一種基於電子地圖的定位方法及裝置的製作方法
2023-06-02 02:42:01
專利名稱：一種基於電子地圖的定位方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及導航領域，特別涉及一種基於電子地圖的定位方法及裝置。
背景技術：
地理位置信息是與人們生活息息相關的重要信息，隨著現代生活節奏的加快，地理位置信息發揮著越來越大的作用。電子地圖是以向量式圖像儲存地理位置信息的地圖， 能夠顯示經緯度、海拔、航向等，比例可以放大或縮小而不影響顯示效果，人們能夠根據電子地圖定位出自己的準確位置。
現有的電子地圖設置了實際地理的平面信息，人們能夠根據自己在電子地圖上的位置，通過測距的方法獲取位置信息，需要獲取節點間的距離，即已知發射信號強度，接收節點根據收到的信號強度，計算信號在傳播過程中的損耗，使用理論或經驗的信號傳播模型將傳播損耗轉化為距離。但是，室內環境相對複雜，信號微弱，且多徑、反射現象嚴重，測距過程很容易受其影響產生測距誤差，且由此帶來的定位誤差容易造成累積，影響定位精度。
在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題現有技術基於電子地圖進行定位時，精確度不高。
發明內容
為了提高基於電子地圖進行定位的精確度，本發明實施例提供了一種基於電子地圖的定位方法及定位裝置。所述技術方案如下 一種基於電子地圖的定位方法，具體包括 獲取接收機在電子地圖的所測區域接收的特徵參數； 根據所述特徵參數，在預設的包括了特徵參數、X坐標和Y坐標的對應關係的特徵資料庫中進行相似度比較，獲取χ坐標和Y坐標都為極大值的網格頂點； 以所述網格頂點為中心獲取周圍的至少三層網格，並獲取每層網格的相似度，判斷最靠近網格中心的第一層網格的相似度是否最大；若最大，則獲取所述第一層網格中各個網格的最大相似度，並將所述最大相似度對應的網格視為最終獲取的位置信息，否則，重新進行定位。
具體地，所述根據所述特徵參數，在預設的包括了特徵參數、X坐標和Y坐標的對應關係的特徵資料庫中進行相似度比較，獲取X坐標和Y坐標都為極大值的網格頂點，具體包括 根據所述特徵參數，在預設的包括了特徵參數、X坐標和Y坐標的對應關係的特徵參數資料庫中進行相似度比較，以查找出所述X坐標中與所述接收的特徵參數相似度極大的特徵參數，並獲取所述特徵參數對應的X坐標； 根據所述X坐標，在所述特徵參數資料庫中的所述X坐標所處的Y軸上進行相似度比較，以查找出所述Y軸上與所述接收的特徵參數相似度極大的特徵參數，並獲取所述特徵參數對應的Y坐標。
具體地，所述根據所述特徵參數，在預設的包括了特徵參數、X坐標和Y坐標的對應關係的特徵資料庫中進行相似度比較，獲取X坐標和Y坐標都為極大值的網格頂點，具體包括 根據所述特徵參數，在預設的包括了特徵參數、X坐標和Y坐標的對應關係的特徵參數資料庫中進行相似度比較，以查找出所述Y坐標中與所述接收的特徵參數相似度極大的特徵參數，並獲取所述特徵參數對應的Y坐標； 根據所述Y坐標，在所述特徵參數資料庫中的所述Y坐標所處的X軸上進行相似度比較，以查找出所述X軸上與所述接收的特徵參數相似度極大的特徵參數，並獲取所述特徵參數對應的X坐標。
其中，所述獲取每層網格的相似度具體包括 獲取每層網格中的各個網格的相似度； 將每層網格中的各個網格的相似度組成的集合作為每層網格的相似度。
其中，所述獲取每層網格中各個網格的相似度具體包括 獲取每層網格的各個網格的四個頂點的相似度； 對所述四個頂點的相似度做加權處理，獲取到每層網格中各個網格的相似度。
進一步地，所述接收機在所測區域接收到特徵參數之前還包括 預設所測區域的特徵參數資料庫，所述特徵參數資料庫包括所測區域的網格中任意頂點的位置信息，和所述位置信息相應的特徵參數之間的對應關係； 所述位置信息包括X坐標、Y坐標和高度信息，所述特徵參數至少包括基站信號時延差、基站信號強度和定位ID生成器的信號強度； 相應地，所述根據所述特徵參數，在預設的包括了特徵參數、X坐標和Y坐標的對應關係的特徵資料庫進行相似度比較，獲取X坐標和Y坐標都為極大值的網格頂點，具體包括 根據接收的基站信號時延差、基站信號強度和定位ID生成器的信號強度，與特徵資料庫中存儲的基站信號時延差、基站信號強度和定位ID生成器的信號強度進行相似度比較，獲取X坐標和Y坐標都為極大值的網格頂點。
本實施例同時提供了一種基於電子地圖的定位裝置，所述裝置具體包括 接收模塊，用於獲取接收機在電子地圖的所測區域接收的特徵參數； 網格頂點獲取模塊，用於根據所述特徵參數，在預設的包括了特徵參數、X坐標和 Y坐標的對應關係的特徵資料庫中進行相似度比較，獲取X坐標和Y坐標都為極大值的網格頂點； 判斷模塊，用於以所述網格頂點為中心獲取周圍的至少三層網格，並獲取每層網格的相似度，判斷最靠近網格中心的第一層網格的相似度是否最大；若最大，則獲取所述第一層網格中各個網格的最大相似度，並將所述最大相似度對應的網格視為最終獲取的位置信息，否則，重新進行定位。
具體地，所述網格頂點獲取模塊具體包括 X坐標第一獲取單元，用於根據所述特徵參數，在預設的包括了特徵參數、X坐標和Y坐標的對應關係的特徵參數資料庫中進行相似度比較，以查找出所述X坐標中與所述接收的特徵參數相似度極大的特徵參數，並獲取所述特徵參數對應的X坐標； Y坐標第一獲取單元，用於根據所述X坐標，在所述特徵參數資料庫中的所述X坐標所處的Y軸上進行相似度比較，以查找出所述Y軸上與所述接收的特徵參數相似度極大的特徵參數，並獲取所述特徵參數對應的Y坐標。
具體地，所述網格頂點獲取模塊具體包括 Y坐標第二獲取單元，用於根據所述特徵參數，在預設的包括了特徵參數、X坐標和Y坐標的對應關係的特徵參數資料庫中進行相似度比較，以查找出所述Y坐標中與所述接收的特徵參數相似度極大的特徵參數，並獲取所述特徵參數對應的Y坐標； X坐標第二獲取單元，用於根據所述Y坐標，在所述特徵參數資料庫中的所述Y坐標所處的X軸上進行相似度比較，以查找出所述X軸上與所述接收的特徵參數相似度極大的特徵參數，並獲取所述特徵參數對應的X坐標。
其中，所述判斷模塊具體包括 第一獲取單元，用於以所述網格頂點為中心獲取周圍的至少三層網格； 第二獲取單元，用於獲取每層網格中的各個網格的相似度； 第三獲取單元，用於將所述第二獲取單元獲取的每層網格中的各個網格的相似度組成的集合，作為每層網格的相似度； 判斷單元，用於判斷最靠近網格中心的第一層網格的相似度是否最大；若最大，則獲取所述第一層網格中各個網格的最大相似度，並將所述最大相似度對應的網格視為最終獲取的位置信息，否則，重新進行定位。
其中，所述第二獲取單元具體包括 第一獲取子單元，用於獲取每層網格的各個網格的四個頂點的相似度； 第二獲取子單元，用於對所述四個頂點的相似度做加權處理，獲取到每層網格中各個網格的相似度。
進一步地，所述裝置還包括 預設模塊，預設所測區域的特徵參數資料庫，所述特徵參數資料庫包括所測區域的網格中任意頂點的位置信息，和所述位置信息相應的特徵參數之間的對應關係；所述位置信息包括X坐標、Y坐標和高度信息，所述特徵參數至少包括基站信號時延差、基站信號強度和定位ID生成器的信號強度； 相應地，所述網格頂點獲取模塊具體包括根據接收的基站信號時延差、基站信號強度和定位ID生成器的信號強度，與特徵資料庫中存儲的基站信號時延差、基站信號強度和定位ID生成器的信號強度進行相似度比較，獲取X坐標和Y坐標都為極大值的網格頂點ο 本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是通過將網格特徵數據融合到電子地圖，並通過終端與基站及定位ID生成器之間的通信，獲取到終端在電子地圖中的位置信息；而且通過預設包括了特徵數據和高度信息對應關係的特徵資料庫，從而實現了對終端高度的定位，可以將終端的高度精確到樓層信息。
圖1是本實施例1中提供的基於電子地圖的定位方法流程圖； 圖2是本實施例2中提供的基於電子地圖的定位方法流程圖； 圖3是本實施例2中提供的電子地圖的網格示意圖； 圖4是本實施例2中提供的判斷定位出的位置信息是否精確的流程圖； 圖5是本實施例3中提供的基於電子地圖的定位裝置結構示意圖； 圖6是本實施例3中提供的判斷模塊的結構示意圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
實施例1 參見圖1，本實施例提出了一種基於電子地圖的定位方法，具體包括 101 獲取接收機在電子地圖的所測區域接收的特徵參數； 102 根據該特徵參數，在預設的包括了特徵參數、X坐標和Y坐標的對應關係的特徵資料庫中進行相似度比較，獲取χ坐標和Y坐標都為極大值的網格頂點； 103 以該網格頂點為中心獲取周圍的至少三層網格，並獲取每層網格的相似度， 判斷最靠近網格中心的第一層網格的相似度是否最大；若最大，則獲取該第一層網格中各個網格的最大相似度，並將該最大相似度對應的網格視為最終獲取的位置信息，否則，重新進行定位。
本實施例提供的方法，在接收機接收到特徵參數時，通過分別根據X坐標和Y坐標方向的極大值獲取網格頂點，並且根據該網格頂點輻射的多層網格，判斷第一層網格中各個網格相似度是否最大，從而將第一層網格中相似度最大的網格作為最終獲取的精確的位置信息，從而提高了位置信息的精確度。
實施例2 本實施例針對具體的應用場景，對本發明的技術方案進行詳細說明，以使本領域技術人員清楚理解本發明的技術方案。
參見圖2，本實施例提出了一種基於電子地圖的定位方法，具體包括 201 預設終端位於電子地圖的所測區域的任意頂點的特徵參數資料庫，該特徵參數資料庫中包括電子地圖的任意頂點的位置信息，與該位置信息的特徵參數之間的對應關係。
具體地，本實施例所述的所測區域可以為任意用電子地圖表示的室內區域，如大型建築物內。
對於該步驟，該位置信息包括任意頂點的坐標信息和高度信息，實際應用中，將終端置於所測區域的電子地圖的任意頂點，該終端通過網絡獲取到在該頂點的特徵參數，且由於該頂點在電子地圖中對應一坐標信息，因而獲取到該頂點的特徵參數和坐標信息的對應關係。通過將終端置於所測區域的所有頂點，則獲取到所有頂點的特徵參數和坐標信息的對應關係，從而根據該對應關係建立特徵參數資料庫。
對於高度信息，本實施例通過設置在終端中的氣壓測高晶片，獲取終端在任意頂點的高度信息，因而通過將終端置於所測區域的所有頂點，則獲取到所有頂點的特徵參數、 坐標信息和高度信息的對應關係，從而根據該對應關係建立特徵參數資料庫。具體地，該高度信息可以為樓層信息或海拔高度信息；本實施例可以在氣壓測高晶片中設置一計算模塊，該計算模塊中預設每個樓層的高度，此時，氣壓測高晶片輸出的高度信息為樓層信息； 本實施例也可以在終端中設置一計算模塊，該計算模塊中預設每個樓層的高度，此時，氣壓測高晶片輸出的高度信息為海拔高度信息，終端根據該海拔高度信息獲取到樓層信息。如某大型建築物的海拔是180m，一層樓的樓高為細，那麼氣壓傳感器獲取到的氣壓測高值為 201m時，計算模塊可以計算出氣壓測高值對應的樓層信息為6層。
具體地，本實施例在所測區域的電子地圖中預設初始坐標起點，並根據X軸和Y軸方向以坐標遞增的順序，對每個網格的四個頂點設置坐標，每個網格表示一個單位區域。本實施例中，電子地圖的任意頂點的高度信息通過氣壓測高值 對於電子地圖的任意頂點的高度信息，可以是樓層信息，也可以是海拔高度信息， 實際應用中，可以通過預設樓層的高度，根據樓層高度與海拔高度信息獲取該海拔高度信息對應的樓層信息。
下面給出一種獲取特徵參數資料庫的實施例 本實施例以所測區域是大型建築物內為例進行說明，在該大型建築物外設置有若干個基站，並通過室內吸頂天線轉發基站發送的信號，使位於所測區域的終端獲取到基站發送的基站信號。如，基站與終端之間可以採用TDOA(Time Difference of Arrival，信號時延差)定位方式獲取基站信號，TDOA定位方式是通過測量目標移動終端向不同基站發送攜帶基站網格特徵數據的基站信號的信號時延差值，來確定目標移動終端的位置，該基站網格特徵數據包括RSSI信息和TDOA信息等。如圖3所示，若i = 100，j = 100，則G100，
100對應多個定位ID生成器定位信號的信號強度，如R1、R2、R3......等，那麼RSSIl表示定位ID生成器定位信號的信號強度，ΔΤ1 = T1-T2，ΔΤ2 = T2-T3，表示兩個定位ID生成器的TDOA時間差。
本實施例同時在該大型建築物內設置有若干個定位ID生成器，定位ID生成器是一個信號發生裝置。終端位於所測區域時，會接收到定位ID生成器發送的定位天線信號。 實際應用中，可以在該大型建築物內的每個樓層設置多個定位ID生成器，每個樓層設置的定位ID生成器的數目越多，對終端的定位效果越明顯，從而利用定位ID生成器對終端進行輔助定位。
其中，終端位於所測區域的任意頂點時，接收到基站發送的基站信號和定位ID生成器發送的定位天線信號，該基站信號攜帶了基站ID、基站廣播定位信號的信號時延、時延差和信號強度等特徵參數，該定位天線信號攜帶了定位ID生成器的ID和定位ID生成器的信號強度等特徵參數。且終端位於某一頂點時，會接收到多個基站信號和多個定位天線信號。
因此，建立某一頂點的位置信息與多個特徵參數的對應關係，從而根據終端位於所測區域的所有頂點的位置信息與多個特徵參數的對應關係，建立特徵參數資料庫。該特徵參數包括基站ID、基站信號時延、基站信號時延差、基站信號強度、定位ID生成器的ID和定位ID生成器的信號強度。本實施例將網格特徵數據融入電子地圖，實現了網格特徵數據與電子地圖的融合技術。
202 接收機在所測區域接收到特徵參數； 203 根據接收的特徵參數，在特徵參數資料庫中查找該特徵參數對應的X坐標； 其中，本實施例為實現精確定位，提出了網格定位方法。本實施例以先查詢對應的 X坐標後查詢Y坐標為例進行說明，實際應用中，以先查詢對應的Y坐標後查詢X坐標為例進行說明，本實施例對此不做限定。
本實施例中電子地圖的任意網格頂點均可以用網格坐標來表示，如圖3所示，a、 b、c、d表示某網格的四個頂點，本實施例不對每個網格的具體長度進行限定，可以將網格設置為;3mX;3m的單位網格。
特徵參數資料庫中建立了特徵參數、X坐標、Y坐標、高度信息等的對應關係，該步驟用於獲取該特徵參數對應的X坐標。具體地，從坐標起始點以預設的順序在特徵參數資料庫中查找該特徵參數對應的χ坐標，查找時，依序比對該特徵參數與每個χ坐標對應的特徵參數的相似度，獲取特徵參數的相似度的極大值，從而獲取對應的χ坐標。
此處，極大值是指比左右兩邊的點都大的點，也就是數學上的極大值。實際應用中，比對相似度的方法可以有很多，本實施例不對此進行限定，此處以Euclidean距離(歐幾裡德距離)比對相似度的方式進行說明，Euclidean距離的值越大，表明相似度越大。 Euclidean距離具體為
權利要求
1.一種基於電子地圖的定位方法，其特徵在於，所述方法具體包括獲取接收機在電子地圖的所測區域接收的特徵參數；根據所述特徵參數，在預設的包括了特徵參數、X坐標和Y坐標的對應關係的特徵資料庫中進行相似度比較，獲取X坐標和Y坐標都為極大值的網格頂點；以所述網格頂點為中心獲取周圍的至少三層網格，並獲取每層網格的相似度，判斷最靠近網格中心的第一層網格的相似度是否最大；若最大，則獲取所述第一層網格中各個網格的最大相似度，並將所述最大相似度對應的網格視為最終獲取的位置信息，否則，重新進行定位。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述根據所述特徵參數，在預設的包括了特徵參數、X坐標和Y坐標的對應關係的特徵資料庫中進行相似度比較，獲取X坐標和Y坐標都為極大值的網格頂點，具體包括根據所述特徵參數，在預設的包括了特徵參數、X坐標和Y坐標的對應關係的特徵參數資料庫中進行相似度比較，以查找出所述X坐標中與所述接收的特徵參數相似度極大的特徵參數，並獲取所述特徵參數對應的X坐標；根據所述X坐標，在所述特徵參數資料庫中的所述X坐標所處的Y軸上進行相似度比較，以查找出所述Y軸上與所述接收的特徵參數相似度極大的特徵參數，並獲取所述特徵參數對應的Y坐標。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述根據所述特徵參數，在預設的包括了特徵參數、X坐標和Y坐標的對應關係的特徵資料庫中進行相似度比較，獲取X坐標和Y坐標都為極大值的網格頂點，具體包括根據所述特徵參數，在預設的包括了特徵參數、X坐標和Y坐標的對應關係的特徵參數資料庫中進行相似度比較，以查找出所述Y坐標中與所述接收的特徵參數相似度極大的特徵參數，並獲取所述特徵參數對應的Y坐標；根據所述Y坐標，在所述特徵參數資料庫中的所述Y坐標所處的X軸上進行相似度比較，以查找出所述X軸上與所述接收的特徵參數相似度極大的特徵參數，並獲取所述特徵參數對應的X坐標。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述獲取每層網格的相似度具體包括獲取每層網格中的各個網格的相似度；將每層網格中的各個網格的相似度組成的集合作為每層網格的相似度。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述獲取每層網格中各個網格的相似度具體包括獲取每層網格的各個網格的四個頂點的相似度；對所述四個頂點的相似度做加權處理，獲取到每層網格中各個網格的相似度。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述接收機在所測區域接收到特徵參數之前還包括預設所測區域的特徵參數資料庫，所述特徵參數資料庫包括所測區域的網格中任意頂點的位置信息，和所述位置信息相應的特徵參數之間的對應關係；所述位置信息包括X坐標、Y坐標和高度信息，所述特徵參數至少包括基站信號時延差、基站信號強度和定位ID生成器的信號強度；相應地，所述根據所述特徵參數，在預設的包括了特徵參數、X坐標和Y坐標的對應關係的特徵資料庫進行相似度比較，獲取X坐標和Y坐標都為極大值的網格頂點，具體包括 根據接收的基站信號時延差、基站信號強度和定位ID生成器的信號強度，與特徵資料庫中存儲的基站信號時延差、基站信號強度和定位ID生成器的信號強度進行相似度比較， 獲取X坐標和Y坐標都為極大值的網格頂點。
7.一種基於電子地圖的定位裝置，其特徵在於，所述裝置具體包括 接收模塊，用於獲取接收機在電子地圖的所測區域接收的特徵參數；網格頂點獲取模塊，用於根據所述特徵參數，在預設的包括了特徵參數、X坐標和Y坐標的對應關係的特徵資料庫中進行相似度比較，獲取X坐標和Y坐標都為極大值的網格頂 判斷模塊，用於以所述網格頂點為中心獲取周圍的至少三層網格，並獲取每層網格的相似度，判斷最靠近網格中心的第一層網格的相似度是否最大；若最大，則獲取所述第一層網格中各個網格的最大相似度，並將所述最大相似度對應的網格視為最終獲取的位置信息，否則，重新進行定位。
8.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述網格頂點獲取模塊具體包括X坐標第一獲取單元，用於根據所述特徵參數，在預設的包括了特徵參數、X坐標和Y坐標的對應關係的特徵參數資料庫中進行相似度比較，以查找出所述X坐標中與所述接收的特徵參數相似度極大的特徵參數，並獲取所述特徵參數對應的X坐標；Y坐標第一獲取單元，用於根據所述X坐標，在所述特徵參數資料庫中的所述X坐標所處的Y軸上進行相似度比較，以查找出所述Y軸上與所述接收的特徵參數相似度極大的特徵參數，並獲取所述特徵參數對應的Y坐標。
9.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述網格頂點獲取模塊具體包括Y坐標第二獲取單元，用於根據所述特徵參數，在預設的包括了特徵參數、X坐標和Y坐標的對應關係的特徵參數資料庫中進行相似度比較，以查找出所述Y坐標中與所述接收的特徵參數相似度極大的特徵參數，並獲取所述特徵參數對應的Y坐標；X坐標第二獲取單元，用於根據所述Y坐標，在所述特徵參數資料庫中的所述Y坐標所處的X軸上進行相似度比較，以查找出所述X軸上與所述接收的特徵參數相似度極大的特徵參數，並獲取所述特徵參數對應的X坐標。
10.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述判斷模塊包括第一獲取單元，用於以所述網格頂點為中心獲取周圍的至少三層網格； 第二獲取單元，用於獲取每層網格中的各個網格的相似度；第三獲取單元，用於將所述第二獲取單元獲取的每層網格中的各個網格的相似度組成的集合，作為每層網格的相似度；判斷單元，用於判斷最靠近網格中心的第一層網格的相似度是否最大；若最大，則獲取所述第一層網格中各個網格的最大相似度，並將所述最大相似度對應的網格視為最終獲取的位置信息，否則，重新進行定位。
11.如權利要求10所述的裝置，其特徵在於，所述第二獲取單元具體包括 第一獲取子單元，用於獲取每層網格的各個網格的四個頂點的相似度；第二獲取子單元，用於對所述四個頂點的相似度做加權處理，獲取到每層網格中各個網格的相似度。
12.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述網格頂點獲取模塊還用於從預設的特徵參數資料庫中獲取基站信號時延差、基站信號強度和定位ID生成器的信號強度，與接收的基站信號時延差、基站信號強度和定位ID生成器的信號強度進行比較，獲取X坐標和Y 坐標都為極大值的網格頂點；所述特徵參數資料庫中存儲電子地圖的所測區域的網格中任意頂點的位置信息，和所述位置信息相應的特徵參數之間的對應關係；所述位置信息包括X坐標、Y坐標和高度信息，所述特徵參數至少包括基站信號時延差、基站信號強度和定位ID生成器的信號強度。
全文摘要
本發明公開了一種基於電子地圖的定位方法及裝置，屬於導航領域。所述方法包括獲取接收機在電子地圖的所測區域接收的特徵參數；根據所述特徵參數，在預設的特徵資料庫中進行相似度比較，獲取X坐標和Y坐標都為極大值的網格頂點；以所述網格頂點為中心獲取周圍的至少三層網格，並獲取每層網格的相似度，判斷最靠近網格中心的第一層網格的相似度是否最大，以進行精確度檢測。所述裝置包括接收模塊、網格頂點獲取模塊和判斷模塊。本發明在接收機接收到特徵參數時，根據特徵參數資料庫中預設的特徵參數與位置信息的對應關係，獲取到該特徵參數對應的位置信息，並驗證了獲取的位置信息的精確度，提高了位置信息的精確度。
文檔編號G01C21/30GK102186238SQ20111008687
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月7日 優先權日2011年4月7日
發明者鄧中亮, 施滸立, 來奇峰, 那日蘇, 朱宇佳, 徐連明 申請人:北京郵電大學, 北京首科信通科技有限責任公司