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    定位 方法 相关 设备 系统
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    摘要
    申请专利号:

    CN201611265987.5

    申请日:

    2016.12.30

    公开号:

    CN106772233A

    公开日:

    2017.05.31

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01S 5/02申请日:20161230|||公开
    IPC分类号: G01S5/02(2010.01)I; G01S19/42(2010.01)I 主分类号: G01S5/02
    申请人: 青岛海信移动通信技术股份有限公司
    发明人: 张庭伟; 陈香雷; 郭保龙
    地址: 266071 山东省青岛市市南区江西路11号
    优先权:
    专利代理机构: 北京同达信恒知识产权代理有限公司 11291 代理人: 黄志华
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201611265987.5

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.06.23|||2017.05.31

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种定位方法、相关设备及系统,用以提高定位精度。该方法为:若确定第一设备通过定位成功获得位置坐标,获取所述第一设备定位获得的所述第一设备的位置坐标,以及获取第二设备定位获得的所述第二设备的位置坐标,根据所述第二设备的位置坐标以及所述第一设备的位置坐标确定所述第一设备修正后的位置坐标;若确定所述第一设备通过定位获得位置坐标失败,获取所述第二设备定位获得的所述第二设备的位置坐标,根据所述第二设备的位置坐标确定所述第一设备修正后的位置坐标。

    权利要求书

    1.一种定位方法,其特征在于,包括:
    若确定第一设备通过定位成功获得位置坐标,获取所述第一设备定位获得的所述第一
    设备的位置坐标,以及获取第二设备定位获得的所述第二设备的位置坐标,根据所述第二
    设备的位置坐标以及所述第一设备的位置坐标确定所述第一设备修正后的位置坐标;
    若确定所述第一设备通过定位获得位置坐标失败,获取所述第二设备定位获得的所述
    第二设备的位置坐标,根据所述第二设备的位置坐标确定所述第一设备修正后的位置坐
    标。
    2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述第二设备的位置坐标以及所述第一
    设备的位置坐标确定所述第一设备修正后的位置坐标,包括:
    根据所述第一设备的位置坐标、所述第二设备的位置坐标、所述第一设备对应的第一
    权重系数以及所述第二设备对应的第二权重系数,确定所述第一设备修正后的位置坐标。
    3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,根据所述第一设备的位置坐标、所述第二设
    备的位置坐标、所述第一设备对应的第一权重系数以及所述第二设备对应的第二权重系数
    确定所述第一设备修正后的位置坐标,包括:
    计算所述第一权重系数与所述第一设备的位置坐标的乘积得到第一乘积值,以及计算
    第二权重系数与所述第二设备的位置坐标的乘积得到第二乘积值,根据所述第一乘积值以
    及所述第二乘积值确定所述第一设备修正后的位置坐标。
    4.如权利要求2或3所述的方法,其特征在于,根据所述第一设备的位置坐标、所述第二
    设备的位置坐标、所述第一设备对应的第一权重系数以及所述第二设备对应的第二权重系
    数,确定所述第一设备修正后的位置坐标之前,所述方法还包括:
    若确定所述第一设备的定位精度高于所述第二设备的定位精度,则配置所述第一权重
    系数大于所述第二权重系数;
    若确定所述第一设备的定位精度低于所述第二设备的定位精度,则配置所述第一权重
    系数小于所述第二权重系数。
    5.如权利要求2或3所述的方法,其特征在于,根据所述第一设备的位置坐标、所述第二
    设备的位置坐标、所述第一设备对应的第一权重系数以及所述第二设备对应的第二权重系
    数,确定所述第一设备修正后的位置坐标之前,所述方法还包括:
    根据第一设备硬件系统的第一饱和功率、所述第一饱和功率对应的第一定位精度、所
    述第一设备定位需要满足的第一最低功率、所述第一最低功率对应的第二定位精度以及所
    述第一设备接收定位信号的功率,确定所述第一设备接收定位信号的功率对应的第三定位
    精度;
    根据所述第二设备硬件系统的第二饱和功率、所述第二饱和功率对应的第四定位精
    度、所述第二设备定位需要满足的第二最低功率、所述第二最低功率对应的第五定位精度
    以及所述第二设备接收定位信号的功率,确定所述第二设备接收定位信号的功率对应的第
    六定位精度;
    计算所述第三定位精度和所述第六定位精度和,将所述第六定位精度与所得的和值的
    比值,确定为所述第一权重系数,将所述第三定位精度与所得的和值的比值,确定为所述第
    二权重系数。
    6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,根据所述第一设备的位置坐标、所述第二设
    备的位置坐标、所述第一设备对应的第一权重系数以及所述第二设备对应的第二权重系
    数,确定所述第一设备修正后的位置坐标之前,所述方法还包括:
    将所述第一设备硬件系统的第一饱和功率作为预设的幂函数的输入,以及将所述第一
    饱和功率对应的第一定位精度作为所述幂函数的输出,得到所述第一饱和功率和所述第一
    定位精度满足的第一约束关系;
    将所述第一设备定位需要满足的第一最低功率作为所述幂函数的输入,以及将所述第
    一最低功率对应的第二定位精度作为所述幂函数的输出,得到所述第一最低功率和所述第
    二定位精度满足的第二约束关系;
    根据所述第一约束关系和所述第二约束关系,确定所述幂函数的第一参数和第二参
    数;
    将所述第一设备接收定位信号的功率、所述第一参数以及所述第二参数代入所述幂函
    数,确定所述第一设备接收定位信号的功率对应的第三定位精度;
    以及将所述第二设备硬件系统的第二饱和功率作为所述幂函数的输入,以及将所述第
    二饱和功率对应的第四定位精度作为所述幂函数的输出,得到所述第二饱和功率和所述第
    四定位精度满足的第三约束关系;
    将所述第二设备定位需要满足的第二最低功率作为所述幂函数的输入,以及将所述第
    二最低功率对应的第五定位精度作为所述幂函数的输出,得到所述第二最低功率和所述第
    五定位精度满足的第四约束关系;
    根据所述第三约束关系和所述第四约束关系,确定所述幂函数的第三参数和第四参
    数;
    将所述第二设备接收定位信号的功率、所述第三参数以及所述第四参数代入所述幂函
    数,确定所述第二设备接收定位信号的功率对应的第六定位精度;
    计算所述第三定位精度和所述第六定位精度的和,将所述第六定位精度与所得的和值
    的比值确定为所述第一权重系数,将所述第三定位精度与所得的和值的比值确定为所述第
    二权重系数。
    7.如权利要求1、2或3所述的方法,其特征在于,确定所述第一设备修正后的位置坐标
    之前,包括:
    若确定所述第一设备接收定位信号的信号强度大于所述第二设备接收定位信号的信
    号强度,采用所述第一设备与所述第二设备之间距离值对所述第二设备的位置坐标进行调
    整;
    若确定所述第一设备接收定位信号的信号强度不大于所述第二设备接收定位信号的
    信号强度,采用所述第一设备与所述第二设备之间的距离对所述第一设备的位置坐标进行
    调整。
    8.一种定位装置,其特征在于,包括:
    第一处理???,用于若确定第一设备通过定位成功获得位置坐标,获取所述第一设备
    定位获得的所述第一设备的位置坐标,以及获取第二设备定位获得的所述第二设备的位置
    坐标,根据所述第二设备的位置坐标以及所述第一设备的位置坐标确定所述第一设备修正
    后的位置坐标;
    第二处理???,用于若确定所述第一设备通过定位获得位置坐标失败,获取所述第二
    设备定位获得的所述第二设备的位置坐标,根据所述第二设备的位置坐标确定所述第一设
    备修正后的位置坐标。
    9.如权利要求8所述的装置,其特征在于,所述第一处理??橛糜冢?br />根据所述第一设备的位置坐标、所述第二设备的位置坐标、所述第一设备对应的第一
    权重系数以及所述第二设备对应的第二权重系数,确定所述第一设备修正后的位置坐标。
    10.如权利要求9所述的装置,其特征在于,所述第一处理??榛褂糜冢?br />根据第一设备硬件系统的第一饱和功率、所述第一饱和功率对应的第一定位精度、所
    述第一设备定位需要满足的第一最低功率、所述第一最低功率对应的第二定位精度以及所
    述第一设备接收定位信号的功率,确定所述第一设备接收定位信号的功率对应的第三定位
    精度;
    根据所述第二设备硬件系统的第二饱和功率、所述第二饱和功率对应的第四定位精
    度、所述第二设备定位需要满足的第二最低功率、所述第二最低功率对应的第五定位精度
    以及所述第二设备接收定位信号的功率,确定所述第二设备接收定位信号的功率对应的第
    六定位精度;
    计算所述第三定位精度和所述第六定位精度和,将所述第六定位精度与所得的和值的
    比值,确定为所述第一权重系数,将所述第三定位精度与所得的和值的比值,确定为所述第
    二权重系数。
    11.如权利要求10所述的装置,其特征在于,所述第一处理??橛糜冢?br />将所述第一设备硬件系统的第一饱和功率作为预设的幂函数的输入,以及将所述第一
    饱和功率对应的第一定位精度作为所述幂函数的输出,得到所述第一饱和功率和所述第一
    定位精度满足的第一约束关系;
    将所述第一设备定位需要满足的第一最低功率作为所述幂函数的输入,以及将所述第
    一最低功率对应的第二定位精度作为所述幂函数的输出,得到所述第一最低功率和所述第
    二定位精度满足的第二约束关系;
    根据所述第一约束关系和所述第二约束关系,确定所述幂函数的第一参数和第二参
    数;
    将所述第一设备接收定位信号的功率、所述第一参数以及所述第二参数代入所述幂函
    数,确定所述第一设备接收定位信号的功率对应的第三定位精度;
    以及将所述第二设备硬件系统的第二饱和功率作为所述幂函数的输入,以及将所述第
    二饱和功率对应的第四定位精度作为所述幂函数的输出,得到所述第二饱和功率和所述第
    四定位精度满足的第三约束关系;
    将所述第二设备定位需要满足的第二最低功率作为所述幂函数的输入,以及将所述第
    二最低功率对应的第五定位精度作为所述幂函数的输出,得到所述第二最低功率和所述第
    五定位精度满足的第四约束关系;
    根据所述第三约束关系和所述第四约束关系,确定所述幂函数的第三参数和第四参
    数;
    将所述第二设备接收定位信号的功率、所述第三参数以及所述第四参数代入所述幂函
    数,确定所述第二设备接收定位信号的功率对应的第六定位精度;
    计算所述第三定位精度和所述第六定位精度的和,将所述第六定位精度与所得的和值
    的比值确定为所述第一权重系数,将所述第三定位精度与所得的和值的比值确定为所述第
    二权重系数。
    12.一种设备,其特征在于,包括权利要求8-11任一项所述的装置,所述设备为所述第
    一设备或所述第二设备。
    13.一种定位系统,其特征在于,包括:
    第二设备,用于定位获得所述第二设备的位置坐标,将所述第二设备的位置坐标发送
    给第一设备;
    所述第一设备,用于获取所述第一设备定位获得所述第一设备的位置坐标,以及获取
    所述第二设备发送的所述第二设备的位置坐标,根据所述第二设备的位置坐标以及所述第
    一设备的位置坐标,确定所述第一设备修正后的位置坐标。
    14.如权利要求13所述的系统,其特征在于,所述第一设备还用于:
    向所述第一设备发送控制指令,通过所述控制指令控制所述第二设备进行工作状态切
    换,所述工作状态包括开机、关机、休眠和待机。

    说明书

    定位方法、相关设备及系统

    技术领域

    本发明涉及通信技术领域,尤其涉及一种定位方法、相关设备及系统。

    背景技术

    随着通信技术的发展,设备对获取自身所处的位置坐标的需求越来越多。人们的
    衣、食、住、行与位置坐标之间的关系越来越密切。

    现有技术中,在开车的情况下或有遮挡的环境下,设备采用GPS进行定位非常不稳
    定,定位精度较差,原因在于:GPS信号功率较弱,穿透能力差,容易受周围环境影响。

    并且,目前的定位技术中,室内室外定位技术衔接的不是很顺畅,例如蓝牙、WIFI、
    红外等在户外或者驾车行驶中所起到的定位作用较差。

    对WIFI定位而言,由于WIFI收发器的覆盖范围小,一般为半径90米以内的区域,而
    且很容易受到其他信号的干扰,在户外或驾车行驶的环境下定位精度容易受到影响。

    对于红外线定位而言,红外线具有相对较高的室内定位精度,但是由于光线不能
    穿过障碍物,使得红外射线仅能视距传播,在户外或驾车行驶的情况下难以采用红外线进
    行定位。

    对于蓝牙定位而言,在复杂的空间环境中,蓝牙系统的稳定性较差,受噪声信号干
    扰较大,在户外或驾车行驶的情况下的定位不稳定。

    综上所述,需要寻求一种新的定位方法,以提高定位精度。

    发明内容

    本发明实施例提供一种定位方法、相关设备及系统,用以提高定位精度。

    本发明实施例提供的具体技术方案如下:

    第一方面,本发明实施例提供了一种定位方法,包括:

    若确定第一设备通过定位成功获得位置坐标,获取所述第一设备定位获得的所述
    第一设备的位置坐标,以及获取第二设备定位获得的所述第二设备的位置坐标,根据所述
    第二设备的位置坐标以及所述第一设备的位置坐标确定所述第一设备修正后的位置坐标;

    若确定所述第一设备通过定位获得位置坐标失败,获取所述第二设备定位获得的
    所述第二设备的位置坐标,根据所述第二设备的位置坐标确定所述第一设备修正后的位置
    坐标。

    第二方面,本发明实施例提供了一种定位装置,包括:

    第一处理???,用于若确定第一设备通过定位成功获得位置坐标,获取所述第一
    设备定位获得的所述第一设备的位置坐标,以及获取第二设备定位获得的所述第二设备的
    位置坐标,根据所述第二设备的位置坐标以及所述第一设备的位置坐标确定所述第一设备
    修正后的位置坐标;

    第二处理???,用于若确定所述第一设备通过定位获得位置坐标失败,获取所述
    第二设备定位获得的所述第二设备的位置坐标,根据所述第二设备的位置坐标确定所述第
    一设备修正后的位置坐标。

    第三方面,本发明实施例提供了一种设备,包括所述的装置,所述设备为所述第一
    设备或所述第二设备。

    第四方面,本发明实施例提供了一种定位系统,包括:

    第二设备,用于定位获得所述第二设备的位置坐标,将所述第二设备的位置坐标
    发送给第一设备;

    所述第一设备,用于获取所述第一设备定位获得所述第一设备的位置坐标,以及
    获取所述第二设备发送的所述第二设备的位置坐标,根据所述第二设备的位置坐标以及所
    述第一设备的位置坐标,确定所述第一设备修正后的位置坐标。

    基于上述技术方案,本发明实施例中,在确定第一设备定位成功获得位置坐标的
    情况下,获取第一设备定位获得的第一设备的位置坐标以及获取第二设备定位获得的第二
    设备的位置坐标,采用第二设备的位置坐标对第一设备的位置坐标进行修正,确定第一设
    备修正后的位置坐标,从而可以在第一设备的定位效果欠佳的情况下,通过第二设备的位
    置坐标对第一设备的位置坐标进行修正,达到提高第一设备的定位准确性的目的;在确定
    第一设备通过定位获得位置坐标失败的情况下,根据第二设备定位获得的位置坐标确定第
    一设备修正后的位置坐标,从而在第一设备无法定位的情况下仍可以根据第二设备的位置
    坐标确定第一设备的位置坐标。

    附图说明

    图1为本发明实施例中定位过程示意图;

    图2为本发明实施例中辅助定位流程示意图;

    图3为本发明实施例中力臂理论示意图;

    图4为本发明实施例中幂函数的示意图;

    图5为本发明实施例中辅设备的结构示意图;

    图6为本发明实施例中定位信号处理??榈慕峁故疽馔?;

    图7为本发明实施例中数据收发??榈慕峁故疽馔?;

    图8为本发明实施例中天线??榈慕峁故疽馔?;

    图9为本发明实施例中定位装置的结构示意图。

    具体实施方式

    为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进
    一步地详细描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施
    例?;诒痉⒚髦械氖凳├?,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的
    所有其它实施例,都属于本发明?;さ姆段?。

    为了提供定位精度,本发明实施例提供了一种定位方法,该方法的主要思路是在
    第一设备定位的过程中,采用第二设备定位的位置坐标对第一设备的定位位置坐标进行修
    正,以提高定位精度。

    下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。应当理解,此处所描述
    的实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。

    以下实施例中,假设需要确定第一设备准确的位置坐标,第二设备定位获得位置
    坐标用于辅助确定第一设备准确的位置坐标。

    以下实施例中,第一设备与第二设备均具有通过定位获得自身的位置坐标的能
    力,且第一设备所采用的定位方式,与第二设备所采用的定位方式相同。并且,第一设备与
    第二设备的位置坐标的来源于同一定位系统。

    例如,若第一设备通过全球定位系统(Global Positioning System,GPS)定位获
    得第一设备的位置坐标,则第二设备也需要通过GPS定位获得第二设备的位置坐标,且第一
    设备的位置坐标与第二设备的位置坐标通过同一个卫星定位获得。

    本发明实施例中,如图1所示,定位过程具体如下:

    步骤101:若确定第一设备通过定位成功获得位置坐标,获取所述第一设备定位获
    得的所述第一设备的位置坐标,以及获取第二设备定位获得的所述第二设备的位置坐标,
    根据所述第二设备的位置坐标以及所述第一设备的位置坐标确定所述第一设备修正后的
    位置坐标。

    其中,所述第一设备的位置坐标与所述第二设备的位置坐标通过同一定位系统获
    得。

    具体地,若执行图1所示的定位过程的为第一设备,第一设备通过定位成功获得位
    置坐标,或者,第一设备无法定位,即通道定位获得位置坐标失败。第一设备获取第二设备
    定位获得的所述第二设备的位置坐标的过程为:第一设备接收第二设备发送的第二设备的
    位置坐标,第二设备的位置坐标为第二设备通过定位获得。

    具体地,若执行图1所示的定位过程的为第二设备,则第二设备获取第一设备的定
    位结果的过程为:第二设备接收第一设备通过定位成功获得的位置坐标,或者,第二设备接
    收第一设备发送的定位获得位置坐标失败的信息。第二设备获取第二设备的位置坐标的过
    程为:第二设备通过定位获得第二设备的位置坐标。

    需要说明的是,执行图1所示的定位过程的也可以是除第一设备和第二设备之外
    的其它设备,称为第三设备,则第三设备接收第一设备发送的该第一设备定位获得的位置
    坐标,或者接收第一设备发送的通过定位获得位置坐标失败的信息,以及接收第二设备发
    送的该第二设备定位获得位置坐标。

    步骤102:若确定所述第一设备通过定位获得位置坐标失败,获取所述第二设备定
    位获得的所述第二设备的位置坐标,根据所述第二设备的位置坐标确定所述第一设备修正
    后的位置坐标。

    一个具体实施方式中,若确定所述第一设备通过定位成功获得所述第一设备的位
    置坐标,根据所述第一设备的位置坐标、所述第二设备的位置坐标、所述第一设备对应的第
    一权重系数以及所述第二设备对应的第二权重系数,确定所述第一设备修正后的位置坐
    标。

    一个具体实施方式中,在仅有一个第二设备辅助第一设备定位的情况下,所述第
    一权重系数与所述第二权重系数的和值为一。

    需要说明的是,由于卫星距离与第一设备之间的距离和卫星距离第二设备的距离
    之间的差值可以忽略不计,可以不采用第一设备与第二设备之间的距离值对第一设备的位
    置坐标或第二设备的位置坐标进行调整,当然为了提高定位的精度度,也可以采用第一设
    备与第二设备之间的距离值对第一设备的位置坐标或第二设备的位置坐标进行调整。

    一个具体实施方式中,若确定所述第一设备接收定位信号的信号强度大于所述第
    二设备接收定位信号的信号强度,采用所述第一设备与所述第二设备之间距离值对所述第
    二设备的位置坐标进行调整;

    若确定所述第一设备接收定位信号的信号强度不大于所述第二设备接收定位信
    号的信号强度,采用所述第一设备与所述第二设备之间的距离对所述第一设备的位置坐标
    进行调整。

    一个具体实施方式中,通过比较第一设备接收定位信号的信号强度以及第二设备
    接收定位信号的信号强度,确定第一设备的位置坐标以及第二设备的位置坐标的主次地
    位,进而根据确定的主次地位计算第一设备修正后的位置坐标,具体如下:

    若确定所述第一设备接收定位信号的信号强度大于所述第二设备接收定位信号
    的信号强度,采用所述第一设备与所述第二设备之间的距离值对所述第二设备的位置坐标
    进行调整后,根据所述第一设备的位置坐标、调整后的所述第二设备的位置坐标、所述第一
    权重系数以及所述第二权重系数,确定所述第一设备修正后的位置坐标,其中,所述第一权
    重系数大于所述第二权重系数;

    否则,则采用所述第一设备与所述第二设备之间的距离值,对所述第一设备的位
    置坐标进行调整后,根据调整后的所述第一设备的位置坐标、所述第二设备的位置坐标、所
    述第一权重系数以及所述第二权重系数,确定所述第一设备修正后的位置坐标,其中,所述
    第一权重系数小于所述第二权重系数。

    一个具体实现中,由基站根据观察到达时间差(Observed Time Difference of
    Arrival,OTDOA)定位原理,计算出第一设备与第二设备之间的距离。具体地,通过国际标准
    化组织3GPP在LTE协议中的OTDOA定位方法确定第一设备的粗略位置坐标以及第二设备的
    粗略位置坐标,采用OTDOA定位方法确定的第一设备和第二设备的粗略位置坐标,与本发明
    实施例中定位得到的第一设备的位置坐标和第二设备的位置坐标所采用的坐标系相同,将
    第一设备的粗略位置坐标与第二设备的粗略位置坐标的差值确定为第一设备与第二设备
    之间的距离值。

    假设第一设备的位置坐标表示为(X1,Y1,Z1),第二设备的位置坐标表示为(X2,Y2,
    Z2),通过OTDOA定位方法得到的第一设备的粗略位置坐标为(X11,Y11,Z11),通过OTDOA定位
    方法得到的第一设备的粗略位置坐标为(X22,Y22,Z22),以第一设备为起始点,则第一设备与
    第二设备的位置坐标之间的差值,即第一设备与第二设备之间的距离值,本文也称为补偿
    坐标,可表示为公式1:


    则对所述第二设备的位置坐标进行调整,表示为公式2:


    则对所述第一设备的位置坐标进行调整,表示为公式3:


    例如,如图2所示,辅助定位流程具体如下:根据第一设备的定位结果判断第一设
    备是否能够定位;若不能,则根据第二设备的位置坐标确定第一设备最终的位置坐标;若
    能,则进一步判断第一设备接收到的定位信号的强度,是否高于第二设备接收到的定位信
    号的强度,若高于,则以第一设备的定位获得的第一设备的位置坐标为主,以第二设备的位
    置坐标为辅,确定第一设备修正后的位置坐标;若低于,则以第二设备的位置坐标为主,以
    第一设备的位置坐标为辅,确定第一设备修正后的位置坐标。

    一个具体实施方式中,根据所述第一设备的位置坐标以及所述第二设备的位置坐
    标,确定所述第一设备修正后的位置坐标,具体过程如下:计算所述第一权重系数与所述第
    一设备的位置坐标的乘积得到第一乘积值,以及计算第二权重系数与所述第二设备的位置
    坐标的乘积得到第二乘积值,根据所述第一乘积值以及所述第二乘积值确定所述第一设备
    最终的位置坐标。

    该具体实施方式中,假设第一权重系数表示为β1,第二权重系数表示为β2,则确定
    第一设备最终的位置坐标的过程表示为公式4所示:


    需要说明的是,公式4中是采用第一设备与第二设备之间的距离值对第二设备的
    位置坐标进行调整的情况,若不对第二设备的位置坐标进行调整,则公式4可表示为:


    一个具体实施方式中,根据所述第一设备的位置坐标、所述第二设备的位置坐标、
    所述第一权重系数以及所述第二权重系数,确定所述第一设备修正后的位置坐标,具体过
    程如下:计算所述第一权重系数与所述第一设备的位置坐标的乘积得到第一乘积值,以及
    计算第二权重系数与所述第二设备的位置坐标的乘积得到第二乘积值,根据所述第一乘积
    值以及所述第二乘积值确定所述第一设备修正后的位置坐标。

    该具体实施方式中,确定第一设备修正后的位置坐标的过程表示为公式5所示:


    需要说明的是,公式5中是采用第一设备与第二设备之间的距离值对第一设备的
    位置坐标进行调整的情况,若不对第一设备的位置坐标进行调整,则公式5可表示为:


    本发明实施例中,若确定所述第一设备的定位精度高于所述第二设备的定位精
    度,则配置所述第一权重系数大于所述第二权重系数;若确定所述第一设备的定位精度低
    于所述第二设备的定位精度,则配置所述第一权重系数小于所述第二权重系数。

    一个具体实施方式中,确定第一权重系数以及第二权重系数的过程具体如下:

    根据第一设备硬件系统的第一饱和功率、所述第一饱和功率对应的第一定位精
    度、所述第一设备定位需要满足的第一最低功率、所述第一最低功率对应的第二定位精度
    以及所述第一设备接收定位信号的功率,确定所述第一设备接收定位信号的功率对应的第
    三定位精度;

    根据所述第二设备硬件系统的第二饱和功率、所述第二饱和功率对应的第四定位
    精度、所述第二设备定位需要满足的第二最低功率、所述第二最低功率对应的第五定位精
    度以及所述第二设备接收定位信号的功率,确定所述第二设备接收定位信号的功率对应的
    第六定位精度;

    计算所述第三定位精度和所述第六定位精度和,将所述第六定位精度与所得的和
    值的比值,确定为所述第一权重系数,将所述第三定位精度与所得的和值的比值,确定为所
    述第二权重系数。

    其中,所述第一参数与所述第一设备接收定位信号的功率成反比例关系,与第一
    权重系数成正比例关系;所述第二参数与所述第二设备接收定位信号的功率成反比例关
    系,与第二权重系数成正比例关系。

    以下对权重系数的确定原理以及确定过程进行说明。

    接收信号功率与传输距离成反相关,其关系如公式6所示:


    其中,PR是定位信号的接收功率,PT表示定位信号的发射功率,r表示收发单元之间
    的距离,n表示传播因子,传播因子的数值大小取决于传播环境。以GPS定位为例,GPS卫星距
    离第一设备和第二设备设备的距离差可以忽略不计,且GPS卫星对第一设备和第二设备的
    发射功率是相同的,因此第一设备和第二设备各自的接收功率主要受传播因子影响,并且
    传播因子还进一步影响第一设备以及第二设备的定位精度。

    定位精度的大小决定着定位获得的位置坐标的准确度。当第一设备和第二设备的
    定位精度相同时,第一设备对应的第一权重系数与第二设备对应的第二权重系数相等;当
    第一设备的定位精度高于第二设备的定位精度时,第一设备对应的第一权重系数大于第二
    设备对应的第二权重系数;反之,当第一设备的定位精度低于第二设备的定位精度时,第一
    设备对应的第一权重系数小于第二设备对应的第二权重系数。

    鉴于此,引入物理学中的力臂模型来研究信号功率在精度修正算法中的权重关
    系。力臂理论如图3所示,表示为公式7所示:

    F1L1=F2L2 (7)

    其中,L1表示第一力臂的长度,F1表示第一力臂上的作用力,L2表示第二力臂的长
    度,F2表示第二力臂上的作用力。

    利用力臂模型确定第一权重系数以及第二权重系数,假设用于表征第一设备的定
    位精度的数值p1等效于第一力臂上的作用力F1的大小,假设用于表征第二设备的定位精度
    的数值p2等效于第二力臂上的作用力F2的大小。并假设第一权重系数β1等效为第一力臂的
    长度L1的归一化,假设第二权重系数β2等效为第二力臂的长度L2的归一化,点(平衡点)即为
    第一权重系数与第二权重系数的分割点。则根据公式7可得到公式8:

    p1β1=p2β2且β1+β2=1 (8)

    根据公式8可得到公式9:


    根据公式6可知,GPS接收设备的定位精度主要受传播因子n的影响,且定位精度与
    传播因子成正相关,即GPS接收设备所处的环境越恶劣,传播因子n越大,定位精度越差,定
    位精度的数值越大;反之,定位精度越好,定位精度的数值越小。根据公式6得知,接收信号
    功率与定位精度数值成反相关,表示为

    假设GPS接收设备能够正常工作,当定位信号的接收功率PR大于设定阈值时,GPS
    接收设备会自动调节进入基带解调的信号功率,避免信号过大造成信号饱和而失真;当定
    位信号的接收功率PR非常微弱时,GPS接收设备会自动调节进入基带解调的信号功率,使能
    够满足正常工作需求。同时,定位精度数值p相对定位信号的接收功率PR是单调递减的,在
    一定范围内定位精度随定位信号的接收功率的变化较为剧烈,尤其在接收信号功率PR较弱
    时表现更为明显。综上,引入如图4所示的幂函数来表征定位精度与定位信号的接收功率两
    者之间的关系。该幂函数一般表示为公式10所示:


    在公式10中引入定位精度以及定位信号的接收功率后,可表示为公式11所示:


    GPS接收设备可以直接获取定位信号的接收功率的大小,GPS接收设备硬件系统的
    饱和功率表示为PH,该饱和功率对应的定位精度表示为pH;在接收信号功率较弱时,要实现
    定位需要满足最低功率PL要求,即GPS接收设备的接收灵敏度,该最低功率对应的定位精度
    大小表示为pL。将PH与pH的对应关系,以及PL与pL之间的对应关系代入公式11,可得到公式12
    和公式13所示:



    将公式13代入公式9中,可得到第一权重系数β1和第二权重系数β2。

    本发明实施例中,将第一权重系数、第二权重系数、第一设备的位置坐标、第二设
    备的位置坐标代入公式4或公式5中,即可得到第一设备修正后的位置坐标?;蛘?,将第一权
    重系数、第二权重系数、第一设备的位置坐标、第二设备的位置坐标以及补偿坐标代入公式
    4和公式5中,即可得到第一设备修正后的位置坐标。

    例如,假设需要进行准确定位的设备为主设备,辅助主设备进行定位的设备称为
    辅设备,已知主设备计算得出的位置坐标为(X1,Y1,Z1)且定位信号的接收功率的强度为PR1,
    辅助设备计算得出的位置坐标为(X2,Y2,Z2)且定位信号的接收功率的强度为PR2,主、从设备
    的饱和功率分别为PH1、PH2且对应定位精度分别为pH1、pH2,主、从设备的接收灵敏度功率分别
    为PL1、PL2且对应定位精度pL1、pL2,以主设备为中心的补偿坐标为(ΔX,ΔY,ΔZ),在主设备
    中计算出主设备调整后的位置坐标为(X,Y,Z)。

    其中,(X1,Y1,Z1)=(15524471.175,16649826.222,13512272.387);

    (X2,Y2,Z2)=(15556812.256,16685234.523,13523232.231);

    (ΔX,ΔY,ΔZ)=(6.59,8.26,5.59)

    PR1=-135dBm,PR2=-115dBm;

    PH1=PH2=-110dBm,pH1=pH2=10m;

    PL1=PL2=-160dBm,pL1=pL2=1000m。

    根据已知条件代入式(13),可得p1=14140.7213,p2=10540.3398;再将p1,p2代入
    式(9),可得β1=0.42706186,β2=0.57293814;最后将β1,β2代入式(4)或式(5)可得



    即为主设备修正后的位置坐标。

    本发明实施例中,若确定所述第一设备通过定位获得位置坐标失败,可将第二设
    备的位置坐标直接作为第一设备的位置坐标;或者,采用第一设备与第二设备之间的距离
    值对第二设备的位置坐标进行调整后,将调整后的第二设备的位置坐标作为第一设备的位
    置坐标。

    需要说明的是,本发明实施例所提供的定位方法,可以应用于多种场景,对几种较
    为典型的场景进行说明如下。

    1、近距离GPS辅助定位,该场景中,主设备和辅设备均采用同一GPS系统进行定位,
    在主设备距离辅设备较近的情况下,辅设备利用GPS、AGPS以及基站网络实现快速自主定
    位,并将定位获得位置信息通过4G网络发送给主设备,主设备直接将辅设备提供的位置信
    息作为主设备的位置信息,也可以将辅设备的位置信息作为参考推算出主设备的位置信
    息。例如,该场景为驾车导航时,将辅设备悬挂在车外,或者,该场景为室内定位时,将辅设
    备放置在窗边等。

    2、远距离跟踪监测,该场景中,主设备和辅设备均采用同一GPS系统进行定位,在
    主设备距离辅设备较远的情况下,主设备向辅设备发送控制指令,辅设备根据该控制指令
    通过4G网络向主设备返回位置信息,主设备结合地图软件,能够快速准确地获取辅设备的
    具体位置。将辅设备放置在需要检测的物体上,便可实现远距离实时跟踪监控。例如,该应
    用场景为物品定位或人物运动轨迹跟踪等。

    需要说明的是,本发明实施例中,若假设需要定位第一设备,则将第一设备称为主
    设备,将用于辅助主设备进行定位的第二设备称为辅设备,辅设备可以兼容GPS、GLONASS、
    北斗、AGPS及基站定位等多种定位方式。且辅设备支持各大运营商的4G制式,可根据需求选
    择单频段或者多频段天线。在天线性能上,单频段天线性能上更优,多频段天线在兼容性上
    更为灵活。

    本发明实施例中,辅设备的外置天线可以采用拉伸式天线,在主设备采用内置天
    线的情况下,可大大提升主设备的接收灵敏度,进而提高天线的抗干扰能力,同时,在信号
    较弱的环境中,可节约功耗。

    本发明实施例中,可以由主设备根据不同的需求通过4G网络向辅设备发送控制指
    令,以通过该控制指令控制辅设备的工作状态,使得辅设备的工作状态在开机、关机、休眠、
    待机等几种状态间切换,从而达到降低功耗的目的。

    一个具体实施例中,假设第一设备为需要准确定位的主设备,则起到辅助定位作
    用的第二设备的结构如图5所示,主要包括定位信号处理???、中央处理器(Central
    Processing Unit,CPU)、电源???、数据收发??橐约疤煜吣??。其中,定位信号处理???br />用于将接收到的定位信号经过处理转换为位置信息。数据收发???,支持各运营商的相应
    制式(如4G)的网络服务,用来发送位置信号给主设备和接收主设备发送的指令。CPU集成了
    AGPS的功能,用于对定位信号处理??楹褪菔辗⒛?榈髦苹蚪獾鞯男藕沤写?。天线
    ???,包括定位信号的接收天线以及网络信号的收发天线。其中,天线??榭梢愿葜С值?br />通信制式自由选择和拆装更换。电源???,能够根据主设备发送的指令选择工作???,例如
    关机、待机等模式。

    一个具体实现中,定位信号处理??榭梢灾С諫PS信号的处理,该定位信号处理模
    块可以采用如图6所示的结构,该定位信号处理??椴捎猛馕Т罱ǖ南低?,完成对定位信号
    的滤波、功率放大的任务,采用通用的解调器来解调出位置信息。该定位信号处理??槎酝?br />过GPS天线接收到的定位信号,通过一级声表面滤波器(SAW)进行滤波后,将滤波后的定位
    信号通过低噪声放大器进行放大处理后,通过二级声表面滤波器(SAW)进行滤波,最后通过
    解调器进行解调后获得位置信息。其中,二级声表面滤波器可以省略。

    一个具体实现中,数据收发??橹饕捎迷擞痰南嘤χ剖降耐?如4G网络)完
    成数据的发射和接收,该数据收发??榭刹捎萌缤?所示的结构,该数据收发??榘ㄒ来?br />连接的定向耦合器、滤波器和双工器,其中,双工器与调制解调器之间通过接收通路和发射
    通路连接,其中,发射通路上有功率放大器,该功率放大器用于对调制解调器的信号进行功
    率放大后传递给双工器。该数据收发??橹饕ㄍ缡?4G)的发射和接收,包括信号
    传输、频段选择、滤波、调制和解调、功率放大等任务。数据收发??橥ü擞滔嘤χ剖降?br />网络与主设备以及AGPS服务器进行数据交互,实现主设备对辅设备的控制以及辅设备向主
    设备传送位置信息。

    一个具体实现中,CPU主要对定位信号处理??楹褪菔辗⒛?榈髦苹蚪獾鞯男?br />号进行处理,以获取辅设备的具体位置信息以及主设备与辅设备之间的交互动作。另外,
    CPU中集成了AGPS的功能,能够对AGPS辅助定位信息进行处理,实现辅设备快速定位的要
    求。

    一个具体实现中,电源??橹饕ㄎ恍藕糯砟??、数据收发??橐约癈PU提供
    电源,根据实际需要控制电源处于不同的工作状态,如开机、关机、休眠、待机等。在不需要
    使用电源的状态下;可以将辅设备关机,在使用电源时,需要辅设备开机。在开机状态下,在
    不需要实时连续获取辅设备的位置信息的情况下,主设备向辅设备发送控制指令,辅设备
    的数据收发??楦萃ü缧藕?如4G信号)的收发天线收发的控制指令,指示电源???br />控制辅设备进入休眠状态;在需要实时连续获取获取位置信息的情况下,主设备向辅设备
    发送控制指令,辅设备的数据收发??楦萃ü缧藕?如4G信号)的收发天线收发的控
    制指令,指示电源??榭刂聘ㄉ璞腹ぷ髟诖刺??;谙嗨频目刂屏鞒?,主设备可控制辅
    设备关机或开机。

    一个具体实现中,天线??槟芏韵嘤ζ刀蔚男藕沤薪邮蘸头⑸?,辅设备可根据
    需求对天线进行不同的选配,可选配的天线包括全网通、单运营商提供的网络制式(如单4G
    制式)天线以及GPS天线等。其中,天线??橹械亩ㄎ恍藕诺慕邮仗煜咭约巴缧藕?如4G信
    号)的收发天线分别位于辅设备主体的两端,可以采用外置天线的形式达到增强信号的收
    发灵敏度以及增强抗干扰能力的目的,结构如图8所示。

    基于同一发明构思,本发明实施例中还提供了一种定位装置,该定位装置的具体
    实施可参见方法实施例部分的描述,重复之处不再赘述,如图9所示,该装置主要包括:

    第一处理???01,用于若确定第一设备通过定位成功获得位置坐标,获取所述第
    一设备定位获得的所述第一设备的位置坐标,以及获取第二设备定位获得的所述第二设备
    的位置坐标,根据所述第二设备的位置坐标以及所述第一设备的位置坐标确定所述第一设
    备修正后的位置坐标;

    第二处理???02,用于若确定所述第一设备通过定位获得位置坐标失败,获取所
    述第二设备定位获得的所述第二设备的位置坐标,根据所述第二设备的位置坐标确定所述
    第一设备修正后的位置坐标。

    可能的实施方式中,所述第一处理??橛糜冢?br />

    根据所述第一设备的位置坐标、所述第二设备的位置坐标、所述第一设备对应的
    第一权重系数以及所述第二设备对应的第二权重系数,确定所述第一设备修正后的位置坐
    标。

    可能的实施方式中,所述第一处理??橛糜冢?br />

    根据第一设备硬件系统的第一饱和功率、所述第一饱和功率对应的第一定位精
    度、所述第一设备定位需要满足的第一最低功率、所述第一最低功率对应的第二定位精度
    以及所述第一设备接收定位信号的功率,确定所述第一设备接收定位信号的功率对应的第
    三定位精度;

    根据所述第二设备硬件系统的第二饱和功率、所述第二饱和功率对应的第四定位
    精度、所述第二设备定位需要满足的第二最低功率、所述第二最低功率对应的第五定位精
    度以及所述第二设备接收定位信号的功率,确定所述第二设备接收定位信号的功率对应的
    第六定位精度;

    计算所述第三定位精度和所述第六定位精度和,将所述第六定位精度与所得的和
    值的比值,确定为所述第一权重系数,将所述第三定位精度与所得的和值的比值,确定为所
    述第二权重系数。

    可能的实施方式中,所述第一处理??橛糜冢?br />

    计算所述第一权重系数与所述第一设备的位置坐标的乘积得到第一乘积值,以及
    计算第二权重系数与所述第二设备的位置坐标的乘积得到第二乘积值,根据所述第一乘积
    值以及所述第二乘积值确定所述第一设备修正后的位置坐标。

    可能的实施方式中,所述第一处理??榛褂糜冢?br />

    若确定所述第一设备的定位精度高于所述第二设备的定位精度,则配置所述第一
    权重系数大于所述第二权重系数;

    若确定所述第一设备的定位精度低于所述第二设备的定位精度,则配置所述第一
    权重系数小于所述第二权重系数。

    可能的实施方式中,所述第一处理??榛褂糜冢?br />

    根据第一设备硬件系统的第一饱和功率、所述第一饱和功率对应的第一定位精
    度、所述第一设备定位需要满足的第一最低功率、所述第一最低功率对应的第二定位精度
    以及所述第一设备接收定位信号的功率,确定所述第一设备接收定位信号的功率对应的第
    三定位精度;

    根据所述第二设备硬件系统的第二饱和功率、所述第二饱和功率对应的第四定位
    精度、所述第二设备定位需要满足的第二最低功率、所述第二最低功率对应的第五定位精
    度以及所述第二设备接收定位信号的功率,确定所述第二设备接收定位信号的功率对应的
    第六定位精度;

    计算所述第三定位精度和所述第六定位精度和,将所述第六定位精度与所得的和
    值的比值,确定为所述第一权重系数,将所述第三定位精度与所得的和值的比值,确定为所
    述第二权重系数。

    可能的实施方式中,所述第一处理??橛糜冢?br />

    将所述第一设备硬件系统的第一饱和功率作为预设的幂函数的输入,以及将所述
    第一饱和功率对应的第一定位精度作为所述幂函数的输出,得到所述第一饱和功率和所述
    第一定位精度满足的第一约束关系;

    将所述第一设备定位需要满足的第一最低功率作为所述幂函数的输入,以及将所
    述第一最低功率对应的第二定位精度作为所述幂函数的输出,得到所述第一最低功率和所
    述第二定位精度满足的第二约束关系;

    根据所述第一约束关系和所述第二约束关系,确定所述幂函数的第一参数和第二
    参数;

    将所述第一设备接收定位信号的功率、所述第一参数以及所述第二参数代入所述
    幂函数,确定所述第一设备接收定位信号的功率对应的第三定位精度;

    以及将所述第二设备硬件系统的第二饱和功率作为所述幂函数的输入,以及将所
    述第二饱和功率对应的第四定位精度作为所述幂函数的输出,得到所述第二饱和功率和所
    述第四定位精度满足的第三约束关系;

    将所述第二设备定位需要满足的第二最低功率作为所述幂函数的输入,以及将所
    述第二最低功率对应的第五定位精度作为所述幂函数的输出,得到所述第二最低功率和所
    述第五定位精度满足的第四约束关系;

    根据所述第三约束关系和所述第四约束关系,确定所述幂函数的第三参数和第四
    参数;

    将所述第二设备接收定位信号的功率、所述第三参数以及所述第四参数代入所述
    幂函数,确定所述第二设备接收定位信号的功率对应的第六定位精度;

    计算所述第三定位精度和所述第六定位精度的和,将所述第六定位精度与所得的
    和值的比值确定为所述第一权重系数,将所述第三定位精度与所得的和值的比值确定为所
    述第二权重系数。

    可能的实施方式中,所述第一处理??榛褂糜冢?br />

    若确定所述第一设备接收定位信号的信号强度大于所述第二设备接收定位信号
    的信号强度,采用所述第一设备与所述第二设备之间距离值对所述第二设备的位置坐标进
    行调整;

    若确定所述第一设备接收定位信号的信号强度不大于所述第二设备接收定位信
    号的信号强度,采用所述第一设备与所述第二设备之间的距离对所述第一设备的位置坐标
    进行调整。

    基于同一发明构思,本发明实施例中还提供了一种设备,该设备包括上述装置,该
    设备可以是方法实施例部分所描述的第一设备,也可以是方法实施例部分所描述的第二设
    备。

    基于同一发明构思,本发明实施例中还提供了一种系统,该系统主要包括第一设
    备和第二设备,其中:

    第二设备,用于定位获得所述第二设备的位置坐标,将所述第二设备的位置坐标
    发送给第一设备;

    所述第一设备,用于获取所述第一设备定位获得所述第一设备的位置坐标,以及
    获取所述第二设备发送的所述第二设备的位置坐标,根据所述第二设备的位置坐标以及所
    述第一设备的位置坐标,确定所述第一设备修正后的位置坐标。

    可能的实施方式中,所述第一设备还用于:

    向所述第一设备发送控制指令,通过所述控制指令控制所述第二设备进行工作状
    态切换,所述工作状态包括开机、关机、休眠和待机。

    本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序
    产品。因此,本发明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,本发明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和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形
    式。

    本发明是参照根据本发明实施例的方法、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??商峁┱庑┘扑慊绦?br />指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他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他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。

    这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他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多个流程和/或方框图一个方框或
    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他可编程数据处理设备上,使得在计
    算机或其他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
    其他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。

    显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精
    神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围
    之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

    关于本文
    本文标题:定位方法、相关设备及系统.pdf
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