一种无线网络定位方法及装置与流程

文档序号:16061123发布日期:2018-11-24 12:11阅读:179来源:国知局

本申请涉及无线定位领域,尤其涉及一种无线网络定位方法及装置。

背景技术

随着移动通信无线网络的快速发展,移动终端的应用日益广泛,其中,接收无线信号的移动终端又被称为无线信号接收点。在推动无线网络飞速发展的过程中,技术人员发现无线网络定位的重要性日益增加,为无线信号接收点进行定位成为今年来研究的热点。

目前采用的无线网络定位方法,通常包括以下几种:第一种无线网络定位方法基于信号强度实现,该方法中,首先建立一个无线信号在无障碍空间中传播的理想传播模型,然后,根据检测到的无线信号接收点的信号强度和该理想传播模型,确定该无线信号接收点的位置,实现无线网络定位;第二种无线网络定位方法基于无线信号的到达时间或到达时间差实现,该方法中,获取无线信号到达无线信号接收点的到达时间,或者无线信号达到不同无线信号接收点的到达时间差,再根据无线信号的传输速度,确定无线信号接收点的位置。

但是,发明人在本申请的研究过程中发现,在实际应用场景中,无线信号的传播环境比较复杂,无线信号传播过程中会受到多径、阴影效应等诸多因素的影响,导致现有技术中的定位技术精度较差。



技术实现要素:

本申请提供了一种无线网络定位方法及装置,以解决现有技术中的定位技术精度较差的问题。

第一方面,本申请提供了一种无线网络定位方法,包括:

获取待定位的各个无线信号接收点构成的待定位集合,并获取所述各个无线信号接收点的指纹构成的第一指纹集合,其中,所述指纹包括无线信号接收点的经纬度信息以及测量到的各个目标小区的接收信号的电平强度,所述目标小区包括所述无线信号接收点的服务小区和服务邻区;

根据所述第一指纹集合,计算所述待定位集合中的各个无线信号接收点之间的绝对移动时间,并通过所述绝对移动时间划定测量时空关联集合,其中,所述绝对移动时间为无线信号接收点之间的时间差;

将所述测量时空关联集合中的无线信号接收点作为目标接收点,根据所述目标接收点的指纹构成的第二指纹集合,确定测量区域;

在所述测量区域中查找定位参数最大的目标区域,并确定所述目标区域的位置为所述测量时空关联集合中各个无线信号接收点的定位位置。

可选的,所述根据所述目标接收点的指纹构成的第二指纹集合,确定测量区域,包括:

判断各个目标接收点是否移动;

若移动,则将所述目标接收点作为关键接收点,并加入关键接收点集中;

在所述第二指纹集合中,提取所述关键接收点集中各个关键接收点的指纹;

通过所述各个关键接收点的指纹,确定各个关键接收点的目标小区,并通过所述各个关键接收点的目标小区的测量范围确定所述测量区域。

可选的,所述根据所述第一指纹集合,计算所述待定位集合中的各个无线信号接收点之间的绝对移动时间,并通过所述绝对移动时间划定测量时空关联集合,包括:

31)确定所述待定位集合中的第一个无线信号接收点为目标接收点,并设定当前的绝对移动时间为零;

32)计算所述目标接收点的指纹与下一个无线信号接收点的指纹之间的余弦相似度,并判断所述余弦相似度是否大于第一相似度阈值,若是,执行步骤33)的操作,若否,执行步骤34)的操作;

33)确定所述下一个无线信号接收点为目标接收点,并确定所述绝对移动时间不变,若所述待定位集合中存在其他无线信号接收点,返回执行步骤32)的操作,若所述待定位集合中不存在其他无线信号接收点,划定本次遍历的各个无线信号接收点归属于同一个测量时空关联集合,并结束本次操作;

34)获取所述目标接收点与所述下一个无线信号接收点之间的时间差,将所述时间差与所述绝对移动时间的和作为当前的绝对移动时间,然后执行步骤35)的操作;

35)判断所述当前的绝对移动时间是否小于预设时间阈值,若否,划定本次遍历的各个无线信号接收点归属于同一个测量时空关联集合,并结束本次操作,若是,执行步骤36)的操作;

36)若所述待定位集合中存在其他无线信号接收点,确定所述下一个无线信号接收点为目标接收点,并返回执行步骤32)的操作,若所述待定位集合中不存在其他无线信号接收点,划定本次遍历的各个无线信号接收点归属于同一个测量时空关联集合,并结束本次操作。

可选的,所述在所述测量区域中查找定位参数最大的目标区域,并确定所述目标区域的位置为所述测量时空关联集合中各个无线信号接收点的定位位置,包括:

41)若所述测量区域的范围不大于预设范围,将所述测量区域作为目标区域,若所述测量区域的范围大于所述预设范围,再执行步骤42)的操作;

42)设置符合预设范围的搜索框,并按照预设粒度分别从水平方向和垂直方向在所述测量区域内滑动所述搜索框,每滑动一次后,若所述搜索框所在区域对应的指纹个数占所述测量时空关联集合内的指纹总数的比例大于预设比例,计算所述搜索框所在区域的定位参数;

43)滑动完成后,查找所述定位参数最大时所述搜索框所在区域,并将所述区域作为目标区域。

可选的,所述搜索框所在区域的定位参数为:所述测量时空关联集合内的所有无线信号接收点的指纹与所述搜索框所在区域内的指纹的最大余弦相似度之和。

可选的,通过以下方式计算所述搜索框所在区域的定位参数:

通过以下公式计算第m个测量时空关联集合内的指纹与第l个搜索框所在区域内的指纹的余弦相似度:

其中,tm表示第m个测量时空关联集合,dl表示第l个搜索框所在区域,pk表示第m个测量时空关联集合中的第k个无线信号接收点的指纹,fj表示dl区域内第j个地理栅格的无线信号指纹,ρ(tm,dl,<pk,fj>)表示第m个测量时空关联集合内的第k个无线信号接收点的指纹与第l个搜索框所在区域内第j个地理栅格的无线信号指纹的余弦相似度;pcelli(k)表示第m个测量时空关联集合中的第k个无线信号接收点的指纹中,测量到的第i个小区celli的接收信号的电平强度;pcelli(j)表示在dl区域内的第j个地理栅格中测量到的第i个小区celli的接收信号的电平强度;n表示所述第m个测量时空关联集合的指纹与第l个搜索框所在区域的指纹对应的相同小区的数量;

根据所述余弦相似度,通过以下公式计算第m个测量时空关联集合内的指纹与第l个搜索框所在区域内的指纹的最大余弦相似度之和:

其中,δ(tm,dl)表示第m个测量时空关联集合内的指纹与第l个搜索框所在区域内的指纹的最大余弦相似度之和,max{ψ}表示计算集合ψ中的最大元素值;

通过以下公式查找所述定位参数最大时所述搜索框所在区域:

δmax(tm,dl0)=max{δ(tm,dl),dl∈φ};

其中,δmax(tm,dl0)表示定位参数的最大值,dl0表示定位参数最大时所述搜索框所在区域,φ表示所述测量区域。

第二方面,本申请还提供了一种无线网络定位装置,所述无线网络定位装置包括:

指纹集合获取模块,用于获取待定位的各个无线信号接收点构成的待定位集合,并获取所述各个无线信号接收点的指纹构成的第一指纹集合,其中,所述指纹包括无线信号接收点的经纬度信息以及测量到的各个目标小区的接收信号的电平强度,所述目标小区包括所述无线信号接收点的服务小区和服务邻区;

关联集合划定模块,用于根据所述第一指纹集合,计算所述待定位集合中的各个无线信号接收点之间的绝对移动时间,并通过所述绝对移动时间划定测量时空关联集合,其中,所述绝对移动时间为无线信号接收点之间的时间差;

测量区域确定模块,用于将所述测量时空关联集合中的无线信号接收点作为目标接收点,根据所述目标接收点的指纹构成的第二指纹集合,确定测量区域;

定位位置确定模块,用于在所述测量区域中查找定位参数最大的目标区域,并确定所述目标区域的位置为所述测量时空关联集合中各个无线信号接收点的定位位置。

可选的,所述关联集合划定模块包括:

第一确定单元,用于确定所述待定位集合中的第一个无线信号接收点为目标接收点,并设定当前的绝对移动时间为零;

第一计算单元,用于计算所述目标接收点的指纹与下一个无线信号接收点的指纹之间的余弦相似度,并判断所述余弦相似度是否大于第一相似度阈值,若是,触发第二确定单元的操作,若否,触发第二计算单元的操作;

所述第二确定单元,用于确定所述下一个无线信号接收点为目标接收点,并确定所述绝对移动时间不变,若所述待定位集合中存在其他无线信号接收点,触发所述第一计算单元的操作,若所述待定位集合中不存在其他无线信号接收点,划定本次遍历的各个无线信号接收点归属于同一个测量时空关联集合,并结束本次操作;

所述第二计算单元,用于获取所述目标接收点与所述下一个无线信号接收点之间的时间差,将所述时间差与所述绝对移动时间的和作为当前的绝对移动时间,然后触发第一判断单元的操作;

所述第一判断单元,用于判断所述当前的绝对移动时间是否小于预设时间阈值,若否,划定本次遍历的各个无线信号接收点归属于同一个测量时空关联集合,并结束本次操作,若是,触发第三确定单元的操作;

所述第三确定单元,用于若所述待定位集合中存在其他无线信号接收点,确定所述下一个无线信号接收点为目标接收点,并触发所述第一计算单元的操作,若所述待定位集合中不存在其他无线信号接收点,划定本次遍历的各个无线信号接收点归属于同一个测量时空关联集合,并结束本次操作。

可选的,所述定位位置确定模块包括:

范围比较单元,用于若所述测量区域的范围不大于预设范围,将所述测量区域作为目标区域,若所述测量区域的范围大于所述预设范围,再触发滑动搜索单元的操作;

所述滑动搜索单元,用于设置符合预设范围的搜索框,并按照预设粒度分别从水平方向和垂直方向在所述测量区域内滑动所述搜索框,每滑动一次后,若所述搜索框所在区域对应的指纹个数占所述测量时空关联集合内的指纹总数的比例大于预设比例,计算所述搜索框所在区域的定位参数;

目标区域确定单元,用于滑动完成后,查找所述定位参数最大时所述搜索框所在区域,并将所述区域作为目标区域。

可选的,所述搜索框所在区域的定位参数为:所述测量时空关联集合内的所有无线信号接收点的指纹与所述搜索框所在区域内的指纹的最大余弦相似度之和;

其中,所述滑动搜索单元通过以下方式计算所述搜索框所在区域的定位参数:

通过以下公式计算第m个测量时空关联集合内的指纹与第l个搜索框所在区域内的指纹的余弦相似度:

其中,tm表示第m个测量时空关联集合,dl表示第l个搜索框所在区域,pk表示第m个测量时空关联集合中的第k个无线信号接收点的指纹,fj表示dl区域内第j个地理栅格的无线信号指纹,ρ(tm,dl,<pk,fj>)表示第m个测量时空关联集合内的第k个无线信号接收点的指纹与第l个搜索框所在区域内第j个地理栅格的无线信号指纹的余弦相似度;pcelli(k)表示第m个测量时空关联集合中的第k个无线信号接收点的指纹中,测量到的第i个小区celli的接收信号的电平强度;pcelli(j)表示在dl区域内的第j个地理栅格中测量到的第i个小区celli的接收信号的电平强度;n表示所述第m个测量时空关联集合的指纹与第l个搜索框所在区域的指纹对应的相同小区的数量;

所述滑动搜索单元根据所述余弦相似度,通过以下公式计算第m个测量时空关联集合内的指纹与第l个搜索框所在区域内的指纹的最大余弦相似度之和:

其中,δ(tm,dl)表示第m个测量时空关联集合内的指纹与第l个搜索框所在区域内的指纹的最大余弦相似度之和,max{ψ}表示计算集合ψ中的最大元素值;

所述目标区域确定单元通过以下公式查找所述定位参数最大时所述搜索框所在区域:

δmax(tm,dl0)=max{δ(tm,dl),dl∈φ};

其中,δmax(tm,dl0)表示定位参数的最大值,dl0表示定位参数最大时所述搜索框所在区域,φ表示所述测量区域。

本申请的实施例公开一种无线网络定位方法及装置,该方法中,在对无线信号接收点进行定位时,通过各个无线信号接收点的指纹构成的第一指纹集合,获取待定位集合中的各个无线信号接收点之间的绝对移动时间各个无线信号接收点之间的绝对移动时间,并通过绝对移动时间划定测量时空关联集合,再根据无线信号接收点的指纹对测量时空关联集合中的各个无线信号接收点进行定位。也就是说,本申请实施例公开的无线网络定位方法综合考虑了无线信号接收点的时间因素和指纹因素,将各个无线信号接收点的时间关联性和空间关联性与指纹相融合。

因此,与现有技术中只考虑信号强度,或者只考虑无线信号的到达时间或到达时间差的方式相比,本申请实施例提供的方案有效克服了现有技术容易受到复杂的传播环境的影响的问题,能够提高无线信号接收点的定位精度。特别的,根据实验对比,本申请实施例提供的方案能够将定位精度提升50%以上,实现了对无线信号接收点的精确定位。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例公开一种无线网络定位方法的工作流程示意图;

图2为本申请实施例公开一种无线网络定位方法中,划定测量时空关联集合的工作流程示意图;

图3为本申请实施例公开一种无线网络定位方法中,查找目标区域的工作流程示意图;

图4为本申请实施例公开一种无线网络定位装置的结构示意图。

具体实施方式

为了解决现有的定位技术精度差的问题,本申请公开一种无线网络定位方法及装置。

本申请的第一实施例公开一种无线网络定位方法,参见图1所示的工作流程示意图,本申请实施例公开的所述无线网络定位方法包括以下步骤:

步骤s11、获取待定位的各个无线信号接收点构成的待定位集合,并获取所述各个无线信号接收点的指纹构成的第一指纹集合,其中,所述指纹包括无线信号接收点的经纬度信息以及测量到的各个目标小区的接收信号的电平强度,所述目标小区包括所述无线信号接收点的服务小区和服务邻区。

其中,某一无线信号接收点的指纹,指的是该无线信号接收点位于不同位置时,对应的各个小区的接收信号的电平强度,通常包括该无线信号接收点的经纬度信息,以及测量到的各个目标小区的接收信号的电平强度。

小区也可称为蜂窝小区,其中,目标小区包括无线信号接收点的服务小区和服务邻区。对于某一无线信号接收点来说,其服务小区为能够测量到的接收信号的电平强度较强(例如,大于预设的电平强度阈值)的小区,而服务邻区为测量到的接收信号的电平强度较薄弱的小区。

无线信号接收点在进行通信业务时,能够通过专用测量设备,测量到各个小区的接收信号的电平强度,从而可以获取各个无线信号接收点的指纹。

在本申请实施例中,可通过以下公式获取无线信号接收点的指纹:

pk=[<logk,latk>,<pk,celli,pk,cellj,...,pk,celll>]公式(1);

通过公式(1),即可得到待定位集合中各个无线信号接收点分别位于不同的经纬度位置时,测量到的各个小区的接收信号的电平强度。其中,pk表示第k个无线信号接收点的指纹;logk表示所述第k个无线信号接收点所处的纬度;latk表示测量第k个无线信号接收点的所处的经度;pk,celli表示当第k个无线信号接收点所处的位置为<logk,latk>时,测量到的第i个小区celli的接收信号的电平强度;pk,cellj表示当第k个无线信号接收点所处的位置为<logk,latk>时,测量到的第j个小区cellj的接收信号的电平强度;pk,celll表示当第k个无线信号接收点所处的位置为<logk,latk>时,测量到的第l个小区celll的接收信号的电平强度。

步骤s12、根据所述第一指纹集合,计算所述待定位集合中的各个无线信号接收点之间的绝对移动时间,并通过所述绝对移动时间划定测量时空关联集合,其中,所述绝对移动时间为无线信号接收点之间的时间差。

在待定位集合中,往往存在多个无线信号接收点,各个无线信号接收点进行通信业务的时间往往并不相同,这种情况下,无线信号接收点之间的时间差,即为无线信号接收点进行通信业务的时间之差。

在本申请实施例中,所述测量时空关联集合中的各个无线信号接收点之间的绝对移动时间小于预设时间阈值。

其中,所述预设时间阈值的大小与定位精度的需求有关,通常所述预设时间阈值不大于定位精度与用户速度的商。例如,若本次定位精度为150米,无线信号接收点的用户在市区内的车速通常不高于90公里/小时(即不高于每秒25米的运动速度),也就是说,用户在6秒时间内的运动位移为150米,这种情况下,为了使定位精度满足本次需求,通常设置所述预设时间阈值为6秒。

另外,通过步骤s12,可能将待定位集合划分为一个或多个测量时空关联集合。若待定位集合被划分为多个测量时空关联集合,则对所述多个测量时空关联集合分别执行后续的操作。

步骤s13、将所述测量时空关联集合中的无线信号接收点作为目标接收点,根据所述目标接收点的指纹构成的第二指纹集合,确定测量区域。

在第二指纹集合中,包括目标接收点处于不同经纬度时,对应的各个目标小区的接收信号的电平强度。在步骤s13中,根据目标接收点对应的目标小区所测量到的范围划定测量区域。

例如,若通过查找第二指纹集合,小区a、小区b和小区c均为目标接收点对应的目标小区,则根据小区a、小区b和小区c的测量范围确定测量区域。

步骤s14、在所述测量区域中查找定位参数最大的目标区域,并确定所述目标区域的位置为所述测量时空关联集合中各个无线信号接收点的定位位置。

通过步骤s14,能够查找到测量区域中的目标区域,其中,目标区域的定位参数大于测量区域中的其他区域,因此,通常认为目标区域距离测量时空关联集合中的各个无线信号接收点的距离最近,可将目标区域的位置作为所述测量时空关联集合中各个无线信号接收点的定位位置。

另外,在本申请实施例中,某一个区域的定位参数通常为所述测量时空关联集合内的所有无线信号接收点的指纹与该区域内的指纹的最大余弦相似度之和。

本申请的第一实施例公开一种无线网络定位方法,该方法中,在对无线信号接收点进行定位时,通过各个无线信号接收点的指纹构成的第一指纹集合,获取待定位集合中的各个无线信号接收点之间的绝对移动时间各个无线信号接收点之间的绝对移动时间,并通过绝对移动时间划定测量时空关联集合,再并根据无线信号接收点的指纹对测量时空关联集合中的各个无线信号接收点进行定位。也就是说,本申请实施例公开的无线网络定位方法综合考虑了无线信号接收点的时间因素和指纹因素,将各个无线信号接收点的时间关联性和空间关联性与指纹相融合。因此,与现有技术中只考虑信号强度,或者只考虑无线信号的到达时间或到达时间差的方式相比,本申请实施例提供的方案有效克服了现有技术容易受到复杂的传播环境的影响的问题,能够提高无线信号接收点的定位精度。特别的,根据实验对比,本申请实施例提供的方案能够将定位精度提升50%以上,实现了对无线信号接收点的精确定位。

在步骤s13中,公开了根据所述目标接收点的指纹构成的第二指纹集合,确定测量区域。在具体应用过程中,可根据测量时空关联集合中的所有目标接收点的的指纹确定测量区域。

另外,为了提高定位精度,本申请另一实施例中,所述根据所述目标接收点的指纹构成的第二指纹集合,确定测量区域,包括以下步骤:

判断各个目标接收点是否移动,若移动,则将所述目标接收点作为关键接收点,并加入关键接收点集中;

在所述第二指纹集合中,提取所述关键接收点集中各个关键接收点的指纹;

通过所述各个关键接收点的指纹,确定各个关键接收点的目标小区,并通过所述各个关键接收点的目标小区的测量范围确定所述测量区域。

在上述步骤中,确定目标接收点后,从所述目标接收点中选取关键接收点,再根据关键接收点的指纹确定测量区域。

另外,本申请实施例中,通常根据目标接收点与其相邻的目标接收点的指纹之间的余弦相似度,来判断各个目标接收点是否移动。

在测量时空关联集合中,有可能包含多个目标接收点,若目标接收点a与目标接收点b的指纹的余弦相似度小于预设的相似度阈值(即第二相似度阈值),则表明目标接收点a相对于目标接收点b来说,处于运动状态;若目标接收点a与目标接收点b的指纹的余弦相似度大于或等于第二相似度阈值,则表明相对于目标接收点b来说,目标接收点a处于静止状态。

其中,所述第二相似度阈值的具体数值,可由工作人员根据定位需求设置,例如,可将所述第二相似度阈值设置为0.99,当然,也可以将所述第二相似度阈值设置为其他数值,本申请对此不做限定。

提取测量时空关联集合中的关键接收点,并根据关键接收点确定测量区域,能够排除乒乓切换导致的无线信号接收点重复的问题,从而提高定位精度。

进一步的,在通过各个关键接收点的目标小区的测量范围确定测量区域时,通过将各个关键接收点的目标小区所测量到的范围能够确定的最大区域作为所述测量区域。

具体的,在确定各个关键接收点的目标小区之后,获取各个目标小区能够测量到的范围中的最大经度、最小经度、最大纬度和最小纬度,然后,确定所述最大经度、最小经度、最大纬度和最小纬度划定的区域为所述测量区域。

作为图1方法的细化,在本申请的另一实施例中,如图2所示,本申请公开的无线网络定位方法中,所述根据所述第一指纹集合,计算所述待定位集合中的各个无线信号接收点之间的绝对移动时间,并通过所述绝对移动时间划定测量时空关联集合,包括以下步骤:

步骤s21、确定所述待定位集合中的第一个无线信号接收点为目标接收点,并设定当前的绝对移动时间tas为零。

在图2所示的实施例中,根据进行通信业务的时间先后顺序确定无线信号接收点的顺序。其中,所述待定位集合中的第一个无线信号接收点指的是在待定位的无线信号接收点的集合中,第一个进行通信业务的无线信号接收点,相应的,第二个无线信号接收点指的是该待定位集合中第二个进行通信业务的无线信号接收点。

步骤s22、计算所述目标接收点的指纹与下一个无线信号接收点的指纹之间的余弦相似度。

在本申请实施例中,两个无线信号接收点的指纹的余弦相似度可通过以下公式进行计算:

其中,在公式(2)中,ρ(pk,pj)表示第k个无线信号接收点与第j个无线信号接收点的指纹的余弦相似度,在步骤s22中,第k个无线信号接收点可用于表示目标信号接收点,第j个无线信号接收点可以用于表示目标接收点的下一个无线信号接收点。pcelli(k)表示第k个无线信号接收点的指纹中,测量到的第i个小区celli的接收信号的电平强度;pcelli(j)表示第j个无线信号接收点的指纹中,测量到的第i个小区celli的接收信号的电平强度;n表示所述第k个无线信号的指纹与第j个无线信号接收点的指纹对应的相同小区的数量。另外,第k个无线信号接收点和第j个无线信号接收点均为所述待定位集合中的无线信号接收点。

通过公式(2),即可计算得到所述目标接收点与下一个无线信号接收点的指纹的余弦相似度。

步骤s23、判断所述余弦相似度是否大于第一相似度阈值,若是,执行步骤s24的操作,若否,执行步骤s25的操作。

其中,所述第一相似度阈值的具体数值由工作人员根据定位需求设置,并且,所述第二相似度阈值的具体数值可与所述第一相似度阈值的具体数值相同,也可以不同。例如,可将所述第一相似度阈值设置为0.99,当然,也可以将所述第一相似度阈值设置为其他数值,本申请对此不做限定。

步骤s24、若所述余弦相似度大于第一相似度阈值,确定所述下一个无线信号接收点为目标接收点,并确定所述绝对移动时间不变,再执行步骤s27的操作。

若所述目标接收点与下一个无线信号接收点的指纹的余弦相似度大于第二相似度阈值,则通常认为目标接收点相对于下一个无线信号接收点来说并未移动,则绝对移动时间tas保持不变。

步骤s25、若所述余弦相似度不大于第一相似度阈值,获取所述目标接收点与所述下一个无线信号接收点之间的时间差,将所述时间差与所述绝对移动时间的和作为当前的绝对移动时间,并确定所述下一个无线信号接收点为目标接收点,然后再执行步骤s26的操作。

若所述目标接收点与下一个无线信号接收点的指纹的余弦相似度不大于(即小于或等于)第一相似度阈值,则表明相对于目标接收点来说,所述下一个无线信号接收点处于运动状态。这种情况下,设定所述目标接收点与所述下一个无线信号接收点之间的时间差为△t,则当前的绝对移动时间tas=tas+△t。

其中,所述目标接收点与所述下一个无线信号接收点之间的时间差为△t,为所述目标接收点与所述下一个无线信号接收点之间进行通信业务的时间之差。

步骤s26、判断所述当前的绝对移动时间是否小于预设时间阈值,若是,执行步骤s27的操作,若否,执行步骤s28的操作。

步骤s27、判断所述待定位集合中是否存在其他无线信号接收点,若是,返回执行步骤s22的操作,若否,执行步骤s28的操作。

步骤s28、划定本次遍历的各个无线信号接收点归属于同一个测量时空关联集合,并结束本次操作。

通过步骤s21至步骤s28公开的方法,能够划定测量时空关联集合。

作为图1方法的细化,在本申请的另一实施例中,如图3所示,本申请公开的无线网络定位方法中,所述在所述测量区域中查找定位参数最大的目标区域,并确定所述目标区域的位置为所述测量时空关联集合中各个无线信号接收点的定位位置,包括以下步骤:

步骤s31、判断所述测量区域是否大于预设范围,若否,执行步骤s32的操作,若是,执行步骤s33的操作。

其中,预设范围通常根据定位精度的需求设定。例如,若本次定位精度为150米,则所述预设范围通常设置为150米×150米。

步骤s32、若所述测量区域的范围不大于预设范围,将所述测量区域作为目标区域。

步骤s33、若所述测量区域的范围大于所述预设范围,设置符合预设范围的搜索框,并按照预设粒度分别从水平方向和垂直方向在所述测量区域内滑动所述搜索框,每滑动一次后,若所述搜索框所在区域对应的指纹个数占所述测量时空关联集合内的指纹总数的比例大于预设比例,计算所述搜索框所在区域的定位参数。

其中,预设粒度可设置为25米或其他距离,本申请对此不做限定。并且,在滑动完成后,执行步骤s34的操作。而且,所述搜索框所在区域的定位参数为:所述测量时空关联集合内的所有无线信号接收点的指纹与所述搜索框所在区域内的指纹的最大余弦相似度之和。

另外,上述步骤中,按照预设粒度滑动搜索框,每滑动一次后,获取搜索框所在区域对应的指纹个数,并判断搜索框所在区域对应的指纹个数占所述测量时空关联集合内的指纹总数的比例是否大于预设比例,若否(即所述比例不大于预设比例),则表明搜索框所在区域内指纹个数较少,则测量时空关联集合中各个无线信号接收点通常不在所述搜索框所在区域内,需要继续滑动该搜索框。若搜索框所在区域对应的指纹个数占所述测量时空关联集合内的指纹总数的比例大于所述预设比例,则表明搜索框所在区域内指纹个数较多,这种情况下,计算所述搜索框所在区域的定位参数。

其中,所述预设比例可设置为50%或其他值,本申请对此不做限定。

步骤s34、滑动完成后,查找所述定位参数最大时所述搜索框所在区域,并将所述区域作为目标区域。

进一步的,上述步骤中,所述搜索框所在区域的定位参数为:所述测量时空关联集合内的所有无线信号接收点的指纹与所述搜索框所在区域内的指纹的最大余弦相似度之和。

在本申请实施例中,通过以下方式计算所述搜索框所在区域的定位参数:

首先,通过以下公式计算第m个测量时空关联集合内的指纹与第l个搜索框所在区域内的指纹的余弦相似度:

其中,tm表示第m个测量时空关联集合,dl表示第l个搜索框所在区域,pk表示第m个测量时空关联集合中的第k个无线信号接收点的指纹,fj表示dl区域内第j个地理栅格的无线信号指纹,ρ(tm,dl,<pk,fj>)表示第m个测量时空关联集合内的第k个无线信号接收点的指纹与第l个搜索框所在区域内第j个地理栅格的无线信号指纹的余弦相似度;pcelli(k)表示第m个测量时空关联集合中的第k个无线信号接收点的指纹中,测量到的第i个小区celli的接收信号的电平强度;pcelli(j)表示在dl区域内的第j个地理栅格中测量到的第i个小区celli的接收信号的电平强度;n表示所述第m个测量时空关联集合的指纹与第l个搜索框所在区域的指纹对应的相同小区的数量。

然后,根据所述余弦相似度,通过以下公式计算第m个测量时空关联集合内的指纹与第l个搜索框所在区域内的指纹的最大余弦相似度之和:

其中,δ(tm,dl)表示第m个测量时空关联集合内的指纹与第l个搜索框所在区域内的指纹的最大余弦相似度之和,max{ψ}表示计算集合ψ中的最大元素值。

进一步的,在本申请实施例中,通过以下公式查找所述定位参数最大时所述搜索框所在区域:

δmax(tm,dl0)=max{δ(tm,dl),dl∈φ}公式(5);

其中,δmax(tm,dl0)表示定位参数的最大值,dl0表示定位参数最大时所述搜索框所在区域,φ表示所述测量区域。

在本发明另一实施例中,本申请还公开一种无线网络定位装置,参见图4所示的结构示意图,所述无线网络定位装置包括:指纹集合获取模块100、关联集合划定模块200、测量区域确定模块300和定位位置确定模块400。

其中,所述指纹集合获取模块100,用于获取待定位的各个无线信号接收点构成的待定位集合,并获取所述各个无线信号接收点的指纹构成的第一指纹集合,其中,所述指纹包括无线信号接收点的经纬度信息以及测量到的各个目标小区的接收信号的电平强度,所述目标小区包括所述无线信号接收点的服务小区和服务邻区。

其中,某一无线信号接收点的指纹,指的是该无线信号接收点位于不同位置时,对应的各个小区的接收信号的电平强度,通常包括该无线信号接收点的经纬度信息,以及测量到的各个目标小区的接收信号的电平强度。

小区也可称为蜂窝小区,其中,目标小区包括无线信号接收点的服务小区和服务邻区。对于某一无线信号接收点来说,其服务小区为能够测量到的接收信号的电平强度较强(例如,大于预设的电平强度阈值)的小区,而服务邻区为测量到的接收信号的电平强度较薄弱的小区。

无线信号接收点在进行通信业务时,能够通过专用测量设备,测量到各个小区的接收信号的电平强度,从而可以获取各个无线信号接收点的指纹。

在本申请实施例中,可通过以下公式获取无线信号接收点的指纹:

pk=[<logk,latk>,<pk,celli,pk,cellj,...,pk,celll>]公式(1);

通过公式(1),即可得到待定位集合中各个无线信号接收点分别位于不同的经纬度位置时,测量到的各个小区的接收信号的电平强度。其中,pk表示第k个无线信号接收点的指纹;logk表示所述第k个无线信号接收点所处的纬度;latk表示测量第k个无线信号接收点的所处的经度;pk,celli表示当第k个无线信号接收点所处的位置为<logk,latk>时,测量到的第i个小区celli的接收信号的电平强度;pk,cellj表示当第k个无线信号接收点所处的位置为<logk,latk>时,测量到的第j个小区cellj的接收信号的电平强度;pk,celll表示当第k个无线信号接收点所处的位置为<logk,latk>时,测量到的第l个小区celll的接收信号的电平强度。

所述关联集合划定模块200,用于根据所述第一指纹集合,计算所述待定位集合中的各个无线信号接收点之间的绝对移动时间,并通过所述绝对移动时间划定测量时空关联集合,其中,所述绝对移动时间为无线信号接收点之间的时间差。

在待定位集合中,往往存在多个无线信号接收点,各个无线信号接收点进行通信业务的时间往往并不相同,这种情况下,无线信号接收点之间的时间差,即为无线信号接收点进行通信业务的时间之差。

在本申请实施例中,所述测量时空关联集合中的各个无线信号接收点之间的绝对移动时间小于预设时间阈值。

其中,所述预设时间阈值的大小与定位精度的需求有关,通常所述预设时间阈值不大于定位精度与用户速度的商。例如,若本次定位精度为150米,无线信号接收点的用户在市区内的车速通常不高于90公里/小时(即不高于每秒25米的运动速度),也就是说,用户在6秒时间内的运动位移为150米,这种情况下,为了使定位精度满足本次需求,通常设置所述预设时间阈值为6秒。

所述测量区域确定模块300,用于将所述测量时空关联集合中的无线信号接收点作为目标接收点,根据所述目标接收点的指纹构成的第二指纹集合,确定测量区域。

所述定位位置确定模块400,用于在所述测量区域中查找定位参数最大的目标区域,并确定所述目标区域的位置为所述测量时空关联集合中各个无线信号接收点的定位位置。

本申请实施例公开的无线网络定位装置综合考虑了无线信号接收点的时间因素和指纹因素,将各个无线信号接收点的时间关联性和空间关联性与指纹相融合。因此,与现有技术中只考虑信号强度,或者只考虑无线信号的到达时间或到达时间差的方式相比,本申请实施例提供的方案有效克服了现有技术容易受到复杂的传播环境的影响的问题,能够提高无线信号接收点的定位精度。特别的,根据实验对比,本申请实施例提供的方案能够将定位精度提升50%以上,实现了对无线信号接收点的精确定位。

进一步的,在本申请实施例公开的无线网络定位装置中,所述关联集合划定模块包括:第一确定单元、第一计算单元、第二确定单元、第二计算单元、第一判断单元和第三确定单元。

所述第一确定单元,用于确定所述待定位集合中的第一个无线信号接收点为目标接收点,并设定当前的绝对移动时间为零。

在本申请实施例中,根据进行通信业务的时间先后顺序确定无线信号接收点的顺序。其中,所述待定位集合中的第一个无线信号接收点指的是在待定位的无线信号接收点的集合中,第一个进行通信业务的无线信号接收点,相应的,第二个无线信号接收点指的是该待定位集合中第二个进行通信业务的无线信号接收点。

所述第一计算单元,用于计算所述目标接收点的指纹与下一个无线信号接收点的指纹之间的余弦相似度,并判断所述余弦相似度是否大于第一相似度阈值,若是,触发第二确定单元的操作,若否,触发第二计算单元的操作。

在本申请实施例中,两个无线信号接收点的指纹的余弦相似度可通过以下公式进行计算:

其中,在公式(2)中,ρ(pk,pj)表示第k个无线信号接收点与第j个无线信号接收点的指纹的余弦相似度,在步骤s22中,第k个无线信号接收点可用于表示目标信号接收点,第j个无线信号接收点可以用于表示目标接收点的下一个无线信号接收点。pcelli(k)表示第k个无线信号接收点的指纹中,测量到的第i个小区celli的接收信号的电平强度;pcelli(j)表示第j个无线信号接收点的指纹中,测量到的第i个小区celli的接收信号的电平强度;n表示所述第k个无线信号的指纹与第j个无线信号接收点的指纹对应的相同小区的数量。另外,第k个无线信号接收点和第j个无线信号接收点均为所述待定位集合中的无线信号接收点。

通过公式(2),即可计算得到所述目标接收点与下一个无线信号接收点的指纹的余弦相似度。

所述第二确定单元,用于确定所述下一个无线信号接收点为目标接收点,并确定所述绝对移动时间不变,若所述待定位集合中存在其他无线信号接收点,触发所述第一计算单元的操作,若所述待定位集合中不存在其他无线信号接收点,划定本次遍历的各个无线信号接收点归属于同一个测量时空关联集合,并结束本次操作。

所述第二计算单元,用于获取所述目标接收点与所述下一个无线信号接收点之间的时间差,将所述时间差与所述绝对移动时间的和作为当前的绝对移动时间,然后触发第一判断单元的操作。

所述第一判断单元,用于判断所述当前的绝对移动时间是否小于预设时间阈值,若否,划定本次遍历的各个无线信号接收点归属于同一个测量时空关联集合,并结束本次操作,若是,触发第三确定单元的操作。

所述第三确定单元,用于若所述待定位集合中存在其他无线信号接收点,确定所述下一个无线信号接收点为目标接收点,并触发所述第一计算单元的操作,若所述待定位集合中不存在其他无线信号接收点,划定本次遍历的各个无线信号接收点归属于同一个测量时空关联集合,并结束本次操作。

进一步的,在本申请实施例公开的无线网络定位装置中,所述定位位置确定模块包括:范围比较单元、滑动搜索单元和目标区域确定单元。

其中,所述范围比较单元,用于若所述测量区域的范围不大于预设范围,将所述测量区域作为目标区域,若所述测量区域的范围大于所述预设范围,再触发滑动搜索单元的操作。

所述预设范围通常根据定位精度的需求设定。例如,若本次定位精度为150米,则所述预设范围通常设置为150米×150米。

所述滑动搜索单元,用于设置符合预设范围的搜索框,并按照预设粒度分别从水平方向和垂直方向在所述测量区域内滑动所述搜索框,每滑动一次后,若所述搜索框所在区域对应的指纹个数占所述测量时空关联集合内的指纹总数的比例大于预设比例,计算所述搜索框所在区域的定位参数。

其中,预设粒度可设置为25米或其他距离,本申请对此不做限定。

所述目标区域确定单元,用于滑动完成后,查找所述定位参数最大时所述搜索框所在区域,并将所述区域作为目标区域。

进一步的,在本申请实施例公开的无线网络定位装置中,所述搜索框所在区域的定位参数为:所述测量时空关联集合内的所有无线信号接收点的指纹与所述搜索框所在区域内的指纹的最大余弦相似度之和。

其中,所述滑动搜索单元通过以下方式计算所述搜索框所在区域的定位参数:

通过以下公式计算第m个测量时空关联集合内的指纹与第l个搜索框所在区域内的指纹的余弦相似度:

其中,tm表示第m个测量时空关联集合,dl表示第l个搜索框所在区域,pk表示第m个测量时空关联集合中的第k个无线信号接收点的指纹,fj表示dl区域内第j个地理栅格的无线信号指纹,ρ(tm,dl,<pk,fj>)表示第m个测量时空关联集合内的第k个无线信号接收点的指纹与第l个搜索框所在区域内第j个地理栅格的无线信号指纹的余弦相似度;pcelli(k)表示第m个测量时空关联集合中的第k个无线信号接收点的指纹中,测量到的第i个小区celli的接收信号的电平强度;pcelli(j)表示在dl区域内的第j个地理栅格中测量到的第i个小区celli的接收信号的电平强度;n表示所述第m个测量时空关联集合的指纹与第l个搜索框所在区域的指纹对应的相同小区的数量;

所述滑动搜索单元根据所述余弦相似度,通过以下公式计算第m个测量时空关联集合内的指纹与第l个搜索框所在区域内的指纹的最大余弦相似度之和:

其中,δ(tm,dl)表示第m个测量时空关联集合内的指纹与第l个搜索框所在区域内的指纹的最大余弦相似度之和,max{ψ}表示计算集合ψ中的最大元素值;

所述目标区域确定单元通过以下公式查找所述定位参数最大时所述搜索框所在区域:

δmax(tm,dl0)=max{δ(tm,dl),dl∈φ}公式(5);

其中,δmax(tm,dl0)表示定位参数的最大值,dl0表示定位参数最大时所述搜索框所在区域,φ表示所述测量区域。

具体实现中,本发明还提供一种计算机存储介质,其中,该计算机存储介质可存储有程序,该程序执行时可包括本发明提供的无线网络定位方法的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文:read-onlymemory,简称:rom)或随机存储记忆体(英文:randomaccessmemory,简称:ram)等。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解,本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在存储介质中,如rom/ram、磁碟、光盘等,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或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其,对于无线网络定位装置的实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例中的说明即可。

以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。

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