则该算法的位置参数就为时间差。
位置参数一般是由锚节点与用户终端之间进行信号交互后测算得到的,该m个位置参数可以由同一个锚节点与用户终端分别进行m次信号交互测算得到,也可以由不同的锚节点与用户终端分别进行m次信号交互测算得到,这m次信号交互具体是抽样同一个锚节点,还是抽样不同的锚节点需要根据实际信道的环境以及定位算法而定,具体此处不作限定。
102、确定定位误差;
修正值计算装置根据定位算法以及位置参数确定用户终端的定位误差的表达式,该定位误差可以表示用户终端的实际坐标与测算坐标的差值。
由于修正值计算装置可以通过预置的定位算法以及其对应的位置参数(未修正之前)进行用户终端的初次定位,故修正值计算装置可以通过演算得到用户终端进行初次定位的坐标表达式,然后设用户终端的实际坐标为未知数,结合该初次定位的坐标表达式以及该用户终端的实际坐标得到定位误差的表达式,该定位误差的表达式即用户终端的实际坐标与测算坐标的差值表达式。
103、确定第一权重;
修正值计算装置获取用户终端的信道特征,根据该信道特征分别确定所述m个位置参数对应的第一权重,该用户终端的信道特征为本发明定位装置的定位区域内的信道特征。
由于受到周围环境的各种因素影响,无线信道的环境随着时间、频率、空间等信道特征的变化而变化,而各种定位运算所需要的位置参数都会受到上述各种信道特征所影响,且定位运算所运用的信道模型也是通过测量信道特征得到的,信道模型的本身就带有一定的误差,即使对于相同的发送和接收节点,在同一个位置,接收信号在不同的时间内信号强度也会不相同,或者在同一个时间,发送节点相同,接收节点跟发送节点距离相等,但是位置不同,所接收到的信号也会有差异;故而,上述的位置参数是一种随机变量,直接使用这种随机变量进行定位运算会产生很大的误差。但是,位置参数这种随机变量可以通过统计得到其变化特征的,因此,本发明通过多次检测用户终端所在环境的信道特征,统计得到同一个时段内,同一个位置参数的在不同锚节点、不同时间或不同空间的情况下分布特征,再根据全局位置参数的分布特征确定该m个位置参数所对应的第一权重。具体检测信道特征的过程可以由修正值计算装置来完成,也可以由其他服务器来完成,具体此处不作限定。
104、计算位置参数的修正值;
修正值计算装置根据预置准则使用第一权重和定位误差的表达式对用户终端的定位误差进行统计求和,并利用该统计求和的函数计算位置参数的修正值。
预置准则为根据用户终端对定位误差的需求而设定的准则,用户终端对定位误差的需求可以为使得定位误差为平均定位误差的最小值,也可以为使得定位误差的最大值不超过某一阈值,在实际应用中,用户终端对定位误差还可以有其它的需求,此处具体不作限定。
若用户终端对定位误差的需求为使得定位误差接***均定位误差的最小值,则预置准则为平均定位误差最小,因此,相应的修正值计算装置就会使用第一权重和定位误差的表达式进行平均定位误差的统计求和,然后在平均定位误差最小的条件下求位置参数的修正值。
该位置参数的修正值可以只有一个,即所有位置参数使用同一个修正值;也可以有L个,L小于或等于锚节点的个数,即一个锚节点测算出来的位置参数使用一个相应的修正值。在计算修正值的过程中,由于全局考虑了各个锚节点与用户终端之间的信道特点,所以可以对各个位置参数使用同一个修正值;但是,对于每个锚节点而言,信道环境还是有所差异的,因此,如果想达到更优的修正效果,可以为每一个锚节点计算出一个修正值,不过计算多个修正值是一个求偏导的过程,计算量较大;所以具体计算一个修正值还是L个修正值取决与实际的精度需求以及硬件设备的条件,此处不作限定。
105、向定位终端提供修正值。
修正值计算装置向定位终端提供上述求得的修正值,使得定位终端使用该修正值调整相应的位置参数,并根据调整后的位置参数以及该定位算法对用户终端进行定位。
需要说明的是,在实际应用中,由于修正值的计算量比较大,故修正值计算装置可以为一个独立的物理设备(如:服务器);若考虑到网络设备的布局方便,修正值计算装置也可以与定位终端集成在同一个物理设备中;还可以由某一个锚节点完成修正值计算装置的功能,然后把计算得到的修正值广播到附近的锚节点,各个锚节点再把修正后的位置参数发送给定位终端进行运算。而定位终端可以为一个独立的物理设备(如:服务器),或用户终端集成定位终端的功能,由用户终端接收各个锚节点发送的位置参数进行定位计算。具体各个终端的功能分配可以根据实际的网络布局而定,此处不作限定。
本发明通过对用户终端的信道特征进行统计测量,根据统计测量的结果对每个位置参数所对应的定位误差进行加权求和,得到与修正值相关的求和函数;再通过该函数求得位置参数对应的修正值,并使用该修正值对相应的位置参数进行调整;由于在统计测量的过程中考虑到了不同时段、不同位置的信道特征,等于说该修正值的计算也考虑到了信道变化的特征,根据该修正值调整的位置参数更接近于标准值,从而使得使用修正后的位置参数进行的定位运算更加精确。
在实际的应用中,用户终端的空间分布有具有一定的特征,若在修正计算中再加上用户终端的空间分布特征,则修正的效果会更加有效,请参阅图2本发明实施例中定位修正方法的另一个实施例包括:
201、获取位置参数;
本实施例中的201的内容与前述图1所示的实施例中101的内容相同,此处不再赘述。
202、确定定位误差的表达式;
修正值计算装置根据定位算法以及位置参数确定用户终端的定位误差的表达式,该定位误差可以为用户终端的实际坐标与测算坐标的差值。
由于修正值计算装置可以通过预置的定位算法以及其对应的位置参数(未修正之前)进行用户终端的初次定位,故修正值计算装置可以通过演算得到用户终端进行初次定位的坐标表达式,然后预设用户终端的实际坐标,结合该初次定位的坐标表达式以及该预设的实际坐标得到定位误差的表达式,该定位误差的表达式即用户终端的实际坐标与测算坐标的差值表达式。
例如预置准则为平均定位误差最小的平面坐标定位:设Xi为位置参数,设x和y分别为用户终端的实际坐标值,g(Xi)为通过位置参数和定位算法求出的x轴的坐标表达式,h(Xi)为通过位置参数和定位算法求出的y轴的坐标表达式,则定位误差的表达式为:
203、确定第一权重;
修正值计算装置获取用户终端的信道特征,根据该信道特征分别确定所述m个位置参数对应的第一权重,该用户终端的信道特征为本发明定位装置的定位区域内的信道特征。
由于位置参数是一个基于信道环境的随机变量,而该位置参数的随机变量成分通常是一个均值为零的随机变量,即每次独立的估测值有时候偏大,有时候偏小,在有的情况下,随机变量成分的均值不为零,此时实际上存在一个确定的偏差,比如由于接收节点(如用户终端)本身对信号的屏蔽,造成衰减比估计的更大,对于这种偏差,或者通过预先测量可以得知,或者通过其它方法消除其影响。在去掉确定偏差影响的情况下,剩下的部分就是零均值的随机变量,而本发明就是基于这样随机变量的均值为零的环境进行权值分配的。具体的,可以将表示该位置参数的变化规律的m个第一权重统一设置成一个概率密度函数,第一权重的概率密度函数一般是服从正态分布的。
204、确定第二权重;
修正值计算装置获取用户终端在定位区域内各个坐标位置的出现频率,并根据该各个坐标位置的出现频率确定各个坐标位置对应的第二权重。
在理想场景下,位置坐标在定位区域内可看作是均匀分布的,即用户终端以相同的概率出现在平面内任何一个位置;而在实际的场景当中,如果有些地方存在障碍物,那么这些地方的位置坐标概率密度可能会比较低,此时就不属于均匀分布的情况,等于说上述定位误差发生地点的分布也是具有一定的规律的,我们可以通过在一段时间内对用户终端的定位检测,得到用户终端在定位区域内各个坐标位置的出现频率,然后根据该频率确定各个坐标位置对应的第二权重。具体的,可以将表示用户终端坐标分布的第二权重统一设置成一个相应的概率密度函数。具体用户坐标位置的检测过程可以由修正值计算装置来完成,也可以由其他服务器来完成,具体此处不作限定。
205、计算位置参数的修正值;
若修正值计算装置本地对修正值的计算所预置的准则为平均定位误差最小,则修正值计算装置根据第一权重、第二权重以及定位误差的表达式进行平均定位误差的统计求和。
具体修正值的计算过程可以为:使用上述定位误差的表达式、第一权重的概率密度函数以及第二权重的概率密度函数构造一个求平均定位误差的函数,该函数是对定位误差的一个加权平均;在得到平均定位误差的函数后,根据预定准则使用该方程进行修正值的计算,具体为:对该函数进行求导,且导数为零,根据该导数为零的方程求解出相应的修正值。
若该定位算法应用于平面定位,则构造出的函数如下所示:
其中Y为修正值,Q(Y)为平均误差的计算函数,X1~Xm分别为m个位置参数,x和y分别为用户终端在x轴和y轴上的实际坐标值,g(X1,X2...Xm,Y)和h(X1,X2...Xm,Y)分别为用户终端在x轴和y轴上使用m个位置参数进行定位的坐标值,Pi(Xi)为第一权重的概率密度,K(x,y)为平面坐标上第二权重的概率密度。
若该定位算法应用于N维平面的定位,且统一使用一个修正值对所有位置参数进行修正,则构造出的函数如公式一所示:
对定位空间进一步的推广,对于N维空间η定位(N维空间η的具体物理含义由实际情况决定,比如可以把房间号作为其中一个维度,时间也作为其中一个维度)。Y为修正值,Q(Y)为平均误差的计算函数,X1~Xm分别为m个位置参数,x和y分别为用户终端在x轴和y轴上的实际坐标值,N维空间的坐标为(x1,x2,...,xN),xi为该用户终端在N维空间上任一维度的实际坐标值,K(x1,x2,...,xN)为N维空间上第二权重的概率密度(即用户终端在该N维空间分布的概率密度),Pi(Xi)为第一权重的概率密度,gi(X1,X2...Xm,Y)为该用户终端在N维空间上使用m个位置参数进行定位的坐标值。
若该定位算法应用于N维平面的定位,且使用L个修正值分别对各个位置参数进行修正,则构造出的函数如公式二所示:
Y1~YL分别为L个修正值。
在对位置参数进行修正的时候,根据对应的锚节点或锚节点组,采取不同的修正值,甚至相应的每个修正值采用不同的修正函数,即使得位置参数X修正为X’=fi(X,Yj),其中i=1,2,...,M,j=1,2,...,L,一共有M个修正函数和L个修正值参数。修正函数的选择对最终结果的影响其实不大,所以可以根据计算复杂度来选取,选择最简单的修正函数,当然通常可以取相同的函数,而两个锚节点是否取相同的修正值参数可以根据计算复杂度和锚节点所处的环境来决定,比如如果认为两个锚节点的位置差不多,可以认为环境基本相同,取相同的修正值参数,如果不确定,也可以取不同的修正值,但还要考虑计算复杂度,因为计算量可能随参数个数迅速增长。
由于不同的预置准则对应不同的用户需求,相应的修正值的计算方法也会有所不同;若定位应用于用户终端的跟踪(用户需求),则修正值的计算需要降低估计位置的跳变。因此,需要定位的误差最小,构造的统计求和函数是为了计算定位误差的方差,然后在满足该方差最小的情况下计算修正值,函数表达式如下所示:
206、向定位终端提供修正值。
本实施例中的206的内容与前述图1所示的实施例中105的内容相同,此处不再赘述。
为了便于理解,下面以平面定位的应用场景对上述的实施例中的定位修正方法再进行详细描述,具体为:
一、统一使用一个修正值的修正;
假设用户终端的定位基于多边形测距算法。为了简便说明,假设本次修正值计算是从每个锚节点中获取一个位置参数,设锚节点的坐标为(xi,yi),其中i=1,2,...,m,即一共有m个锚节点;修正值的计算装置可以从各个锚节点中获取每个锚节点的坐标值,因此各个锚节点的坐标值是已知的。
设用户终端的坐标为(x,y),用户终端的坐标一开始是未知的。多边形测距算法的测距基于信号强度,则确定此次定位运算的位置参数为信号衰弱强度,测距采取对数信道模型,即信号衰弱强度PL=P0+10nlgd;其中P0和n分别为已知参考距离的衰减值和衰减指数,这两个都是信道模型参数;d为两信号收发节点之间的估测距离。在实际应用中,各个锚节点会周期性向附近的锚节点广播自身的坐标、发射功率等信息,当一个锚节点收到其它锚节点广播的信息时,可以根据本地的坐标和发送锚节点的坐标计算出两个节点之间的距离,并且计算出发射功率和接收功率之间的差值,即信号衰弱强度,或者计算出收发时间差,然后把这些简单计算的信息发送给服务器,也可以不经过计算直接发送给服务器,由服务器完成信道模型参数的计算,且建立这个定位区域的信道模型。该服务器可以是定位终端或修正值计算装置,在本发明实施例中,假设该服务器为定位终端,且该定位终端集成了修正值计算装置的功能。
定位终端在建立了信道模型之后,把测算得到的信道模型参数发送给每个锚节点。其中,每个锚节点都可以有自己对应的一个信道模型参数,或所有的锚节点使用相同的信道模型参数,具体此处不作限定,在本发明实施例中,设各个锚节点都有对应的信道模型参数,第i锚节点对应的信道模型参数为P0i、ni。
在定位终端进行定位的时候,定位终端收到从各个锚节点发送而来的定位消息,并分别根据该定位消息收发时的信号强度计算出各个锚节点对应的信号衰弱强度,设从第i个锚节点发送的信号衰弱强度为PLi,那么根据信道模型公式有:PLi=P0i+10ni*lgdi。
如果要引入修正值,则需要确定修正函数。修正函数的选择可以考虑计算方便、或修正精确度等因素,在本发明实施例中,位置参数为信号衰弱强度,为了方便计算,选择的修正函数为:f(PLi)=PLi+Y,其中,Y为修正函数的修正值。那么在引入修正值Y和随机变量成分Zi之后,上式改为:PLi=P0i+10ni*lgdi+Y+Zi,那么用户终端与锚节点的估测距离为方程一:di=10(PLi-P0i-Y-Zi)/10ni。同时,根据两点之间的距离有方程二:(x-xi)2+(y-yi)2=di2,由于多边形测距算法是通过多个锚节点的坐标以及锚节点到用户终端的距离进行用户终端坐标的定位,故通过将多组锚节点的坐标代入方程二可以得到用户终端的坐标值表达式,具体如下所示:
为了表述方便,设Ai=2(xj-xi),Bi=2(yj-yi),Ci=xi2-xj2+yi2-yj2-di2+dj2,D=∑Ai2,E=∑Ai*Bi,F=∑Ai*Ci,H=∑Bi2,J=∑Bi*Ci,其中,j=i+1,i=1,2,...,m,di为第i个锚节点到用户终端的估测距离,上述的参数Ai、Bi、Ci、D、E、F、H以及J纯属数学表达式,并无实际的物理含义,仅为了避免公式的表达累赘。
根据最小均方误差准则,使用方程二以及多边形测距算法可以计算得到用户终端的坐标值表达式为:x=((FH-EJ)/(E2-DH),y=(DJ-EF)/(E2-DH));从上述x和y的表达式可以看出,用户终端估计的位置坐标是包含修正值Y以及m个PLi的随机变量成分Zi的函数表达式,其中PLi的随机变量成分Zi可以通过信道特征的检测得到其变化规律,该变化规律通常遵循零均值的高斯分布,即PLi的概率密度函数为:正态分布的概率密度函数,该概率密度函数的均方差σ可以由服务器统计各信道测量数据得出;而用户终端的坐标值(x,y)也可以通过对用户特征的检测得到第二权重的概率密度函数K(x,y),K(x,y)的概率密度一般符合均匀分布的。
假设修正值计算的预定准则为平均定位误差最小,将方程一、x和y的表达式、以及概率密度函数Pi(X)和K(x,y)代入如下公式中计算
其中,X1为PLi,函数g(X1,X2,...,Xm,Y)=(FH-EJ)/(E2-DH),h(X1,X2,...,Xm,Y)=(DJ-EF)/(E2-DH),而PLi的概率密度函数为:正态分布的概率密度函数。然后对各个表达式代入后的公式进行求导,且令函数Q(Y)的导数为零,求解出满足该平均定位误差方程Q’(Y)=0的修正值Y。
原来锚节点与用户终端之间的位置估计公式中作为中间结果的测量距离di=10(PLi-P0i)/10ni,修正之后变为di=10(PLi-P0i-Y)/10ni。在本发明实施例中,会对每个锚节点的到用户终端的测量距离进行修正,在修正的过程中,某些锚节点所测算的距离误差可能会被放大,不过,由于通过对实际场景的测算可以得到:在大部分情况下距离误差还是被缩小的;故使用全局的多个锚节点的测算结果进行的定位计算,其定位结果的误差在平均的情况下还是会被缩小的。
二、使用多个修正值的修正;
假设用户终端的定位也是基于多边形测距算法。本次修正值计算是从每个锚节点中获取一个位置参数,设锚节点的坐标为(xi,yi),其中i=1,2,...,m,即一共有m个锚节点;修正值的计算装置可以从各个锚节点中获取每个锚节点的坐标值,因此锚节点的坐标值是已知的。
设用户终端的坐标为(x,y),用户终端的坐标一开始是未知的。多边形测距算法的的位置参数为信号衰弱强度,测距采取对数信道模型,即信号衰弱强度PL=P0+10nlgd;其中P0和n分别为已知参考距离的衰减值和衰减指数,这两个都是信道模型参数;d为两信号收发节点之间的估测距离。
假设对m个锚节点分别使用m个修正值进行修正,锚节点i的修正值参数为Yi。根据信道模型,接收到来自锚节点i的信号衰落为PLi=P0i+10ni*lgdi+Yi+Zi,那么用户终端与锚节点的估测距离为方程三:di=10(PLi-P0i-Yi-Zi)/10ni,计算得到用户终端的坐标值表达式为:x=((FH-EJ)/(E2-DH),y=(DJ-EF)/(E2-DH));将方程三代人x和y的表达式后,可以看到用户终端估计的位置坐标是m个包含PLi的随机变量成分Zi以及m个修正值Yi,一共2m个变量的函数表达式。
假设修正值计算的预定准则为平均定位误差最小,将方程三、x和y的表达式、以及概率密度函数Pi(X)和K(x,y)代入如下公式:
就可以得出修正值跟平均定位误差的关系Q(Y1,Y2,...,Ym),其中,L=m,函数g(X1,X2,...,Xm,Y1,Y2,...,Ym)=(FH-EJ)/(E2-DH),h(X1,X2,...,Xm,Y1,Y2,...,Ym)=(DJ-EF)/(E2-DH)。
然后,且令函数Q(Y1,Y2,...,Ym)的偏导数为零,通过求偏导计算出m个修正值,得到使得平均定位误差最小的修正值序列{Y1,Y2,...,Ym}。原来锚节点与用户终端之间的位置估计公式中作为中间结果的测量距离di=10(PLi-P0i)/10ni,修正之后变为di=10(PLi-P0i-Yi-Zi)/10ni。这种方法由于不同的锚节点可能对应不同的修正值,所以在向定位终端发送修正值的时候,可能需要携带锚节点的信息,每个锚节点信息之后添加若干个定位算法指示及对应的修正值。
在上述实施例中,若修正值的个数小于锚节点的个数,则可以判断各个锚节点的信道特征,信道特征相似的锚节点使用相同的修正值对该锚节点测算的位置参数进行修正;若所设定的修正值的个数不足以区分锚节点的信道特征,也可以随机使用L个修正值对m个锚节点对应的位置参数进行修正(L小于m),其修正结果也会优于统一使用一个修正值进行修正的情况。
在上述具体例子的说明当中,修正函数是基于f(PLi)=PLi+Y,但实际上修正函数也可以取其它的函数,比如f(PLi)=PLi/Y,其计算修正值的方法同样遵循前面所述的方法,但计算出来的修正值大小可能不一样,实际当中可以根据计算复杂度来灵活选择修正函数。
上面仅以一些例子对本发明实施例中的应用场景进行了说明,可以理解的是,在实际应用中,还可以有更多的应用场景,具体此处不作限定。
上述是从修正值计算装置的角度对本发明实施例中的定位修正方法进行的描述,下面从定位终端的角度对本发明实施例中的定位修正方法进行描述,请参阅图3,本发明实施例中的定位修正方法另一实施例包括:
301、获取定位算法的位置参数;
定位装置根据预置的定位算法获取位置参数,该位置参数为该定位算法中与用户终端的坐标位置相关的一个变量,该位置参数一般是由锚节点与用户终端之间进行信号交互后测算得到的,每个位置参数都只对应一个锚节点。
位置参数是根据定位终端预置的定位算法决定的,在该位置参数对应的算法中,若用户终端的坐标位置发生改变,则该位置参数也相应的发生改变。该定位算法可以包括:多边形测距算法、多边形质心算法、广告牌算法、质心算法以及模式匹配算法等;对于不同的定位算法可能使用不同的位置参数,如多边形测距算法是根据信号衰弱强度测算距离的,则多边形测距算法对应的位置参数就为信号衰弱强度,定位终端获取的就是用户终端与锚节点之间信号传输的信号衰弱强度;若某一算法是通过收发信号的时间差来测算距离的,则该算法的位置参数就为时间差。
302、获取修正值;
定位装置获取上述位置参数对应的修正值。可选的,上述定位装置获取修正值可以包括两种情况:
一、若定位装置集成了修正值计算的功能,则获取修正值的具体步骤即为进行修正值的计算,具体的计算过程可以为:获取m个位置参数,m为大于1的整数;根据定位算法以及位置参数确定用户终端的定位误差的表达式,该定位误差可以为用户终端的实际坐标与测算坐标的差值;获取用户终端的信道特征,根据该信道特征分别确定所述m个位置参数对应的第一权重,该用户终端的信道特征为本发明定位装置的定位区域内的信道特征;根据预置准则使用第一权重和定位误差的表达式对用户终端的定位误差进行统计求和,并利用该统计求和的函数计算位置参数的修正值。
二、若定位装置和修正值计算装置分别为两个相互独立的服务器,则定位装置可以向修正值计算装置发送查询消息,该查询消息用于查询该位置参数对应的修正值,再接收修正值计算装置返回的相应位置参数的修正值;也可以直接由修正值计算装主动向定位装置发送相应位置参数的修正值。
由于在本发明实施例中,定位装置可以对所有锚节点测算得到的位置参数统一使用一个相同的修正值,而不同锚节点测算得到的位置参数也可以使用不同的修正值,故本发明可以获取一个修正值,也可以获取一个修正值序列,该修正值序列中包含多个符合预置准则的修正值。
303、调整位置参数;
定位终端使用上述修正值以及预置的修正函数调整定位算法中所需要用到的位置参数,得到修正位置参数。
该预置的修正函数可以为f(Xi)=Xi+Y(Xi为位置参数,Y为修正值),也可以为f(Xi)=Xi/Y,还可以是其它的形式函数Xi’=f(Xi,Y),具体此处不作限定。该修正函数需要与修正值计算所使用的修正函数一致。具体的,若获取的修正值只有一个,则统一使用一个修正值对各个位置参数进行修正;若获取的修正值有多个,则随机使用多个修正值对各个位置参数进行修正。
304、进行用户终端的定位。
定位终端使用修正位置参数以及定位算法对用户终端进行定位。
定位终端将上述得到的修正位置参数代入本地预置的定位算法进行定位计算,最终确定该用户终端的坐标位置。
本发明实施例中的定位修正方法与现有技术的区别在于:本发明在进行定位计算的过程中就考虑到了位置参数是一个随机变量,即该位置参数中包含随机变量成分,因此,在使用该位置参数进行定位计算之前,就根据该位置参数的变化特征对该位置参数进行修正,避免了在定位计算中对该位置参数中的随机变量成分进行放大,从而也避免了最终的定位结果产生较大误差的情况。
下面对用于执行上述定位修正方法的本发明修正值计算装置进行说明,其逻辑结构请参考图4,本发明实施例中修正值计算装置的一个实施例包括:
参数获取单元401,用于获取m个位置参数,该位置参数为定位算法中与用户终端的坐标位置相关的一个变量,m为大于1的整数;
确定单元402,用于根据该定位算法以及该位置参数确定该用户终端的定位误差;
第一权重确定单元403,用于获取该用户终端的信道特征,根据该信道特征分别确定m个位置参数对应的第一权重;
计算单元404,用于根据预置准则使用第一权重和定位误差的表达式对用户终端的定位误差进行统计求和,并利用该统计求和的函数计算位置参数的修正值,该预置准则为根据该用户终端对定位误差的需求而设定的准则;
提供单元405,用于向定位终端提供修正值,使得定位终端使用该修正值调整相应的位置参数,并根据调整后的位置参数以及定位算法对用户终端进行定位。
本发明实施例中的修正值计算装置还可以进一步包括:
第二权重确定单元406,用于获取用户终端在定位区域内各个坐标位置的出现频率,并根据各个坐标位置的出现频率确定各个坐标位置对应的第二权重。
本发明实施例修正值计算装置中各个单元具体的交互过程如下:
当触发修正值的计算时,参数获取单元401获取m个位置参数,该位置参数为定位算法中与用户终端的坐标位置相关的一个变量,m为大于1的整数。位置参数一般是由锚节点与用户终端之间进行信号交互后测算得到,在该位置参数对应的算法中,若用户终端的坐标位置发生改变,则该位置参数也相应的发生改变。该定位算法可以包括:多边形测距算法、多边形质心算法、广告牌算法、质心算法以及模式匹配算法等;对于不同的定位算法可能使用不同的位置参数,如多边形测距算法是根据信号衰弱强度测算距离的,则多边形测距算法对应的位置参数就为信号衰弱强度。
在获取到位置参数后,确定单元401首先根据预置的定位算法以及其对应的位置参数(未修正之前)进行用户终端的初次定位,通过演算得到用户终端进行初次定位的坐标表达式,然后预设用户终端的实际坐标,结合该初次定位的坐标表达式以及该预设的实际坐标得到定位误差的表达式,该定位误差的表达式即用户终端的实际坐标与测算坐标的差值表达式。
由于通过m个位置参数可以相应计算得到m个定位误差,而每个定位误差都发生在某个信道环境的某一个时段中,第一权重确定单元403可以通过获取用户终端的信道特征,得到定位区域内的信道环境的变化规律,然后根据该信道环境的变化规律确定所述m个位置参数对应的第一权重,该第一权重可以根据其规律变化设置成一个相应的概率密度函数,第一权重的概率密度函数一般是服从正态分布的。
在理想场景下,位置坐标在定位区域内可看作是均匀分布的,即用户终端以相同的概率出现在平面内任何一个位置;而在实际的场景当中,如果有些地方存在障碍物,那么这些地方的位置坐标概率密度可能会比较低,此时就不属于均匀分布的情况,等于说上述定位误差发生地点的分布也是具有一定的规律的,第二权重确定单元406通过在一段时间内对用户终端的定位检测(定位检测的过程可以由其它的服务器完成),得到用户终端在定位区域内各个坐标位置的出现频率,然后根据该频率确定各个坐标位置的第二权重,同样的该坐标分布的第二权重也可以设置成一个相应的概率密度函数。
在得到了第二权重以及各个位置参数对应的第一权重后,计算单元404根据预置准则使用第一权重、第二权重以及定位误差的表达式对用户终端的定位误差进行统计求和,并利用该统计求和的函数计算位置参数的修正值。预置准则为根据用户终端对定位误差的需求而设定的准则,用户终端对定位误差的需求可以为使得定位误差接***均定位误差的最小值,也可以为使得定位误差的最大值不超过某一阈值,在实际应用中,用户终端对定位误差还可以有其它的需求,此处具体不作限定。若用户终端对定位误差的需求为使得定位误差接***均定位误差的最小值,则预置准则为平均定位误差最小,因此,相应的修正值计算装置就会根据第一权重、第二权重以及定位误差的表达式进行平均定位误差的统计求和,然后在平均定位误差最小的条件下求位置参数的修正值。
该位置参数的修正值可以只有一个,即所有位置参数使用同一个修正值;也可以有L个,L小于或等于锚节点的个数,即一个锚节点测算出来的位置参数使用一个相应的修正值。在计算修正值的过程中,由于全局考虑了各个锚节点与用户终端的信道特点,所以可以对各个位置参数使用同一个修正值;但是,对于每个锚节点而言,信道环境还是有所差异的,因此,如果想达到更优的修正效果,可以为每一个锚节点计算出一个修正值,不过计算多个修正值是一个求偏导的过程,计算量较大;所以具体计算一个修正值还是L个修正值取决与实际的精度需求以及硬件设备的条件,此处不作限定。
在得到位置参数的修正值后,提供单元405向定位终端提供上述求得的修正值,使得定位终端使用该修正值调整相应的位置参数,并根据调整后的位置参数以及上述定位算法对用户终端进行定位。
下面对用于执行上述定位修正方法的本发明定位终端进行说明,其逻辑结构请参考图5,本发明实施例中定位终端的一个实施例包括:
第一获取单元501,用于根据预置的定位算法获取位置参数,该位置参数为该定位算法中与用户终端的坐标位置相关的一个变量;
第二获取单元502,用于获取该位置参数对应的修正值;
修正单元503,用于使用该修正值以及预置的修正函数调整位置参数,得到修正位置参数;
定位单元504,用于使用该修正位置参数以及该定位算法对用户终端的坐标进行定位。
本发明实施例中的第二获取单元502可以包括:
发送模块5021,用于向修正值计算装置发送查询消息,该查询消息用于查询位置参数对应的修正值;
接收模块5022,用于接收修正值计算装置发送的位置参数对应的修正值。
本发明实施例修正值计算装置中各个单元具体的交互过程如下:
第一获取单元501根据预置的定位算法获取位置参数,该位置参数为该定位算法中与用户终端的坐标位置相关的一个变量,该位置参数一般是由锚节点与用户终端之间进行信号交互后测算得到的,每个位置参数都只对应一个锚节点。位置参数是根据定位终端预置的定位算法决定的,在该位置参数对应的算法中,若用户终端的坐标位置发生改变,则该位置参数也相应的发生改变。该定位算法可以包括:多边形测距算法、多边形质心算法、广告牌算法、质心算法以及模式匹配算法等;对于不同的定位算法可能使用不同的位置参数,如多边形测距算法是根据信号衰弱强度测算距离的,则多边形测距算法对应的位置参数就为信号衰弱强度,定位终端获取的就是用户终端与锚节点之间信号传输的信号衰弱强度;若某一算法是通过收发信号的时间差来测算距离的,则该算法的位置参数就为时间差。
在获取到位置参数以后,第二获取单元502获取上述位置参数对应的修正值。可选的,上述定位装置获取修正值可以包括两种情况:
一、若定位装置集成了修正值计算的功能,则获取修正值的具体步骤即为进行修正值的计算,具体的计算过程可以为:获取m个位置参数,m为大于1的整数;根据定位算法以及位置参数确定用户终端的定位误差的表达式,该定位误差可以为用户终端的实际坐标与测算坐标的差值;获取用户终端的信道特征,根据该信道特征分别确定所述m个位置参数对应的第一权重,该用户终端的信道特征为本发明定位装置的定位区域内的信道特征;根据预置准则使用第一权重和定位误差的表达式对用户终端的定位误差进行统计求和,并利用该统计求和的函数计算位置参数的修正值。
二、若定位装置和修正值计算装置分别为两个相互独立的服务器,则第二获取单元502的发送模块5021先向修正值计算装置发送查询消息,该查询消息用于查询该位置参数对应的修正值;再由接收模块5022接收修正值计算装置发送的相应位置参数的修正值。
在获取到位置参数以及其修正值后,修正单元503使用上述修正值以及预置的修正函数调整定位算法中所需要用到的位置参数,得到修正位置参数。该预置的修正函数可以为f(Xi)=Xi+Y(Xi为位置参数,Y为修正值),也可以为f(Xi)=Xi/Y,还可以是其它的形式函数Xi’=f(Xi,Y),具体此处不作限定。该修正函数需要与修正值计算所使用的修正函数一致。具体的,若获取的修正值只有一个,则统一使用一个修正值对各个位置参数进行修正;若获取的修正值有多个,则随机使用多个修正值对各个位置参数进行修正。
最后,定位单元504将上述得到的修正位置参数代入本地预置的定位算法进行定位计算,最终确定该用户终端的坐标位置。
下面对用于执行上述定位修正方法的本发明定位修正***进行说明,其逻辑结构请参考图6,本发明实施例中定位修正***的一个实施例包括:修正值计算装置601、定位终端602以及锚节点603;
修正值计算装置601,用于获取m个位置参数,该位置参数为定位算法中与用户终端的坐标位置相关的一个变量,m为大于1的整数;根据该定位算法以及该位置参数确定用户终端的定位误差;获取用户终端的信道特征,根据该信道特征分别确定所述m个位置参数对应的第一权重;根据预置准则使用第一权重和定位误差的表达式对用户终端的定位误差进行统计求和,并利用该统计求和的函数计算位置参数的修正值,该预置准则为根据用户终端对定位误差的需求而设定的准则;向定位终端602提供该修正值,使得定位终端602使用该修正值调整相应的位置参数,并根据调整后的位置参数以及定位算法对用户终端进行定位;
定位终端602,用于根据预置的定位算法获取位置参数,该位置参数为该定位算法中与用户终端的坐标位置相关的一个变量;向修正值计算装置601发送查询消息,该查询消息用于查询位置参数对应的修正值;接收修正值计算装置601发送的位置参数对应的修正值;使用该修正值以及预置的修正函数调整位置参数,得到修正位置参数;使用该修正位置参数以及定位算法对用户终端进行定位;
锚节点603,用于向定位终端602以及修正值计算装601置提供位置参数。
下面对用于执行上述定位修正方法的本发明另一个定位修正***进行说明,其逻辑结构请参考图7,本发明实施例中定位修正***的另一个实施例包括:定位终端701以及锚节点702;
定位终端701,用于获取m个位置参数,该位置参数为定位算法中与用户终端的坐标位置相关的一个变量,m为大于1的整数;根据该定位算法以及位置参数确定用户终端的定位误差的表达式;获取用户终端的信道特征,根据该信道特征分别确定所述m个位置参数对应的第一权重;根据预置准则对使用第一权重和定位误差的表达式对用户终端的定位误差进行统计求和,并利用该统计求和的函数计算位置参数的修正值;根据预置的定位算法从锚节点中获取位置参数;使用该修正值以及预置的修正函数调整位置参数,得到修正位置参数;使用该修正位置参数以及该定位算法对用户终端进行定位;
锚节点702,用于向定位终端701提供位置参数。
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***,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。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的***,装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,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***,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,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
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例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例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。
所述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,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明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,或者网络设备等)执行本发明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(ROM,Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明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发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (13)
1.一种定位修正方法,其特征在于,包括:
获取m个位置参数,所述位置参数为定位算法中与用户终端的坐标位置相关的一个变量,所述m为大于1的整数;
根据所述定位算法以及所述位置参数确定所述用户终端的定位误差的表达式;
获取所述用户终端的信道特征,根据所述信道特征分别确定所述m个位置参数对应的第一权重;
根据预置准则使用所述第一权重和所述表达式对所述用户终端的定位误差进行统计求和,并利用所述统计求和的函数计算所述位置参数的修正值,所述预置准则为根据所述用户终端对定位误差的需求而设定的准则;
向定位终端提供所述修正值,使得定位终端使用所述修正值调整相应的位置参数,并根据调整后的位置参数以及所述定位算法对所述用户终端进行定位。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据预置准则使用所述第一权重和所述表达式对所述用户终端的定位误差进行统计求和之前包括:
获取所述用户终端在定位区域内各个坐标位置的出现频率,并根据所述各个坐标位置的出现频率确定所述各个坐标位置对应的第二权重;
所述根据预置准则使用所述第一权重和所述表达式对所述用户终端的定位误差进行统计求和包括:
根据预置准则使用所述第一权重、第二权重以及所述表达式对所述用户终端的定位误差进行统计求和。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,若所述预置准则为平均定位误差最小,则所述根据预置准则使用所述第一权重、第二权重以及所述表达式对所述用户终端的定位误差进行统计求和包括:
使用所述第一权重、第二权重以及所述表达式进行平均定位误差的统计求和。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,若统一使用一个修正值对所有位置参数进行修正,则使用所述第一权重、第二权重以及所述表达式进行平均定位误差的统计求和,并利用所述统计求和的函数计算所述位置参数的修正值具体为:
根据所述第二权重、所述定位算法以及公式一进行所述位置参数的修正值的计算,所述定位算法为N为空间的定位算法,所述N为大于1的整数;
所述公式一为:
所述Y为修正值,所述Q(Y)为平均误差的计算函数,所述X1~Xm分别为m个位置参数,所述x和y分别为所述用户终端在x轴和y轴上的实际坐标值,所述N维空间的坐标为(x1,x2,...,xN),所述xi为所述用户终端在N维空间上任一维度的实际坐标值,所述K(x1,x2,...,xN)为N维空间上第二权重的概率密度,所述Pi(Xi)为第一权重的概率密度,所述gi(X1,X2...Xm,Y)为所述用户终端在N维空间上使用所述m个位置参数进行定位的坐标值。
6.一种定位修正方法,其特征在于,包括:
根据预置的定位算法获取位置参数,所述位置参数为所述定位算法中与用户终端的坐标位置相关的一个变量;
获取所述位置参数对应的修正值;
使用所述修正值以及预置的修正函数调整所述位置参数,得到修正位置参数;
使用所述修正位置参数以及所述定位算法对所述用户终端进行定位。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述获取位置参数对应的修正值包括:
向修正值计算装置发送查询消息,所述查询消息用于查询所述位置参数对应的修正值;
接收修正值计算装置发送的所述位置参数对应的修正值。
8.一种修正值计算装置,其特征在于,包括:
参数获取单元,用于获取m个位置参数,所述位置参数为定位算法中与用户终端的坐标位置相关的一个变量,所述m为大于1的整数;
确定单元,用于根据所述定位算法以及所述位置参数确定所述用户终端的定位误差的表达式;
第一权重确定单元,用于获取所述用户终端的信道特征,根据所述信道特征分别确定所述m个位置参数对应的第一权重;
计算单元,用于根据预置准则使用所述第一权重和所述表达式对所述用户终端的定位误差进行统计求和,并利用所述统计求和的函数计算所述位置参数的修正值,所述预置准则为根据所述用户终端对定位误差的需求而设定的准则;
提供单元,用于向定位终端提供所述修正值,使得定位终端使用所述修正值调整相应的位置参数,并根据调整后的位置参数以及所述定位算法对所述用户终端进行定位。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:
第二权重确定单元,用于获取用户终端在定位区域内各个坐标位置的出现频率,并根据所述各个坐标位置的出现频率确定所述各个坐标位置的第二权重;
所述计算单元,还用于根据预置准则使用所述第一权重、第二权重以及所述表达式对所述用户终端的定位误差进行统计求和。
10.一种定位终端,其特征在于,包括:
第一获取单元,用于根据预置的定位算法获取位置参数,所述位置参数为所述定位算法中与用户终端的坐标位置相关的一个变量;
第二获取单元,用于获取所述位置参数对应的修正值;
修正单元,用于使用所述修正值以及预置的修正函数调整所述位置参数,得到修正位置参数;
定位单元,用于使用所述修正位置参数以及所述定位算法对所述用户终端坐标进行定位。
11.根据权利要求10所述的终端,其特征在于,所述第二获取单元包括:
发送模块,用于向修正值计算装置发送查询消息,所述查询消息用于查询所述位置参数对应的修正值;
接收模块,用于接收修正值计算装置发送的所述位置参数对应的修正值。
12.一种定位修正***,其特征在于,包括:修正值计算装置、定位终端以及锚节点;
所述修正值计算装置,用于获取m个位置参数,所述位置参数为定位算法中与用户终端的坐标位置相关的一个变量,所述m为大于1的整数;根据所述定位算法以及所述位置参数确定所述用户终端的定位误差的表达式;获取所述用户终端的信道特征,根据所述信道特征分别确定所述m个位置参数对应的第一权重;根据预置准则使用所述第一权重和所述表达式对所述用户终端的定位误差进行统计求和,并利用所述统计求和的函数计算所述位置参数的修正值,所述预置准则为根据所述用户终端对定位误差的需求而设定的准则;向定位终端提供所述修正值,使得定位终端使用所述修正值调整相应的位置参数,并根据调整后的位置参数以及所述定位算法对用户终端进行定位;
所述定位终端,用于根据预置的定位算法获取位置参数,所述位置参数为所述定位算法中与用户终端的坐标位置相关的一个变量;向修正值计算装置发送查询消息,所述查询消息用于查询所述位置参数对应的修正值;接收修正值计算装置发送的所述位置参数对应的修正值;使用所述修正值以及预置的修正函数调整所述位置参数,得到修正位置参数;使用所述修正位置参数以及所述定位算法对所述用户终端进行定位;
所述锚节点,用于向所述定位终端以及修正值计算装置提供位置参数。
13.一种定位修正***,其特征在于,包括:定位终端和锚节点;
所述定位终端,用于获取m个位置参数,所述位置参数为定位算法中与用户终端的坐标位置相关的一个变量,所述m为大于1的整数;根据所述定位算法以及所述位置参数确定所述用户终端的定位误差的表达式;获取所述用户终端的信道特征,根据所述信道特征分别确定所述m个位置参数对应的第一权重;根据预置准则使用所述第一权重和所述表达式对所述用户终端的定位误差进行统计求和,并利用所述统计求和的函数计算所述位置参数的修正值;根据预置的定位算法从锚节点中获取位置参数;使用所述修正值以及预置的修正函数调整所述位置参数,得到修正位置参数;使用所述修正位置参数以及所述定位算法对所述用户终端进行定位;
所述锚节点,用于向所述定位终端提供所述位置参数。
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