定位方法、裝置及系統的製作方法

2023-05-27 12:12:01

定位方法、裝置及系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種定位方法、裝置及系統，其中，該方法包括：計算得到GPS/MARG組合定位系統當前的定位性能參數；如果定位性能參數符合預先設置的條件，則啟動Wi-Fi/MARG組合定位系統進行定位；根據GPS/MARG組合定位系統定位得到的結果和Wi-Fi/MARG組合定位系統定位得到的結果計算得到移動目標的位置信息。本發明解決了現有技術中單獨採用GPS/MARG組合定位系統或者Wi-Fi/MARG組合定位系統進行定位而導致的在有些環境下對移動目標的定位準確性較低的技術問題，達到了提高定位系統在各個環境下的定位準確性的技術效果，擴大了定位系統的使用範圍。
【專利說明】定位方法、裝置及系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及通信領域，具體而言，涉及一種定位方法、裝置及系統。
【背景技術】
[0002]目前,全球定位系統(Global Position System,簡稱為GPS)是一種被廣泛應用在智能終端的定位系統，。在空曠的區域GPS能夠獲得比較好的定位性能，然而，在高樓林立的市區或者是在完全被遮擋的室內環境中，GPS定位性能將會急劇惡化甚至無法進行定位。無線保真(Wireless Fidelity,簡稱為W1-Fi )定位技術在市區和室內環境中具有良好的定位性能，可以有效彌補GPS定位技術的不足,然而,在無線訪問節點(Access Point,簡稱為AP)沒有覆蓋到的區域，由於AP缺失經常會導致W1-Fi定位失效。MARG傳感器(一種基於三軸陀螺、三軸加速度計以及三軸磁強計組成的傳感器組合)構成了一種自主式定位系統，能夠提供載體的位置、速度和姿態信息，在短時間內具有很好的定位精度，但是由於存在累積誤差，長時間內定位精度較差。為了有效融合這三種特性互補的定位技術，人們提出了多種方法，可以分為以下三類，下面對這三種方式進行具體描述。
[0003]I)基於粒子濾波的W1-Fi/MARG組合定位系統
[0004]基於粒子濾波的W1-Fi/MARG組合定位系統的基本思想是:首先利用W1-Fi定位算法獲得移動目標的位置估計，然後建立粒子濾波方程，對移動目標的位置估計進行濾波處理。
[0005]上述方式有效融合了 W1-Fi和MARG這兩種定位技術的互補特性，不僅校正了由接收信號強度浮動和W1-Fi接入點非連續覆蓋引起的W1-Fi定位誤差，還解決了由MARG傳感器引起的累積誤差，在市區和室內環境下都能取得較好的定位性能。然而，對於W1-Fi接入點沒有覆蓋到的郊區，W1-Fi/MARG組合定位系統的定位性能將會極度惡化，甚至無法使用。
[0006]2)基於卡爾曼濾波的GPS/MARG組合定位系統
[0007]基於卡爾曼濾波的GPS/MARG組合定位系統的基本思想是:首先利用GPS定位算法獲得移動目標的位置估計，然後MARG傳感器獲得的載體姿態信息，構造卡爾曼濾波器的狀態方程和觀測方程，對用戶的位置估計進行濾波處理。該方法有效融合了這兩種定位技術的互補特性，不僅能夠很好地彌補GPS信號阻塞的間隙，而且還可以利用GPS獲得的位置和速度信息，修正MARG傳感器的累積誤差。然而，在GPS信號完全阻塞的室內環境中，GPS/MARG組合定位系統的定位性能將會極度惡化，甚至無法使用。
[0008]3)基於數值加權的GPS/W1-Fi組合定位系統
[0009]基於數值加權的GPS/W1-Fi組合定位系統的基本思想是:首先利用GPS和W1-Fi定位分別獲得移動目標的位置信息；然後，根據GPS的水平精度衰減因子(HorizontalDilution of Precision，HD0P)來決定加權因子。由於GPS在室外空曠地區，能夠取得很好的定位精度，因此在AP缺失的區域，可以利用GPS獲得準確的位置信息；同時在高樓林立的市區，可以利用WLAN定位來彌補GPS定位的不足，通過這種方式在室外環境下可以取得良好的定位性能，然而在室內環境下，由於GPS信號被遮擋，無法改善WLAN室內定位的精度，同時由於只考慮利用水平精度衰減因子，組合性能相對較差。
[0010]針對上述的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

【發明內容】

[0011]本發明實施例提供了一種定位方法、裝置及系統，以至少解決現有技術中由單獨採用GPS/MARG組合定位系統或者W1-Fi/MARG組合定位系統進行定位而導致的在有些環境下對移動目標的定位準確性較低的技術問題。
[0012]根據本發明實施例的一個方面，提供了一種定位方法，包括:計算得到GPS/MARG組合定位系統當前的定位性能參數；如果上述定位性能參數符合預先設置的條件，則啟動W1-Fi/MARG組合定位系統進行定位；根據上述GPS/MARG組合定位系統定位得到的結果和上述W1-Fi/MARG組合定位系統定位得到的結果計算得到移動目標的位置信息。
[0013]優選地，在計算得到GPS/MARG組合定位系統當前的定位性能參數之後，上述方法還包括:如果上述定位性能參數不符合預先設置的條件，則將上述GPS/MARG組合定位系統定位得到的結果作為上述移動目標的位置信息。
[0014]優選地，上述計算得到GPS/MARG組合定位系統當前的定位性能參數包括:獲取當前時刻GPS接收機的水平精度衰減因子；計算上述GPS/MARG組合定位系統的失效率，其中，上述失效率是當前時刻GPS接收機的測量值與卡爾曼濾波後更新的結果之間的差值；根據上述水平精度衰減因子和上述失效率計算得到上述定位性能參數。
[0015]優選地，符合上述預先設置的條件包括:上述定位性能參數大於預定的參數閾值。
[0016]優選地，按照以下公式計算上述GPS/MARG組合定位系統的失效率:
【權利要求】
1.一種定位方法，其特徵在於，包括: 計算得到GPS/MARG組合定位系統當前的定位性能參數； 如果所述定位性能參數符合預先設置的條件，則啟動W1-Fi/MARG組合定位系統進行定位; 根據所述GPS/MARG組合定位系統定位得到的結果和所述W1-Fi/MARG組合定位系統定位得到的結果計算得到移動目標的位置信息。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在計算得到GPS/MARG組合定位系統當前的定位性能參數之後，所述方法還包括: 如果所述定位性能參數不符合預先設置的條件，則將所述GPS/MARG組合定位系統定位得到的結果作為所述移動目標的位置信息。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述計算得到GPS/MARG組合定位系統當前的定位性能參數包括: 獲取當前時刻GPS接收機的水平精度衰減因子； 計算所述GPS/MARG組合定位系統的失效率，其中，所述失效率是當前時刻GPS接收機的測量值與卡爾曼濾波後更新的結果之間的差值； 根據所述水平精度衰減因子和所述失效率計算得到所述定位性能參數。
4.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，符合所述預先設置的條件包括:所述定位性能參數大於預定的參數閾值。
5.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於， 按照以下公式計算所述GPS/MARG組合定位系統的失效率:
6.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述根據所述GPS/MARG組合定位系統定位得到的結果和所述W1-Fi/MARG組合定位系統定位得到的結果計算得到移動目標的位置信息包括: 將所述定位性能參數作為加權係數； 根據所述加權係數對所述GPS/MARG組合定位系統定位得到的結果和所述W1-Fi/MARG組合定位系統定位得到的結果進行加權運算計算得到所述移動目標的位置信息。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，按照以下公式計算所述移動目標的位置信息:
8.—種定位裝置，其特徵在於，包括: 第一計算單元，用於計算GPS/MARG組合定位系統當前的定位性能參數； 啟動單元，用於在所述定位性能參數符合預先設置的條件情況下，啟動W1-Fi/MARG組合定位系統進行定位； 第二計算單元，用於根據所述GPS/MARG組合定位系統定位得到的結果和所述W1-Fi/MARG組合定位系統定位得到的結果計算得到移動目標的位置信息。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述第一計算單元包括: 獲取模塊，用於獲取當前時刻GPS接收機的水平精度衰減因子； 第一計算模塊，用於計算所述GPS/MARG組合定位系統的失效率，其中，所述失效率是當前時刻GPS接收機的測量值與卡爾曼濾波後更新的結果之間的差值； 第二計算模塊，用於根據所述水平精度衰減因子和所述失效率計算得到所述定位性能參數。
10.根據權利要求8或9所述的裝置，其特徵在於，所述第二計算單元包括: 確定模塊，用於將所述定位性能參數作為加權係數； 運算模塊，用於根據所述加權係數對所述GPS/MARG組合定位系統定位得到的結果和所述W1-Fi/MARG組合定位系統定位得到的結果進行加權運算計算得到所述移動目標的位置信息。
11.一種定位系統，其特徵在於，包括=W1-Fi定位裝置、MARG傳感器、GPS接收機，粒子濾波器、卡爾曼濾波器、性能檢測裝置，以及組合定位裝置，其中， 所述W1-Fi定位裝置的輸出端與所述粒子濾波器的輸入端相連； 所述GPS接收機的輸出端與所述卡爾曼濾波器的輸入端相連； 所述MARG傳感器通過姿態信息獲取單元分別與所述粒子濾波器和所述卡爾曼濾波器相連； 所述性能檢測裝置的輸入端分別與所述GPS接收機的輸出端和所述卡爾曼濾波器的輸出端相連，用於計算GPS/MARG組合定位系統當前的定位性能參數； 所述組合定位裝置，分別與所述粒子濾波器的輸出端和所述性能檢測裝置的輸出端相連，用於根據所述GPS/MARG組合定位系統定位得到的結果和所述W1-Fi/MARG組合定位系統定位得到的結果計算得到移動目標的位置信息。
12.根據權利要求11所述的定位系統，其特徵在於， 所述性能檢測裝置的輸出端通過單刀雙擲開關與所述組合定位裝置相連，其中，所述性能檢測裝置的輸出端與所述單刀雙擲開關的輸入端相連，所述單刀雙擲開關的第一輸出端與所述組合定位裝置的輸入端相連，所述單刀雙擲開關的第二輸出端與輸出線路相連；所述W1-Fi定位裝置輸出端通過第一開關與所述粒子濾波器的輸入端相連；所述粒子濾波器的輸出端通過第二開關與所述組合定位裝置的輸入端相連；在所述定位性能參數符合預先設置的條件情況下，所述單刀雙擲開關的輸入端與所述單刀雙擲開關的第一輸 入端處於導通狀態，所述第一開關和所述第二開關處於閉合狀態。
【文檔編號】H04W64/00GK103841638SQ201210486831
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月26日 優先權日:2012年11月26日
【發明者】劉興川, 李超, 林孝康 申請人:中興通訊股份有限公司, 清華大學深圳研究生院