CN116033347A - 定位处理方法、***及相关装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种定位处理方法、***及相关装置,应用于电子设备,所述电子设备包括第一定位模块、磁力计和惯性传感器,所述第一定位模块用于与n个基站进行通信,n为不小于3的整数,所述方法包括:通过所述第一定位模块与所述n个基站进行交互,得到所述电子设备的第一位置;获取所述磁力计的磁力计数据,获取所述惯性传感器的加速度数据;根据所述磁力计数据和所述加速度数据进行位置预测,得到第二位置;将所述第一位置和所述第二位置进行融合,得到目标位置。采用本申请实施例能够提升室内定位精准度。
Description
技术领域
本申请涉及电子技术领域,尤其涉及一种定位处理方法、***及相关装置。
背景技术
随着电子设备(如手机、平板电脑等等)的大量普及应用,电子设备能够支持的应用越来越多,功能越来越强大,电子设备向着多样化、个性化的方向发展,成为用户生活中不可缺少的电子用品。
实际应用中,关于室内定位技术,目前常见的方案有蓝牙低功耗(blue tooth lowenergy,BLE)技术、无线保真(wireless fidelity,Wi-Fi)技术、超宽带(ultra-wideband,UWB)技术等等。目前来看,室内定位技术,其定位精准度较低,因此,如何提升室内定位精准度的问题亟待解决。
发明内容
本申请实施例提供一种定位处理方法、***及相关装置,能够提升室内定位精准度。
第一方面,本申请实施例提供一种定位处理方法,应用于电子设备,所述电子设备包括第一定位模块、磁力计和惯性传感器,所述第一定位模块用于与n个基站进行通信,n为不小于3的整数,所述方法包括:
通过所述第一定位模块与所述n个基站进行交互,得到所述电子设备的第一位置;
获取所述磁力计的磁力计数据,获取所述惯性传感器的加速度数据;
根据所述磁力计数据和所述加速度数据进行位置预测,得到第二位置;
将所述第一位置和所述第二位置进行融合,得到目标位置。
第二方面,本申请实施例提供一种定位处理装置,应用于电子设备,所述电子设备包括第一定位模块、磁力计和惯性传感器,所述第一定位模块用于与n个基站进行通信,n为不小于3的整数,所述装置包括:定位单元、获取单元、位置预测单元和融合单元,其中,
所述定位单元,用于通过所述第一定位模块与所述n个基站进行交互,得到所述电子设备的第一位置;
所述获取单元,用于获取所述磁力计的磁力计数据,获取所述惯性传感器的加速度数据;
所述位置预测单元,用于根据所述磁力计数据和所述加速度数据进行位置预测,得到第二位置;
所述融合单元,用于将所述第一位置和所述第二位置进行融合,得到目标位置。
第三方面,本申请实施例提供一种芯片,所述芯片包括第一定位模块、磁力计、惯性传感器、处理器和存储器,所述第一定位模块用于与n个基站进行通信,n为不小于3的整数,所述处理器配置成:
通过所述第一定位模块与所述n个基站进行交互,得到所述电子设备的第一位置;
获取所述磁力计的磁力计数据,获取所述惯性传感器的加速度数据;
根据所述磁力计数据和所述加速度数据进行位置预测,得到第二位置;
将所述第一位置和所述第二位置进行融合,得到目标位置。
第四方面,本申请实施例提供一种电子设备,所述电子设备包括处理器、存储器,所述存储器用于存储一个或多个程序,并且被配置由处理器执行,所述程序包括用于执行如第一方所描述的部分或者全部步骤。
第五方面,本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质,其中,上述计算机可读存储介质存储用于电子数据交换的计算机程序,其中,上述计算机程序使得计算机执行如本申请实施例第一方面中所描述的部分或全部步骤。
第六方面,本申请实施例提供了一种计算机程序产品,其中,上述计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质,上述计算机程序可操作来使计算机执行如本申请实施例第一方面中所描述的部分或全部步骤。该计算机程序产品可以为一个软件安装包。
第七方面,本申请实施例提供了一种定位处理***,所述定位处理***包括如第四方面所述的电子设备和n个基站,n为不小于3的整数。
实施本申请实施例,具备如下有益效果:
可以看出,本申请实施例中所描述的定位处理方法、***及相关装置,应用于电子设备,电子设备包括第一定位模块、磁力计和惯性传感器,第一定位模块用于与n个基站进行通信,n为不小于3的整数,通过第一定位模块与n个基站进行交互,得到电子设备的第一位置,获取磁力计的磁力计数据,获取惯性传感器的加速度数据,根据磁力计数据和加速度数据进行位置预测,得到第二位置,将第一位置和第二位置进行融合,得到目标位置,可以同时结合定位模块和磁力计数据和加速度数据进行位置预测实现两次定位,将两者定位结果进行融合,能够在惯性传感器工作在较低频率的情况下也能对定位模块在某些情况下无法定位的时候进行平滑处理,同时具有低功耗、低成本、稳定性好的优点,还能够提升室内定位精准度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图;
图2是本申请实施例提供的一种电子设备的软件结构示意图;
图3A是本申请实施例提供的一种定位处理场景的演示示意图;
图3B是本申请实施例提供的一种定位处理方法的流程示意图;
图3C是本申请实施例提供的一种定位处理***的架构示意图;
图3D是本申请实施例提供的一种标签设备的结构示意图;
图3E是本申请实施例提供的一种基站的结构示意图;
图3F是本申请实施例提供的一种TDoA矩阵的格式演示示意图;
图3G是本申请实施例提供的另一种TDoA矩阵的格式演示示意图;
图3H是本申请实施例提供的另一种电子设备的结构示意图;
图3I是本申请实施例提供的另一种电子设备的结构示意图;
图4是本申请实施例提供的另一种定位处理方法的流程示意图;
图5是本申请实施例提供的另一种电子设备的结构示意图;
图6是本申请实施例提供的一种定位处理装置的功能单元组成框图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本申请实施例中的技术方案进行描述。
为了更好地理解本申请实施例的方案,下面先对本申请实施例可能涉及的相关术语和概念进行介绍。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序。此外,术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元,而是可选地还包括没有列出的步骤或单元,或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
具体实现中,本申请实施例中,电子设备可以包括各种具有通信功能的设备,例如,手持设备(智能手机、平板电脑等)、车载设备(导航仪、辅助倒车***、行车记录仪、车载冰箱等等)、可穿戴设备(智能手环、无线耳机、智能手表、智能眼镜等等)、计算设备或连接到无线调制解调器的其他处理设备,以及各种形式的用户设备(User Equipment,UE),移动台(Mobile Station,MS),虚拟现实/增强现实设备,终端设备(terminal device)、标签设备等等,电子设备还可以为基站或者服务器或者接收机或者通信芯片。
电子设备还可以包括智能家居设备,智能家居设备可以为以下至少一种:智能音箱、智能摄像头、智能电饭煲、智能轮椅、智能按摩椅、智能家具、智能洗碗机、智能电视机、智能冰箱、智能电风扇、智能取暖器、智能晾衣架、智能灯、智能路由器、智能交换机、智能开关面板、智能加湿器、智能空调、智能门、智能窗、智能灶台、智能消毒柜、智能马桶、扫地机器人等等,在此不做限定。
第一部分,本申请所公开的技术方案的软硬件运行环境介绍如下。
如图所示,图1示出了电子设备100的结构示意图。电子设备100可以包括处理器110、外部存储器接口120、内部存储器121、通用串行总线(universal serial bus,USB)接口130、充电管理模块140、电源管理模块141、电池142、天线1、天线2、移动通信模块150、无线通信模块160、音频模块170、扬声器170A、受话器170B、麦克风170C、耳机接口170D、传感器模块180、指南针190、马达191、指示器192、摄像头193、显示屏194以及用户标识模块(subscriber identification module,SIM)卡接口195等。
可以理解的是,本申请实施例示意的结构并不构成对电子设备100的具体限定。在本申请另一些实施例中,电子设备100可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者拆分某些部件,或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件,软件或软件和硬件的组合实现。
处理器110可以包括一个或多个处理单元,例如:处理器110可以包括应用处理器AP,调制解调处理器,图形处理器GPU,图像信号处理器(image signal processor,ISP),控制器,视频编解码器,数字信号处理器(digital signal processor,DSP),基带处理器,和/或神经网络处理器NPU等。其中,不同的处理单元可以是独立的部件,也可以集成在一个或多个处理器中。在一些实施例中,电子设备100也可以包括一个或多个处理器110。其中,控制器可以根据指令操作码和时序信号,产生操作控制信号,完成取指令和执行指令的控制。在其他一些实施例中,处理器110中还可以设置存储器,用于存储指令和数据。示例性地,处理器110中的存储器可以为高速缓冲存储器。该存储器可以保存处理器110刚用过或循环使用的指令或数据。如果处理器110需要再次使用该指令或数据,可从存储器中直接调用。这样就避免了重复存取,减少了处理器110的等待时间,因而提高了电子设备100处理数据或执行指令的效率。处理器还可以包括图像处理器,图像处理器可以为图像预处理器(preprocess image signal processor,Pre-ISP),其可以理解为一个简化的ISP,其也可以进行一些图像处理操作,例如,可以获取图像统计信息。
在一些实施例中,处理器110可以包括一个或多个接口。接口可以包括集成电路间(inter-integrated circuit,I2C)接口、集成电路间音频(inter-integrated circuitsound,I2S)接口、脉冲编码调制(pulse code modulation,PCM)接口、通用异步收发传输器(universal asynchronous receiver/transmitter,UART)接口、移动产业处理器接口(mobile industry processor interface,MIPI)、用输入输出(general-purpose input/output,GPIO)接口、SIM卡接口和/或USB接口等。其中,USB接口130是符合USB标准规范的接口,具体可以是Mini USB接口、Micro USB接口、USB Type C接口等。USB接口130可以用于连接充电器为电子设备100充电,也可以用于电子设备100与***设备之间传输数据。该USB接口130也可以用于连接耳机,通过耳机播放音频。
可以理解的是,本申请实施例示意的各模块间的接口连接关系,只是示意性说明,并不构成对电子设备100的结构限定。在本申请另一些实施例中,电子设备100也可以采用上述实施例中不同的接口连接方式,或多种接口连接方式的组合。
充电管理模块140用于从充电器接收充电输入。其中,充电器可以是无线充电器,也可以是有线充电器。在一些有线充电的实施例中,充电管理模块140可以通过USB接口130接收有线充电器的充电输入。在一些无线充电的实施例中,充电管理模块140可以通过电子设备100的无线充电线圈接收无线充电输入。充电管理模块140为电池142充电的同时,还可以通过电源管理模块141为电子设备供电。
电源管理模块141用于连接电池142,充电管理模块140与处理器110。电源管理模块141接收电池142和/或充电管理模块140的输入,为处理器110、内部存储器121、外部存储器、显示屏194、摄像头193和无线通信模块160等供电。电源管理模块141还可以用于监测电池容量、电池循环次数、电池健康状态(漏电,阻抗)等参数。在其他一些实施例中,电源管理模块141也可以设置于处理器110中。在另一些实施例中,电源管理模块141和充电管理模块140也可以设置于同一个器件中。
电子设备100的无线通信功能可以通过天线1、天线2、移动通信模块150、无线通信模块160、调制解调处理器以及基带处理器等实现。
天线1和天线2用于发射和接收电磁波信号。电子设备100中的每个天线可用于覆盖单个或多个通信频带。不同的天线还可以复用,以提高天线的利用率。例如:可以将天线1复用为无线局域网的分集天线。在另外一些实施例中,天线可以和调谐开关结合使用。
移动通信模块150可以提供应用在电子设备100上的包括2G/3G/4G/5G/6G等无线通信的解决方案。移动通信模块150可以包括至少一个滤波器,开关,功率放大器,低噪声放大器(low noise amplifier,LNA)等。移动通信模块150可以由天线1接收电磁波,并对接收的电磁波进行滤波,放大等处理,传送至调制解调处理器进行解调。移动通信模块150还可以对经调制解调处理器调制后的信号放大,经天线1转为电磁波辐射出去。在一些实施例中,移动通信模块150的至少部分功能模块可以被设置于处理器110中。在一些实施例中,移动通信模块150的至少部分功能模块可以与处理器110的至少部分模块被设置在同一个器件中。
无线通信模块160可以提供应用在电子设备100上的包括无线局域网(wirelesslocal area networks,WLAN)(如无线保真(wireless fidelity,Wi-Fi)网络)、蓝牙(bluetooth,BT),全球导航卫星***(global navigation satellite system,GNSS)、调频(frequency modulation,FM)、近距离无线通信技术(near field communication,NFC)、红外技术(infrared,IR)等无线通信的解决方案。无线通信模块160可以是集成至少一个通信处理模块的一个或多个器件。无线通信模块160经由天线2接收电磁波,将电磁波信号调频以及滤波处理,将处理后的信号发送到处理器110。无线通信模块160还可以从处理器110接收待发送的信号,对其进行调频,放大,经天线2转为电磁波辐射出去。
电子设备100通过GPU,显示屏194,以及应用处理器等实现显示功能。GPU为图像处理的微处理器,连接显示屏194和应用处理器。GPU用于执行数学和几何计算,用于图形渲染。处理器110可包括一个或多个GPU,其执行程序指令以生成或改变显示信息。
显示屏194用于显示图像、视频等。显示屏194包括显示面板。显示面板可以采用液晶显示屏(liquid crystal display,LCD)、有机发光二极管(organic light-emittingdiode,OLED)、有源矩阵有机发光二极体或主动矩阵有机发光二极体(active-matrixorganic light emitting diode的,AMOLED)、柔性发光二极管(flex light-emittingdiode,FLED)、迷你发光二极管(mini light-emitting diode,miniled)、MicroLed、Micro-oLed、量子点发光二极管(quantum dot light emitting diodes,QLED)等。在一些实施例中,电子设备100可以包括1个或多个显示屏194。
电子设备100可以通过ISP、摄像头193、视频编解码器、GPU、显示屏194以及应用处理器等实现拍摄功能。
ISP用于处理摄像头193反馈的数据。例如,拍照时,打开快门,光线通过镜头被传递到摄像头感光元件上,光信号转换为电信号,摄像头感光元件将电信号传递给ISP处理,转化为肉眼可见的图像。ISP还可以对图像的噪点、亮度、肤色进行算法优化。ISP还可以对拍摄场景的曝光、色温等参数优化。在一些实施例中,ISP可以设置在摄像头193中。
摄像头193用于捕获静态图像或视频。物体通过镜头生成光学图像投射到感光元件。感光元件可以是电荷耦合器件(charge coupled device,CCD)或互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor,CMOS)光电晶体管。感光元件把光信号转换成电信号,之后将电信号传递给ISP转换成数字图像信号。ISP将数字图像信号输出到DSP加工处理。DSP将数字图像信号转换成标准的RGB,YUV等格式的图像信号。在一些实施例中,电子设备100可以包括1个或多个摄像头193。
数字信号处理器用于处理数字信号,除了可以处理数字图像信号,还可以处理其他数字信号。例如,当电子设备100在频点选择时,数字信号处理器用于对频点能量进行傅里叶变换等。
视频编解码器用于对数字视频压缩或解压缩。电子设备100可以支持一种或多种视频编解码器。这样,电子设备100可以播放或录制多种编码格式的视频,例如:动态图像专家组(moving picture experts group,MPEG)1、MPEG2、MPEG3、MPEG4等。
NPU为神经网络(neural-network,NN)计算处理器,通过借鉴生物神经网络结构,例如借鉴人脑神经元之间传递模式,对输入信息快速处理,还可以不断的自学习。通过NPU可以实现电子设备100的智能认知等应用,例如:图像识别、人脸识别、语音识别、文本理解等。
外部存储器接口120可以用于连接外部存储卡,例如Micro SD卡,实现扩展电子设备100的存储能力。外部存储卡通过外部存储器接口120与处理器110通信,实现数据存储功能。例如将音乐,视频等文件保存在外部存储卡中。
内部存储器121可以用于存储一个或多个计算机程序,该一个或多个计算机程序包括指令。处理器110可以通过运行存储在内部存储器121的上述指令,从而使得电子设备100执行本申请一些实施例中所提供的显示页面元素的方法,以及各种应用以及数据处理等。内部存储器121可以包括存储程序区和存储数据区。其中,存储程序区可存储操作***;该存储程序区还可以存储一个或多个应用(比如图库、联系人等)等。存储数据区可存储电子设备100使用过程中所创建的数据(比如照片,联系人等)等。此外,内部存储器121可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如一个或多个磁盘存储部件,闪存部件,通用闪存存储器(universal flash storage,UFS)等。在一些实施例中,处理器110可以通过运行存储在内部存储器121的指令,和/或存储在设置于处理器110中的存储器的指令,来使得电子设备100执行本申请实施例中所提供的显示页面元素的方法,以及其他应用及数据处理。电子设备100可以通过音频模块170、扬声器170A、受话器170B、麦克风170C、耳机接口170D、以及应用处理器等实现音频功能。例如音乐播放、录音等。
传感器模块180可以包括压力传感器180A、陀螺仪传感器180B、气压传感器180C、磁传感器180D、加速度传感器180E、距离传感器180F、接近光传感器180G、指纹传感器180H、温度传感器180J、触摸传感器180K、环境光传感器180L、骨传导传感器180M等。
其中,压力传感器180A用于感受压力信号,可以将压力信号转换成电信号。在一些实施例中,压力传感器180A可以设置于显示屏194。压力传感器180A的种类很多,如电阻式压力传感器,电感式压力传感器,电容式压力传感器等。电容式压力传感器可以是包括至少两个具有导电材料的平行板。当有力作用于压力传感器180A,电极之间的电容改变。电子设备100根据电容的变化确定压力的强度。当有触摸操作作用于显示屏194,电子设备100根据压力传感器180A检测触摸操作强度。电子设备100也可以根据压力传感器180A的检测信号计算触摸的位置。在一些实施例中,作用于相同触摸位置,但不同触摸操作强度的触摸操作,可以对应不同的操作指令。例如:当有触摸操作强度小于第一压力阈值的触摸操作作用于短消息应用图标时,执行查看短消息的指令。当有触摸操作强度大于或等于第一压力阈值的触摸操作作用于短消息应用图标时,执行新建短消息的指令。
陀螺仪传感器180B可以用于确定电子设备100的运动姿态。在一些实施例中,可以通过陀螺仪传感器180B确定电子设备100围绕三个轴(即X、Y和Z轴)的角速度。陀螺仪传感器180B可以用于拍摄防抖。示例性的,当按下快门,陀螺仪传感器180B检测电子设备100抖动的角度,根据角度计算出镜头模组需要补偿的距离,让镜头通过反向运动抵消电子设备100的抖动,实现防抖。陀螺仪传感器180B还可以用于导航,体感游戏场景。
加速度传感器180E可检测电子设备100在各个方向上(一般为三轴)加速度的大小。当电子设备100静止时可检测出重力的大小及方向。还可以用于识别电子设备姿态,应用于横竖屏切换,计步器等应用。
环境光传感器180L用于感知环境光亮度。电子设备100可以根据感知的环境光亮度自适应调节显示屏194亮度。环境光传感器180L也可用于拍照时自动调节白平衡。环境光传感器180L还可以与接近光传感器180G配合,检测电子设备100是否在口袋里,以防误触。
指纹传感器180H用于采集指纹。电子设备100可以利用采集的指纹特性实现指纹解锁,访问应用锁,指纹拍照,指纹接听来电等。
温度传感器180J用于检测温度。在一些实施例中,电子设备100利用温度传感器180J检测的温度,执行温度处理策略。例如,当温度传感器180J上报的温度超过阈值,电子设备100执行降低位于温度传感器180J附近的处理器的性能,以便降低功耗实施热保护。在另一些实施例中,当温度低于另一阈值时,电子设备100对电池142加热,以避免低温导致电子设备100异常关机。在其他一些实施例中,当温度低于又一阈值时,电子设备100对电池142的输出电压执行升压,以避免低温导致的异常关机。
触摸传感器180K,也称“触控面板”。触摸传感器180K可以设置于显示屏194,由触摸传感器180K与显示屏194组成触摸屏,也称“触控屏”。触摸传感器180K用于检测作用于其上或附近的触摸操作。触摸传感器可以将检测到的触摸操作传递给应用处理器,以确定触摸事件类型。可以通过显示屏194提供与触摸操作相关的视觉输出。在另一些实施例中,触摸传感器180K也可以设置于电子设备100的表面,与显示屏194所处的位置不同。
示例性的,图2示出了电子设备100的软件结构框图。分层架构将软件分成若干个层,每一层都有清晰的角色和分工。层与层之间通过软件接口通信。在一些实施例中,将Android***分为四层,从上至下分别为应用程序层,应用程序框架层,安卓运行时(Android runtime)和***库,以及内核层。应用程序层可以包括一系列应用程序包。
如图2所示,应用程序层可以包括相机,图库,日历,通话,地图,导航,WLAN,蓝牙,音乐,视频,短信息等应用程序。
应用程序框架层为应用程序层的应用程序提供应用编程接口(applicationprogramming interface,API)和编程框架。应用程序框架层包括一些预先定义的函数。
如图2所示,应用程序框架层可以包括窗口管理器,内容提供器,视图***,电话管理器,资源管理器,通知管理器等。
窗口管理器用于管理窗口程序。窗口管理器可以获取显示屏大小,判断是否有状态栏,锁定屏幕,截取屏幕等。
内容提供器用来存放和获取数据,并使这些数据可以被应用程序访问。数据可以包括视频,图像,音频,拨打和接听的电话,浏览历史和书签,电话簿等。
视图***包括可视控件,例如显示文字的控件,显示图片的控件等。视图***可用于构建应用程序。显示界面可以由一个或多个视图组成的。例如,包括短信通知图标的显示界面,可以包括显示文字的视图以及显示图片的视图。
电话管理器用于提供电子设备100的通信功能。例如通话状态的管理(包括接通,挂断等)。
资源管理器为应用程序提供各种资源,比如本地化字符串,图标,图片,布局文件,视频文件等等。
通知管理器使应用程序可以在状态栏中显示通知信息,可以用于传达告知类型的消息,可以短暂停留后自动消失,无需用户交互。比如通知管理器被用于告知下载完成,消息提醒等。通知管理器还可以是以图表或者滚动条文本形式出现在***顶部状态栏的通知,例如后台运行的应用程序的通知,还可以是以对话窗口形式出现在屏幕上的通知。例如在状态栏提示文本信息,发出提示音,电子设备振动,指示灯闪烁等。
Android Runtime包括核心库和虚拟机。Android runtime负责安卓***的调度和管理。
核心库包含两部分:一部分是java语言需要调用的功能函数,另一部分是安卓的核心库。
应用程序层和应用程序框架层运行在虚拟机中。虚拟机将应用程序层和应用程序框架层的java文件执行为二进制文件。虚拟机用于执行对象生命周期的管理,堆栈管理,线程管理,安全和异常的管理,以及垃圾回收等功能。
***库可以包括多个功能模块。例如:表面管理器(surface manager),媒体库(media libraries),三维图形处理库(例如:OpenGL ES),2D图形引擎(例如:SGL)等。
表面管理器用于对显示子***进行管理,并且为多个应用程序提供了2D和3D图层的融合。
媒体库支持多种常用的音频,视频格式回放和录制,以及静态图像文件等。媒体库可以支持多种音视频编码格式,例如:MPEG4,H.264,MP3,AAC,AMR,JPG,PNG等。
三维图形处理库用于实现三维图形绘图,图像渲染,合成,和图层处理等。
2D图形引擎是2D绘图的绘图引擎。
内核层是硬件和软件之间的层。内核层至少包含显示驱动,摄像头驱动,音频驱动,传感器驱动。
第二部分,本申请实施例所公开的定位处理方法及相关装置介绍如下。
相关技术中,关于室内定位技术,常见的方案有BLE,WiFi,UWB等等。
针对BLE室内定位方案,实施需要基于预先布置好的蓝牙beacon,其定位原理非常简单:蓝牙beacon会不断地发出广播信号,当用户的手机搜索到某一beacon时就可以判断用户在该beacon附近,并根据所收到信号的信号强度划分为远、中、近三个距离,以此实现模糊定位。该方案优点是功耗较低,且手机可以直接接入(支持蓝牙功能就可以),但由于实现的是模糊定位,其精度比较低,通常在米级。同时,还需要安装较大数量的beacon,铺设起来比较麻烦。
针对Wi-Fi室内定位方案,其基本思想是射频指纹识别。当一个区域有若干台无线路由器在工作时,每个位置所接受到的各个无线路由器的信号强度不同,这一特征叫做射频指纹。在执行Wi-Fi定位时需要将每个位置的射频指纹预先采集好,比如,位置A能收到路由器1的信号强度为-40dB,能收到路由器2的信号强度为-50dB,叫做建图。建图完毕后当用户走到某个位置时,***检测到能够接收到路由器1的信号强度为-40dB,能收到路由器2的信号强度为-50dB,这时就判断该用户在位置A。该方案的优点也在于手机可以直接接入,但其定位精度只能达到米级,同时根据上述定位原理可知,当该区域Wi-Fi环境发生变化时需要重新采集射频指纹,为后续的维护增加了不小的工作成本。
针对UWB室内定位方案,其是基于到达时间,根据几何关系解算得到的用户位置。如图3A所示,基于UWB的一种基于到达时间完成位置解算的算法(time of arrival,TOA)室内定位方案中,以终端为例,终端通过捕获UWB到达时间戳计算出到各个基站的距离,各个基站位置为已知信息,那么这时终端的位置就在以各基站位置为圆心、各基站到终端位置距离为半径的圆的交点位置,由此解算出终端位置,一种基于到达时间完成位置解算的算法(time difference of arrival,TDoA)也类似。UWB方案优点在于定位精度非常高,可达厘米级,但是在一些遮挡较严重的位置容易出现定位解算错误,甚至无法解算出位置的情况。
为了克服相关技术中的缺陷,请参阅图3B,图3B是本申请实施例提供的一种定位处理方法的流程示意图,如图所示,应用于电子设备,所述电子设备包括第一定位模块、磁力计和惯性传感器,所述第一定位模块用于与n个基站进行通信,n为不小于3的整数,本定位处理方法包括:
301、通过所述第一定位模块与所述n个基站进行交互,得到所述电子设备的第一位置。
本申请实施例中,电子设备可以包括第一定位模块、磁力计和惯性传感器(inertial measurement unit,IMU),第一UWB模块用于与n个基站进行通信,n为不小于3的整数,例如,n为6。第一定位模块可以包括能够实现定位功能的模块,第一定位模块可以包括以下至少一种:UWB模块、BLE模块、Wi-Fi模块等等,在此不做限定。本申请实施例可用在所有需要提升定位稳定性的室内以及室外定位场景,比如Wi-Fi定位加连续航位推算融合、BLE定位加连续航位推算融合、全球导航卫星***(global navigation satellitesystem,GNSS)定位加连续航位推算融合等等。
其中,磁力计可以检测电子设备的运动航向,惯用传感器用于获取加速度数据,通过加速度数据检测电子设备是否在移动。
具体实现中,如图3C所示,以电子设备为标签设备为例,标签设备可以与多个基站进行通信,例如,可以通过第一UWB模块与n个基站进行交互,即利用UWB技术进行定位,得到电子设备的第一位置。实际应用中,可以每隔预设时间间隔进行一次UWB定位,预设时间间隔可以预先设置或者***默认。
其中,本申请实施中,如图3D所示,标签设备可以包括第一UWB模块、第一微控制器(micro controller unit,MCU)、第一BLE模块、磁力计(M-Sensor)。第一UWB模块用来接收基站发送的UWB信号,并将捕获到的时间戳上报给第一MCU。IMU和M-Sensor用来给惯性导航算法模块采集加速度、旋转角、磁矢量等数据,数据均汇总到第一MCU。第一MCU端接收其他传感器上报的数据,运行定位算法、连续航位推算算法与融合算法,得到标签的位置坐标;第一BLE模块可以用来将标签设备的位置坐标进行外发,比如,发送到手机来将定位结果显示到屏幕上等等。
进一步的,本申请实施例中,如图3E所示,基站可以包括第二UWB模块、第二MCU和第二BLE模块。具体实现中,基站可以周期性地发射UWB信号,因此,基站的主要组成部分就是UWB模组如图3E所示,另外,其还集成了BLE模组用来接收一些配置指令,比如,当基站标定完后通过第二BLE模块将基站的位置发送给该基站等等。
可选的,在所述第一定位模块包括第一UWB模块时,上述步骤301,通过所述第一定位模块与所述n个基站进行交互,得到所述电子设备的第一位置,可以包括如下步骤:
11、通过所述第一UWB模块与所述n个基站进行交互,得到初始TDoA数据;
12、根据所述初始TDoA数据确定目标TDoA矩阵,所述目标TDoA矩阵包括m×m个元素,每一元素均为不同的两个基站之间的TDoA数据,m为小于或等于n且大于或等于2的整数;
13、根据所述TDoA矩阵确定所述电子设备的第一位置。
本申请实施例中,可以通过第一UWB模块与n个基站进行交互,具体可以利用TDoA技术获取电子设备邻近的基站(即与电子设备进行通信的基站)的TDoA技术,即邻近的两两基站之间的TDoA数据,得到初始TDoA数据,根据初始TDoA数据确定目标TDoA矩阵,目标TDoA矩阵包括m×m个元素,每一元素均为不同的两个基站之间的TDoA数据,m为小于或等于n且大于或等于2的整数,再根据TDoA矩阵进行解算,得到电子设备的第一位置,具体实现中,可以选择经典算法如CHAN算法等来实现该解算功能。
本申请实施例中,TDoA全称为Time Difference Of Arrival,即到达时间差,根据解析几何知识,平面上到两定点距离差为定值的动点构成的曲线为双曲线,当空间中存在多个基站时,每两个基站就可以形成一对双曲线,多对双曲线相交的交点就是标签的位置,从而解算出标签的坐标,因此,TDoA定位技术是基于两两基站发出的UWB信号的到达时间差进行定位的。TDoA矩阵的格式如图3F所示,具体的,假设有6个基站,在一个周期内每个基站分别发出了一次UWB信号,这时标签可以根据两两基站信号的到达时间差获得共36个TDoA值,即6×6的TDoA矩阵。不难看出,该矩阵对角线恒为0,每一行对应的参考基站相同,上半矩阵和下半矩阵互为相反数(如D12为基站2的到达时间减去基站1的到达时间,1为参考基站;D21为基站1的到达时间减去基站2的到达时间,2为参考基站)。
进一步的,可选的,上述步骤12,根据所述初始TDoA数据确定目标TDoA矩阵,可以包括如下步骤:
121、将所述初始TDoa数据进行滤波处理,得到参考TDoa数据;
122、根据所述参考TDoa数据确定所述目标TDoA矩阵。
具体实现中,滤波的目的在于,一是为了滤除掉一些由于多径造成的异常TDoA数据,输出滤波后的TDoA矩阵;另一个则是判断本组TDoA数据中哪些基站可用。
具体实现中,本申请实施例中,可以将初始TDoa数据进行滤波处理,得到参考TDoa数据,再根据参考TDoa数据确定目标TDoA矩阵,进而,可以提升定位精准度。
进一步的,可选的,上述步骤122,根据所述参考TDoa数据确定所述TDoA矩阵,可以包括如下步骤:
1221、根据所述参考TDoa数据确定初始TDoA矩阵;
1222、剔除所述TDoA矩阵中不可用元素,得到所述目标TDoA矩阵。
本申请实施例中,可以根据参考TDoa数据确定初始TDoA矩阵,再剔除TDoA矩阵中不可用元素,得到目标TDoA矩阵。
举例说明下,剔除过程可以参考图3G,具体的,如果不对上方矩阵左侧的基站做处理而直接拿去解算,那么肯定会获得错误的定位结果,因为实际第4行和第4列的TDoA值不可能全为0。为了提高定位精度和稳定度,这里加入TDoA矩阵重构模块,将不可用的行列剔除然后重构矩阵,重构后变成如上方右侧所示的5×5的矩阵。
进一步的,可选的,还可以包括如下步骤:
A1、获取上一次的位置预测数据;
A2、根据所述位置预测数据确定参考基站编号;
则,上述步骤1222,剔除所述TDoA矩阵中不可用元素,得到所述目标TDoA矩阵,可以按照如下方式实施:
根据所述参考基站编号剔除所述TDoA矩阵中不可用元素,得到所述目标TDoA矩阵。
本申请实施例中,可以获取上一次的位置预测数据,该预测数据可以包括以下至少一种:预测位置、融合位置、加速度数据、磁力计数据等等,在此不做限定。
进而,可以基于预测数据可以确定参考基站编号,即可以确定哪些基站参与位置预测,例如,可以确定与电子设备的航向相关的,以电子设备上一次的位置为中心,预设半径范围内的基站,获取该基站的基站编号作为参考基站编号,预设半径范围可以预先设置或者***默认。
接下来,可以根据参考基站编号剔除TDoA矩阵中不可用元素,得到目标TDoA矩阵,如此,可以提升定位精准度。
302、获取所述磁力计的磁力计数据,获取所述惯性传感器的加速度数据。
具体实现中,可以获取预设时间段内的磁力计的磁力计数据,获取预设时间段内的惯性传感器的加速度数据,其中,预设时间段可以为一段时间或者一个时间点,预设时间段可以预先设置或者***默认。预设时间段可以为上一次定位到当前时间之间的一个时间段。
303、根据所述磁力计数据和所述加速度数据进行位置预测,得到第二位置。
本申请实施例中,惯性传感器输出的加速度数据用来判断标签是否在移动、磁力计输出的磁力计数据则用来判断标签在向什么方向移动,综合起来可以预测出标签的位移与位置。具体实现中,可以根据磁力计数据和加速度数据进行位置预测,得到第二位置,进而,可以预测电子设备的位置。
本申请实施例中,步态检测算法通过惯用传感器的变化判断人是否行走了一步,并通过经验公式得到人的步长,再通过磁力计获知人的航向,由此就可以知道用户在上一个时间段的位移。该算法的优点是实现简单,但其精度有限,且更新频率较低(仅在人完成一步之后更新),机械编排算法首先通过姿态解算得出设备当前的姿态,并通过姿态矩阵将惯用传感器的读数由机体坐标系转换到导航坐标系下,对转换后的加速度进行一次积分就得到了导航坐标系下的速度,二次积分就得到了导航坐标系下产生的位移。该算法的优点是理论完备,更新频率跟IMU数据采集频率同步,但需要依赖精度较高的IMU以高频率进行采样才能取得比较好的效果,这就造成基于该算法的设备成本和功耗难以抑制。而本申请则也可以结合步态检测算法和机械编排算法共同实现位置预测功能。
可选的,上述步骤303,根据所述磁力计数据和所述加速度数据进行位置预测,得到第二位置,可以包括如下步骤:
31、根据所述磁力计数据确定所述电子设备的航向参数;
32、根据所述加速度数据确定所述电子设备的移动状态参数;
33、获取上一次的位置信息;
34、根据所述位置信息、所述航向参数和所述移动状态参数进行位置预测,得到所述第二位置。
本申请实施例中,可以根据磁力计数据确定所述电子设备的航向参数,航向参数可以包括航向角,还可以根据加速度数据确定所述电子设备的移动状态参数,移动状态参数可以包括以下至少一种:是否在移动、移动速率、移动加速度、移动轨迹等等,在此步骤限定。还可以获取上一次的位置信息,即上一次由步骤304得到的位置信息,或者,也可以为上一次UWB模块得到的位置信息,或者,也可以为上一次通过步骤303预测得到的位置信息。
接着,可以根据位置信息、航向参数和移动状态参数进行位置预测,得到第二位置,即可以获知电子设备是否在移动,以及可以判断标签在往什么方向移动,通过磁力计上报的数据实现类似指南针的功能,实时监测电子设备当前的航向角(例如偏北多少度),即可知道当前标签正在往什么方向移动,进而,结合上一次的位置信息,得到预测的位置信息。
进一步的,可选的,上述步骤34,根据所述位置信息、所述航向参数和所述移动状态参数进行位置预测,得到所述第二位置,可以包括如下步骤:
341、在所述移动状态参数确定出所述电子设备未在移动时,将所述位置信息确定为所述第二位置;
342、在所述移动状态参数确定出所述电子设备在移动时,获取当前速率,根据所述航向参数、所述当前速率、所述第二位置信息和预测时间间隔确定所述第二位置。
本申请实施例中,可以在移动状态参数确定出电子设备未在移动时,则可以直接将位置信息确定为第二位置,则在移动状态参数确定出电子设备在移动时,获取当前速率,根据航向参数、当前速率、第二位置信息和预测时间间隔确定第二位置,即基于预测时间间隔和当前速率得到一个移动距离,基于航向参数,可以实现将移动距离变更为位移量,由第二位置信息与位移量,两者相加,得到第二位置。
304、将所述第一位置和所述第二位置进行融合,得到目标位置。
本申请实施例中,可以将第一位置和第二位置进行融合,得到目标位置,具体实现中,将解算位置与预测位置进行融合就得到了最终的定位结果并输出,之后等待下一周期到来,重复上述过程,由此即可不断地更新标签位置。
本申请实施例中的定位处理方案,同时具有低功耗、低成本、稳定性好的优点。该方案将UWB室内定位算法与连续航位推算算法进行融合,即使在IMU工作在较低频率的情况下,也能够对UWB室内定位算法输出的位置进行平滑处理。
举例说明下,本申请实施例中,如图3H所示,电子设备可以由两大模块组成:定位算法模块、连续航位推算与融合算法模块,该两大模块呈紧耦合的状态,且各自又包含若干小的功能模块。定位算法模块用于实现UWB定位功能,连续航位推算与融合算法模块用于实现预测位置功能。
其中,如图3I所示,定位算法模块的主要的数据来源就是UWB提供的时间戳。定位算法模块可以包括滤波模块、参考站确认模块、TDoA矩阵重构模块、位置解算模块四部分组成。
其中,滤波模块承担的功能有两个,一是为了滤除掉一些由于多径造成的异常TDoA数据,输出滤波后的TDoA矩阵;另一个则是判断本组TDoA数据中哪些基站可用,例如,得到滤波后的TDoa,可用基站信息。具体实现中,如果数据无效,则舍弃本组数据。举例说明下,如图3G所示,当基站4发出的信号由于某种原因未被标签收到时,那么本次标签端得到的TDoA矩阵中所有跟基站4相关的数据将全部丢失(这里写做0)。滤波模块可以检测出哪些基站数据丢失或不可用并将这一信息传递给下一模块。
其中,参考站确认模块将参考站选择模块选取的参考站编号进行确认。该模块将会对照由滤波模块传递过来的可用基站信息来判断参考站是否可用,如果参考站不在可用基站列表内,则抛弃本次数据,还可以将参考基站编号发送给TDoA矩阵重构模块。即参考站不可用,则舍弃本组数据。
其中,TDoA矩阵重构模块的功能是剔除掉不可用的基站数据。滤波模块中检测出的可用基站信息也会传递给TDoA矩阵重构模块,如果不对如图3G左侧的基站做处理而直接拿去解算,那么肯定会获得错误的定位结果(因为实际第4行和第4列的TDoA值不可能全为0)。为了提高定位精度和稳定度,这里加入TDoA矩阵重构模块,将不可用的行列剔除然后重构矩阵,重构后变成如图3G右图所示的5×5的矩阵。
其中,位置解算模块,顾名思义,该模块的功能就是根据前面预处理后的数据解算出标签位置,例如,基于重构的TDoA参考基站编号对TDoA矩阵重构模块的输出内容进行解算,可以选择经典算法如CHAN算法等来实现该模块。解算完成的位置将传递给连续航位推算与融合算法模块。
其中,如图3I所示,连续航位推算与融合算法模块可以包括:移动监测模块、航向监测模块、位置预测模块、融合模块和参考站选取模块。
具体实现中,连续航位推算与融合算法模块的数据来源为IMU和磁力计(MAG),其中IMU输出的加速度计数据(acc)用来判断标签是否在移动、磁力计数据(mag)则用来判断标签在向什么方向移动,综合起来可以预测出标签的位移与位置。最终将预测的位置和解算的位置进行融合得到最终的定位结果进行输出。
其中,移动监测模块,即当用户携带标签走动时,惯性传感器的三轴的模值将会呈现周期性的波动,移动监测模组通过识别这些波动来监测当前标签是否有在移动,并将判断结果传递给位置预测模块。由于该特征较为明显,即使加速度计采样频率低至10Hz也可以实现移动监测的功能,因此,本申请实施例中,可以将IMU部分的功耗控制在较低水平。
其中,航向监测模块可以获知标签是否在移动,而航向监测则可以判断标签在往什么方向移动。通过磁力计上报的数据实现类似指南针的功能,实时监测标签当前的航向角(例如偏北多少度)即可知道当前标签正在往什么方向移动,并将该航向信息传递给位置预测模块和参考站选取模块。
其中,位置预测模块可以需要三个输入:上一次的位置、当前的航向以及当前是否在移动。假如当前并未在移动,则预测当前位置等于上一次的位置并输出;假如当前正在移动,则根据航向、当前速度、上一次的位置与两次预测之间的时间间隔计算出当前的位置。其中当前速度是根据上一次的位置和上上次的位置相减并除以两次之间的时间间隔得到,并没有依赖IMU,因此不需要精度很高的IMU,可以降低整个标签的成本。最后计算出的预测位置将传递给融合模块进行融合。
其中,融合模块的作用是将解算位置和预测位置进行融合并输出,可以采用卡尔曼滤波等经典算法来实现。融合后的位置将传递给参考站选取模块和BLE(可通过BLE将融合后的位置外发给手机)。
其中,针对参考站选取模块的话,参考站的选取也会对定位结果的精度产生一定的影响,这里根据由航向检测模块传递过来的航向选择当前标签面对着的基站,尽量避免选择被遮挡的基站,其选出来的参考基站编号将传递给定位算法模块。
其中,BLE可以用来将标签的位置坐标进行外发,比如,发送到手机来将定位结果显示到屏幕上等等。
其中,针对定位处理的整个算法而言,其运作起来可以分为初始化阶段和工作阶段。
具体实现中,在初始化阶段,连续航位推算与融合算法模块的执行需要基于上一次乃至上上次的数据,因此,在启动之前可以进行初始化,在定位模块连续解算出两帧位置坐标后,根据这两帧位置坐标计算移动速度并将移动速度和最近一次位置坐标传递给连续航位推算与融合算法模块完成初始化。
具体实现中,在工作阶段,即完成初始化后进入工作阶段。在本阶段,航位推算与融合模块持续输出预测位置,即使定位模块没有输出也可以用预测位置作为最终定位结果输出,避免因为UWB信号弱造成的定位结果丢帧现象;每当标签获取到一个完整的TDoA矩阵时,定位模块就开始工作,经过各个功能模块解算出一个位置坐标。将解算位置与预测位置进行融合就得到了最终的定位结果并输出,之后等待下一周期到来,重复上述过程,由此即可不断地更新标签位置。
本申请实施例中,基于UWB室内定位方案与IMU的连续航位推算算法进行融合,在IMU工作在较低频率的情况下也能对UWB室内定位方案在某些情况下无法定位的时候进行平滑处理,同时具有低功耗、低成本、稳定性好的优点。
可以看出,本申请实施例中所描述的定位处理方法,应用于电子设备,电子设备包括第一定位模块、磁力计和惯性传感器,第一定位模块用于与n个基站进行通信,n为不小于3的整数,通过第一定位模块与n个基站进行交互,得到电子设备的第一位置,获取磁力计的磁力计数据,获取惯性传感器的加速度数据,根据磁力计数据和加速度数据进行位置预测,得到第二位置,将第一位置和第二位置进行融合,得到目标位置,可以同时结合定位模块和磁力计数据和加速度数据进行位置预测实现两次定位,将两者定位结果进行融合,能够在惯性传感器工作在较低频率的情况下也能对定位模块在某些情况下无法定位的时候进行平滑处理,同时具有低功耗、低成本、稳定性好的优点,还能够提升室内定位精准度。
与上述一致地,请参阅图4,图4是本申请实施例提供的另一种定位处理方法的流程示意图,如图所示,应用于电子设备,所述电子设备包括第一UWB模块、磁力计和惯性传感器,所述第一UWB模块用于与n个基站进行通信,n为不小于3的整数,本定位处理方法包括:
401、通过所述第一UWB模块与所述n个基站进行交互,得到初始TDoA数据。
402、根据所述初始TDoA数据确定目标TDoA矩阵,所述目标TDoA矩阵包括m×m个元素,每一元素均为不同的两个基站之间的TDoA数据,m为小于或等于n且大于或等于2的整数。
403、根据所述TDoA矩阵确定所述电子设备的第一位置。
404、获取所述磁力计的磁力计数据,获取所述惯性传感器的加速度数据。
405、根据所述磁力计数据确定所述电子设备的航向参数。
406、根据所述加速度数据确定所述电子设备的移动状态参数。
407、获取上一次的位置信息。
408、根据所述位置信息、所述航向参数和所述移动状态参数进行位置预测,得到所述第二位置。
409、将所述第一位置和所述第二位置进行融合,得到目标位置。
其中,上述步骤401-步骤409的具体描述可以参照如图3B所述的定位处理方法的相关步骤,在此不再赘述。
可以看出,本申请实施例中所描述的定位处理方法,应用于电子设备,电子设备包括第一定位模块、磁力计和惯性传感器,第一定位模块用于与n个基站进行通信,n为不小于3的整数,可以同时结合定位模块和磁力计数据和加速度数据进行位置预测实现两次定位,将两者定位结果进行融合,能够在惯性传感器工作在较低频率的情况下也能对定位模块在某些情况下无法定位的时候进行平滑处理,同时具有低功耗、低成本、稳定性好的优点,还能够提升室内定位精准度。
与上述实施例一致地,请参阅图5,图5是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图,如图所示,该电子设备包括处理器、存储器、通信接口以及一个或多个程序,其中,上述一个或多个程序被存储在上述存储器中,并且被配置由处理器执行,所述电子设备包括第一定位模块、磁力计和惯性传感器,所述第一定位模块用于与n个基站进行通信,n为不小于3的整数,本申请实施例中,上述程序包括用于执行以下步骤的指令:
通过所述第一定位模块与所述n个基站进行交互,得到所述电子设备的第一位置;
获取所述磁力计的磁力计数据,获取所述惯性传感器的加速度数据;
根据所述磁力计数据和所述加速度数据进行位置预测,得到第二位置;
将所述第一位置和所述第二位置进行融合,得到目标位置。
可选的,在所述第一定位模块包括第一UWB模块时,在所述通过所述第一定位模块与所述n个基站进行交互,得到所述电子设备的第一位置方面,上述程序包括用于执行以下步骤的指令:
通过所述第一UWB模块与所述n个基站进行交互,得到初始TDoA数据;
根据所述初始TDoA数据确定目标TDoA矩阵,所述目标TDoA矩阵包括m×m个元素,每一元素均为不同的两个基站之间的TDoA数据,m为小于或等于n且大于或等于2的整数;
根据所述TDoA矩阵确定所述电子设备的第一位置。
进一步的,可选的,在所述根据所述初始TDoA数据确定目标TDoA矩阵方面,上述程序包括用于执行以下步骤的指令:
将所述初始TDoa数据进行滤波处理,得到参考TDoa数据;
根据所述参考TDoa数据确定所述目标TDoA矩阵。
进一步的,可选的,在所述根据所述参考TDoa数据确定所述TDoA矩阵方面,上述程序包括用于执行以下步骤的指令:
根据所述参考TDoa数据确定初始TDoA矩阵;
剔除所述TDoA矩阵中不可用元素,得到所述目标TDoA矩阵。
可选的,上述程序还包括用于执行以下步骤的指令:
获取上一次的位置预测数据;
根据所述位置预测数据确定参考基站编号;
在所述剔除所述TDoA矩阵中不可用元素,得到所述目标TDoA矩阵方面,上述程序还包括用于执行以下步骤的指令:
根据所述参考基站编号剔除所述TDoA矩阵中不可用元素,得到所述目标TDoA矩阵。
可选的,在所述根据所述磁力计数据和所述加速度数据进行位置预测,得到第二位置方面,上述程序包括用于执行以下步骤的指令:
根据所述磁力计数据确定所述电子设备的航向参数;
根据所述加速度数据确定所述电子设备的移动状态参数;
获取上一次的位置信息;
根据所述位置信息、所述航向参数和所述移动状态参数进行位置预测,得到所述第二位置。
进一步的,可选的,在所述根据所述位置信息、所述航向参数和所述移动状态参数进行位置预测,得到所述第二位置方面,上述程序包括用于执行以下步骤的指令:
在所述移动状态参数确定出所述电子设备未在移动时,将所述位置信息确定为所述第二位置;
在所述移动状态参数确定出所述电子设备在移动时,获取当前速率,根据所述航向参数、所述当前速率、所述第二位置信息和预测时间间隔确定所述第二位置。
可以看出,本申请实施例中所描述的电子设备,该电子设备包括第一定位模块、磁力计和惯性传感器,第一定位模块用于与n个基站进行通信,n为不小于3的整数,通过第一定位模块与n个基站进行交互,得到电子设备的第一位置,获取磁力计的磁力计数据,获取惯性传感器的加速度数据,根据磁力计数据和加速度数据进行位置预测,得到第二位置,将第一位置和第二位置进行融合,得到目标位置,可以同时结合定位模块和磁力计数据和加速度数据进行位置预测实现两次定位,将两者定位结果进行融合,能够在惯性传感器工作在较低频率的情况下也能对定位模块在某些情况下无法定位的时候进行平滑处理,同时具有低功耗、低成本、稳定性好的优点,还能够提升室内定位精准度。
上述主要从方法侧执行过程的角度对本申请实施例的方案进行了介绍。可以理解的是,电子设备为了实现上述功能,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很容易意识到,结合本文中所提供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电子设备进行功能单元的划分,例如,可以对应各个功能划分各个功能单元,也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理单元中。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。需要说明的是,本申请实施例中对单元的划分是示意性的,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。
图6是本申请实施例中所涉及的一种定位处理装置600的功能单元组成框图。该定位处理装置600应用于电子设备,所述电子设备包括第一定位模块、磁力计和惯性传感器,所述第一定位模块用于与n个基站进行通信,n为不小于3的整数,所述装置包括:定位单元601、获取单元602、位置预测单元603和融合单元604,其中,
所述定位单元601,用于通过所述第一定位模块与所述n个基站进行交互,得到所述电子设备的第一位置;
所述获取单元602,用于获取所述磁力计的磁力计数据,获取所述惯性传感器的加速度数据;
所述位置预测单元603,用于根据所述磁力计数据和所述加速度数据进行位置预测,得到第二位置;
所述融合单元604,用于将所述第一位置和所述第二位置进行融合,得到目标位置。
可选的,在所述第一定位模块包括第一UWB模块时,在所述通过所述第一定位模块与所述n个基站进行交互,得到所述电子设备的第一位置方面,所述定位单元601具体用于:
通过所述第一UWB模块与所述n个基站进行交互,得到初始TDoA数据;
根据所述初始TDoA数据确定目标TDoA矩阵,所述目标TDoA矩阵包括m×m个元素,每一元素均为不同的两个基站之间的TDoA数据,m为小于或等于n且大于或等于2的整数;
根据所述TDoA矩阵确定所述电子设备的第一位置。
进一步的,可选的,在所述根据所述初始TDoA数据确定目标TDoA矩阵方面,所述定位单元601具体用于:
将所述初始TDoa数据进行滤波处理,得到参考TDoa数据;
根据所述参考TDoa数据确定所述目标TDoA矩阵。
进一步的,可选的,在所述根据所述参考TDoa数据确定所述TDoA矩阵方面,所述定位单元601具体用于:
根据所述参考TDoa数据确定初始TDoA矩阵;
剔除所述TDoA矩阵中不可用元素,得到所述目标TDoA矩阵。
可选的,所述装置600还具体用于:
获取上一次的位置预测数据;
根据所述位置预测数据确定参考基站编号;
在所述剔除所述TDoA矩阵中不可用元素,得到所述目标TDoA矩阵方面,所述定位单元601具体用于:
根据所述参考基站编号剔除所述TDoA矩阵中不可用元素,得到所述目标TDoA矩阵。
可选的,在所述根据所述磁力计数据和所述加速度数据进行位置预测,得到第二位置方面,所述位置预测单元603具体用于:
根据所述磁力计数据确定所述电子设备的航向参数;
根据所述加速度数据确定所述电子设备的移动状态参数;
获取上一次的位置信息;
根据所述位置信息、所述航向参数和所述移动状态参数进行位置预测,得到所述第二位置。
进一步的,可选的,在所述根据所述位置信息、所述航向参数和所述移动状态参数进行位置预测,得到所述第二位置方面,所述位置预测单元603具体用于:
在所述移动状态参数确定出所述电子设备未在移动时,将所述位置信息确定为所述第二位置;
在所述移动状态参数确定出所述电子设备在移动时,获取当前速率,根据所述航向参数、所述当前速率、所述第二位置信息和预测时间间隔确定所述第二位置。
可以看出,本申请实施例中所描述的定位处理装置,应用于电子设备,电子设备包括第一定位模块、磁力计和惯性传感器,第一定位模块用于与n个基站进行通信,n为不小于3的整数,通过第一定位模块与n个基站进行交互,得到电子设备的第一位置,获取磁力计的磁力计数据,获取惯性传感器的加速度数据,根据磁力计数据和加速度数据进行位置预测,得到第二位置,将第一位置和第二位置进行融合,得到目标位置,可以同时结合定位模块和磁力计数据和加速度数据进行位置预测实现两次定位,将两者定位结果进行融合,能够在惯性传感器工作在较低频率的情况下也能对定位模块在某些情况下无法定位的时候进行平滑处理,同时具有低功耗、低成本、稳定性好的优点,还能够提升室内定位精准度。
需要注意的是,本申请实施例所描述的电子设备是以功能单元的形式呈现。这里所使用的术语“单元”应当理解为尽可能最宽的含义,用于实现各个“单元”所描述功能的对象例如可以是集成电路ASIC,单个电路,用于执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或芯片组)和存储器,组合逻辑电路,和/或提供实现上述功能的其他合适的组件。
其中,定位单元601、获取单元602、位置预测单元603和融合单元604可以是处理器,该处理器可以为人工智能芯片、NPU、CPU、GPU等等,在此不做限定。基于上述单元模块能够实现上述任一方法的功能或者步骤。定位单元601可以包括以下至少一种:UWB模块、BLE模块、Wi-Fi模块等等,在此不做限定。
本实施例还提供了一种定位处理***,如图3C所示,该定位处理***可以包括电子设备和n个基站,n为不小于3的整数。该电子设备可以实现上述任一定位处理方法的功能。
本实施例还提供了一种计算机可读存储介质,其中,该计算机可读存储介质存储用于电子数据交换的计算机程序,其中,上述计算机程序使得计算机执行如本申请实施例,以用于实现上述实施例中的任一方法。
本实施例还提供了一种计算机程序产品,当该计算机程序产品在计算机上运行时,使得计算机执行上述相关步骤,以实现上述实施例中的任一方法。
另外,本申请的实施例还提供一种定位处理装置,这个装置具体可以是芯片,组件或模块,该装置可包括相连的处理器和存储器;其中,存储器用于存储计算机执行指令,当装置运行时,处理器可执行存储器存储的计算机执行指令,以使芯片执行上述各方法实施例中的任一方法。
其中,本实施例提供的电子设备、计算机存储介质、计算机程序产品或芯片均用于执行上文所提供的对应的方法,因此,其所能达到的有益效果可参考上文所提供的对应的方法中的有益效果,此处不再赘述。
通过以上实施方式的描述,所属领域的技术人员可以了解到,为描述的方便和简洁,仅以上述各功能模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成,即将装置的内部结构划分成不同的功能模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。
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,模块或单元的划分,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装置,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。
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一个物理单元或多个物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个不同地方。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,在本申请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。
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,可以存储在一个可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请实施例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个设备(可以是单片机,芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例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。
以上内容,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权利要求的保护范围为准。
Claims (11)
1.一种定位处理方法,其特征在于,应用于电子设备,所述电子设备包括第一定位模块、磁力计和惯性传感器,所述第一定位模块用于与n个基站进行通信,n为不小于3的整数,所述方法包括:
通过所述第一定位模块与所述n个基站进行交互,得到所述电子设备的第一位置;
获取所述磁力计的磁力计数据,获取所述惯性传感器的加速度数据;
根据所述磁力计数据和所述加速度数据进行位置预测,得到第二位置;
将所述第一位置和所述第二位置进行融合,得到目标位置。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述第一定位模块包括第一UWB模块时,所述通过所述第一定位模块与所述n个基站进行交互,得到所述电子设备的第一位置,包括:
通过所述第一UWB模块与所述n个基站进行交互,得到初始TDoA数据;
根据所述初始TDoA数据确定目标TDoA矩阵,所述目标TDoA矩阵包括m×m个元素,每一元素均为不同的两个基站之间的TDoA数据,m为小于或等于n且大于或等于2的整数;
根据所述TDoA矩阵确定所述电子设备的第一位置。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据所述初始TDoA数据确定目标TDoA矩阵,包括:
将所述初始TDoa数据进行滤波处理,得到参考TDoa数据;
根据所述参考TDoa数据确定所述目标TDoA矩阵。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述根据所述参考TDoa数据确定所述TDoA矩阵,包括:
根据所述参考TDoa数据确定初始TDoA矩阵;
剔除所述TDoA矩阵中不可用元素,得到所述目标TDoA矩阵。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
获取上一次的位置预测数据;
根据所述位置预测数据确定参考基站编号;
所述剔除所述TDoA矩阵中不可用元素,得到所述目标TDoA矩阵,包括:
根据所述参考基站编号剔除所述TDoA矩阵中不可用元素,得到所述目标TDoA矩阵。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法,其特征在于,所述根据所述磁力计数据和所述加速度数据进行位置预测,得到第二位置,包括:
根据所述磁力计数据确定所述电子设备的航向参数;
根据所述加速度数据确定所述电子设备的移动状态参数;
获取上一次的位置信息;
根据所述位置信息、所述航向参数和所述移动状态参数进行位置预测,得到所述第二位置。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述根据所述位置信息、所述航向参数和所述移动状态参数进行位置预测,得到所述第二位置,包括:
在所述移动状态参数确定出所述电子设备未在移动时,将所述位置信息确定为所述第二位置;
在所述移动状态参数确定出所述电子设备在移动时,获取当前速率,根据所述航向参数、所述当前速率、所述第二位置信息和预测时间间隔确定所述第二位置。
8.一种定位处理装置,其特征在于,应用于电子设备,所述电子设备包括第一定位模块、磁力计和惯性传感器,所述第一定位模块用于与n个基站进行通信,n为不小于3的整数,所述装置包括:定位单元、获取单元、位置预测单元和融合单元,其中,
所述定位单元,用于通过所述第一定位模块与所述n个基站进行交互,得到所述电子设备的第一位置;
所述获取单元,用于获取所述磁力计的磁力计数据,获取所述惯性传感器的加速度数据;
所述位置预测单元,用于根据所述磁力计数据和所述加速度数据进行位置预测,得到第二位置;
所述融合单元,用于将所述第一位置和所述第二位置进行融合,得到目标位置。
9.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括处理器、存储器,所述存储器用于存储一个或多个程序,并且被配置处理器执行,所述程序包括用于执行如权利要求1-7任一项所述的方法中的步骤的指令。
10.一种定位处理***,其特征在于,所述定位处理***包括如权利要求9所述的电子设备和n个基站,n为不小于3的整数。
11.一种计算机可读存储介质,其特征在于,存储用于电子数据交换的计算机程序,其中,所述计算机程序使得计算机执行如权利要求1-7任一项所述的方法。
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CN202211742447.7A CN116033347A (zh) | 2022-12-30 | 2022-12-30 | 定位处理方法、***及相关装置 |
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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CN202211742447.7A Pending CN116033347A (zh) | 2022-12-30 | 2022-12-30 | 定位处理方法、***及相关装置 |
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-
2022
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