本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种基于多径反射的定位方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术：
在日常生活或军事领域中，经常需要获取某个物体的位置信息，例如获取该物体的坐标值或者该物体距离参考位置的距离值。对于室内场景下的定位方法，除了采用卫星定位方法外，通常采用toa(timeofarrival，到达时间)定位方法。
采用toa定位方法时，需要在定位系统覆盖区域中预先部署三个或三个以上已知位置信息的基站。各基站可以通过具有发送超宽带(ultrawideband)信号功能的天线向待测物体发送信号，待测物体或各基站可以确定信号从各基站到待测物体的传播时间，然后将各传播时间乘以信号传播速度，得到待测物体与各基站的距离值；然后分别以各基站的位置为圆心，以各基站与待测物体之间的距离值为半径画圆，这些圆的交点即为待测物体的坐标位置。具有发送超宽带信号功能的天线也可以安装在待测物体中，相应的具有接收该信号的天线安装在各基站中。
然而，发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术至少存在如下问题：在计算信号的传播时间时，是假设信号只按照直射路径传播，然而，信号在传播过程中，通常会因为活动物体或静止物体的干扰等原因，出现一些非直射的情况，如，反射、衍射等，从而导致现有的定位方法定位精度较低。
技术实现要素：
本发明实施例的目的在于提供一种基于多径反射的定位方法、装置、电子设备及存储介质，以提高室内场景中的定位精度。具体技术方案如下：
第一方面，提供了一种基于多径反射的定位方法，所述方法包括：
根据预设的定位信号的传播速度和所述定位信号从实体基站到待测物体的预设数目个传播时间，确定所述待测物体到所述实体基站的多个距离估计值，所述传播时间包括所述定位信号经过反射路径到达所述待测物体的传播时间；
根据所述多个距离估计值和预设的第一概率算法，确定所述定位信号在活动的物体影响下，经过直射路径到达所述待测物体或经过反射路径到达所述待测物体的第一概率；
将预设的反射次数和预设的每次反射影响所述定位信号到达所述待测物体的概率，以及预设的每次反射产生反射路径的概率相乘，确定所述定位信号在静止的物体影响下，经过直射路径到达所述待测物体或经过反射路径到达所述待测物体的第二概率；
根据所述第一概率、所述第二概率、预设的待测区域中各位置的坐标值、预设的实体基站的坐标值、预设的虚拟基站的坐标值和所述实体基站与所述虚拟基站的总数，确定所述待测区域中各位置接收到所述定位信号的概率值；
将所述概率值中的最大值对应的位置的坐标值，确定为所述待测物体的坐标值。
可选的，所述根据所述第一概率、所述第二概率、预设的待测区域中各位置的坐标值、预设的实体基站的坐标值、预设的虚拟基站的坐标值和所述实体基站与所述虚拟基站的总数，确定所述待测区域中各位置接收到所述定位信号的概率值，包括：
根据所述多个距离估计值中的最大值和预设的均匀分布算法，确定所述信号经过绕射路径、散射路径或折射路径到达所述待测物体的第三概率；
根据预设的各位置接收到所述定位信号的概率值计算公式
可选的，所述实体基站的数目为1个，所述虚拟基站包括一阶虚拟基站和二阶虚拟基站。
可选的，所述根据所述多个距离估计值和预设的第一概率算法，确定所述定位信号在活动的物体影响下，经过直射路径到达所述待测物体或经过反射路径到达所述待测物体的第一概率，包括：
根据所述多个距离估计值和预设的泊松分布算法，确定所述定位信号在活动的物体影响下，经过直射路径到达所述待测物体或经过反射路径到达所述待测物体的第一概率。
第二方面，提供了一种基于多径反射的定位装置，所述装置包括：
第一确定模块，用于根据预设的定位信号的传播速度和所述定位信号从实体基站到待测物体的预设数目个传播时间，确定所述待测物体到所述实体基站的多个距离估计值，所述传播时间包括所述定位信号经过反射路径到达所述待测物体的传播时间；
第二确定模块，用于根据所述多个距离估计值和预设的第一概率算法，确定所述定位信号在活动的物体影响下，经过直射路径到达所述待测物体或经过反射路径到达所述待测物体的第一概率；
第三确定模块，用于将预设的反射次数和预设的每次反射影响所述定位信号到达所述待测物体的概率，以及预设的每次反射产生反射路径的概率相乘，确定所述定位信号在静止的物体影响下，经过直射路径到达所述待测物体或经过反射路径到达所述待测物体的第二概率；
第四确定模块，用于根据所述第一概率、所述第二概率、预设的待测区域中各位置的坐标值、预设的实体基站的坐标值、预设的虚拟基站的坐标值和所述实体基站与所述虚拟基站的总数，确定所述待测区域中各位置接收到所述定位信号的概率值；
第五确定模块，用于将所述概率值中的最大值对应的位置的坐标值，确定为所述待测物体的坐标值。
可选的，所述第四确定模块包括：
第一确定子模块，用于根据所述多个距离估计值中的最大值和预设的均匀分布算法，确定所述信号经过绕射路径、散射路径或折射路径到达所述待测物体的第三概率；
第二确定子模块，用于根据预设的各位置接收到所述定位信号的概率值计算公式
可选的，所述实体基站的数目为1个，所述虚拟基站包括一阶虚拟基站和二阶虚拟基站。
可选的，所述第二确定模块具体用于：
根据所述多个距离估计值和预设的泊松分布算法，确定所述定位信号在活动的物体影响下，经过直射路径到达所述待测物体或经过反射路径到达所述待测物体的第一概率。
第三方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，所述处理器、所述通信接口、所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信；
所述存储器，用于存放计算机程序；
所述处理器，用于执行所述存储器上所存放的程序时，实现上述第一方面所述的任一基于多径反射的定位方法步骤。
第四方面，为了达到上述目的，本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述第一方面所述的任一基于多径反射的定位方法步骤。
第五方面，为了达到上述目的，本发明实施例还公开了一种包含指令的计算机程序产品，所述指令在计算机上运行时，实现上述第一方面所述的任一基于多径反射的定位方法步骤。
本发明实施例提供的基于多径反射的定位方法、装置、电子设备及存储介质，根据预设的定位信号的传播速度和定位信号从实体基站到待测物体的预设数目个传播时间，确定待测物体到实体基站的多个距离估计值，传播时间包括定位信号经过反射路径到达待测物体的传播时间，然后根据多个距离估计值和预设的第一概率算法，确定定位信号在活动的物体影响下，经过直射路径到达待测物体或经过反射路径到达待测物体的第一概率，然后将预设的反射次数和预设的每次反射影响定位信号到达待测物体的概率，以及预设的每次反射产生反射路径的概率相乘，确定定位信号在静止的物体影响下，经过直射路径到达待测物体或经过反射路径到达待测物体的第二概率，再根据第一概率、第二概率、预设的待测区域中各位置的坐标值、预设的实体基站的坐标值、预设的虚拟基站的坐标值和实体基站与虚拟基站的总数，确定待测区域中各位置接收到定位信号的概率值，最后将概率值中的最大值对应的位置的坐标值，确定为待测物体的坐标值。
利用本申请的技术方案，在计算待测区域中各位置接收到定位信号的概率时，综合考虑了定位信号按照直射路径传播和非直射路径传播的概率分布情况，提高了定位精度，尤其提高了室内场景中的定位精度。当然，实施本发明的任一产品或方法不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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。
图1为本发明实施例提供的一种基于多径反射的定位方法流程图；
图2为本发明实施例提供的一种实体基站与虚拟基站的位置关系示意图；
图3为本发明实施例提供的一种基于多径反射的定位装置结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述。
本发明实施例公开了一种基于多径反射的定位方法、装置、电子设备及存储介质，本发明实施例的执行主体可以是待测物体或实体基站，以下以待测物体为执行主体进行详细说明。以实体基站为执行主体时，其定位原理与待测物体为执行主体时的定位原理相同。
如图1所示，图1为本发明实施例提供的一种基于多径反射的定位方法流程图，包括如下步骤：
步骤110，根据预设的定位信号的传播速度和定位信号从实体基站到待测物体的预设数目个传播时间，确定待测物体到实体基站的多个距离估计值，传播时间包括定位信号经过反射路径到达待测物体的传播时间。
在本发明实施例中，待测物体可以接收实体基站发送的定位信号，定位信号可以是超宽带信号。待测物体接收到定位信号之后，可以根据定位信号的相位确定定位信号从实体基站到待测物体的传播时间。待测物体可以将定位信号不同时刻的相位值与定位信号的初始相位值相减，从而得到该定位信号对应的多个传播时间，然后根据预设的数目，确定定位信号对应的预设数目个传播时间，然后将各传播时间分别乘以预设的定位信号的传播速度(通常是光速)，得到的多个数值即为待测物体到实体基站的多个距离估计值。其中，各传播时间包括定位信号经过反射路径到达待测物体的传播时间。
步骤120，根据多个距离估计值和预设的第一概率算法，确定定位信号在活动的物体影响下，经过直射路径到达待测物体或经过反射路径到达待测物体的第一概率。
在本发明实施例中，待测物体中预设的第一概率算法可以是泊松分布算法或者正态分布算法，待测物体可以将多个距离估计值作为预设的第一概率算法的输入量，得到的多个值即为定位信号在活动的物体影响下，从实体基站经过直射路径到达待测物体或经过反射路径到达待测物体的概率(为了方便说明，可以称为第一概率)。
步骤130，将预设的反射次数和预设的每次反射影响定位信号到达待测物体的概率，以及预设的每次反射产生反射路径的概率相乘，确定定位信号在静止的物体影响下，经过直射路径到达待测物体或经过反射路径到达待测物体的第二概率。
在本发明实施例中，技术人员可以在待测物体中预设定位信号的反射次数(反射次数通常设置为2次，根据不同的定位精度要求，可以改变该值)、每次反射影响定位信号到达待测物体的概率，以及每次反射产生反射路径的概率(该值与反射面的粗糙程度相关)。待测物体可以根据技术人预设的参数和预设的计算公式
步骤140，根据第一概率、第二概率、预设的待测区域中各位置的坐标值、预设的实体基站的坐标值、预设的虚拟基站的坐标值和实体基站与虚拟基站的总数，确定待测区域中各位置接收到定位信号的概率值。
在本发明实施例中，待测物体可以根据第一概率、第二概率、预设的待测区域中各位置的坐标值、预设的实体基站的坐标值、预设的虚拟基站的坐标值和实体基站与虚拟基站的总数，确定待测区域中各位置接收到定位信号的概率值。该过程的计算公式可以表示为：
其中，
虚拟基站的坐标值可以通过实体基站的坐标值和镜像原理计算得到。如图2所示，在室内场景下，预设的实体基站的数目为1个，位于图中“×”位置，用p1表示；p2、p3、p4、p5是p1的一阶虚拟基站，位于图中“+”位置；p6、p7、p8、p9是p1的二阶虚拟基站，位于图中“○”位置。p2、p3、p4、p5的坐标值可以看作是p1的镜像坐标值，p6、p7可以看作是p2的镜像坐标值，p8、p9的坐标值可以看作是p4的镜像坐标值，即二阶或二阶以上虚拟基站的坐标值可以通过低一阶的虚拟基站通过其非自身的镜像墙壁(与自身的镜像墙壁平行的镜像墙壁通常不作考虑)镜像得到。假设室内的墙壁朝室内的法向量记为wj，墙壁上任一点坐标值记为wpj，那么图2中一阶虚拟基站的坐标值可以表示为：
px＝p1+2wj(wpj-p1)wj，x＝2,3,4,5
步骤150，将概率值中的最大值对应的位置的坐标值，确定为待测物体的坐标值。
在本发明实施例中，待测物体可以将步骤140计算出的各概率值进行大小比较，然后选取其中的最大值对应的位置的坐标值作为待测物体的坐标值。
本发明实施例提供的基于多径反射的定位方法，在计算待测区域中各位置接收到定位信号的概率时，综合考虑了定位信号按照直射路径传播和非直射路径传播的概率分布情况，提高了定位精度，尤其提高了室内场景中的定位精度。
可选的，待测物体在确定待测区域中各位置接收到定位信号的概率值时，可以先根据多个距离估计值中的最大值和预设的均匀分布算法，确定信号经过绕射路径、散射路径或折射路径到达所述待测物体的的第三概率；然后根据预设的各位置接收到定位信号的概率值计算公式
在本发明实施例中，多个距离值中的最大值可以用zmax表示，第三概率的计算公式可以表示为：
本发明实施例提供的方案中，在计算待测区域中各位置接收到定位信号的概率值时，不仅考虑了定位信号按照直射路径或反射路径传播，还考虑了定位信号按照绕射路径、散射路径或折射路径传播的情况，从而提高了定位的精度。
可选的，本发明实施例中的实体基站的数目可以为1个，虚拟基站可以包括一阶虚拟基站和二阶虚拟基站。
在本发明实施例中，实体基站的数目可以为1个，从而节约了建设实体基站的成本。虚拟基站在包括一阶虚拟基站和二阶虚拟基站的情况下，即可满足通常的定位精度要求，从而精简了定位的运算过程。
可选的，待测物体可以根据多个距离估计值和预设的泊松分布算法，确定定位信号在活动的物体影响下，经过直射路径到达所述待测物体或经过反射路径到达待测物体的第一概率。
在本发明实施例中，考虑到各活动物体影响定位信号的传播路径是独立的，在计算第一概率时，采用如下计算公式：
其中，λ表示预设的参数(可以通过5米处可见概率为0.8等预设场景计算得到)，zn标识多个距离估计值。
本发明实施例提供的方案中，在计算第一概率时，采用泊松分布分布算法，符合活动物体影响定位信号传播的概率分布情况，提高了定位的精度。
基于相同的技术构思，相应于图1所示的基于多径反射的定位方法实施例，本发明实施例还提供了一种基于多径反射的定位装置，如图3所示，该装置包括：
第一确定模块310，用于根据预设的定位信号的传播速度和所述定位信号从实体基站到待测物体的预设数目个传播时间，确定所述待测物体到所述实体基站的多个距离估计值，所述传播时间包括所述定位信号经过反射路径到达所述待测物体的传播时间；
第二确定模块320，用于根据所述多个距离估计值和预设的第一概率算法，确定所述定位信号在活动的物体影响下，经过直射路径到达所述待测物体或经过反射路径到达所述待测物体的第一概率；
第三确定模块330，用于将预设的反射次数和预设的每次反射影响所述定位信号到达所述待测物体的概率，以及预设的每次反射产生反射路径的概率相乘，确定所述定位信号在静止的物体影响下，经过直射路径到达所述待测物体或经过反射路径到达所述待测物体的第二概率；
第四确定模块340，用于根据所述第一概率、所述第二概率、预设的待测区域中各位置的坐标值、预设的实体基站的坐标值、预设的虚拟基站的坐标值和所述实体基站与所述虚拟基站的总数，确定所述待测区域中各位置接收到所述定位信号的概率值；
第五确定模块350，用于将所述概率值中的最大值对应的位置的坐标值，确定为所述待测物体的坐标值。
本发明实施例提供的基于多径反射的定位装置，在计算待测区域中各位置接收到定位信号的概率时，综合考虑了定位信号按照直射路径传播和非直射路径传播的概率分布情况，提高了定位精度，尤其提高了室内场景中的定位精度。
可选的，所述第四确定模块340包括：
第一确定子模块，用于根据所述多个距离估计值中的最大值和预设的均匀分布算法，确定所述信号经过绕射路径、散射路径或折射路径到达所述待测物体的第三概率；
第二确定子模块，用于根据预设的各位置接收到所述定位信号的概率值计算公式
本发明实施例提供的方案中，在计算待测区域中各位置接收到定位信号的概率值时，不仅考虑了定位信号按照直射路径或反射路径传播，还考虑了定位信号按照绕射路径、散射路径或折射路径传播的情况，从而提高了定位的精度。
可选的，所述实体基站的数目为1个，所述虚拟基站包括一阶虚拟基站和二阶虚拟基站。
在本发明实施例中，实体基站的数目可以为1个，从而节约了建设实体基站的成本。虚拟基站在包括一阶虚拟基站和二阶虚拟基站的情况下，即可满足通常的定位精度要求，从而精简了定位的运算过程。
可选的，所述第二确定模块320具体用于：
根据所述多个距离估计值和预设的泊松分布算法，确定所述定位信号在活动的物体影响下，经过直射路径到达所述待测物体或经过反射路径到达所述待测物体的第一概率。
本发明实施例提供的方案中，在计算第一概率时，采用泊松分布分布算法，符合活动物体影响定位信号传播的概率分布情况，提高了定位的精度。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图4所示，包括处理器401、通信接口402、存储器403和通信总线404，其中，处理器401、通信接口402、存储器403通过通信总线404完成相互间的通信；
存储器403，用于存放计算机程序；
处理器401，用于执行存储器403上所存放的程序时，实现本发明实施例提供的基于多径反射的定位方法。
具体的，上述基于多径反射的定位方法，包括：
根据预设的定位信号的传播速度和所述定位信号从实体基站到待测物体的预设数目个传播时间，确定所述待测物体到所述实体基站的多个距离估计值，所述传播时间包括所述定位信号经过反射路径到达所述待测物体的传播时间；
根据所述多个距离估计值和预设的第一概率算法，确定所述定位信号在活动的物体影响下，经过直射路径到达所述待测物体或经过反射路径到达所述待测物体的第一概率；
将预设的反射次数和预设的每次反射影响所述定位信号到达所述待测物体的概率，以及预设的每次反射产生反射路径的概率相乘，确定所述定位信号在静止的物体影响下，经过直射路径到达所述待测物体或经过反射路径到达所述待测物体的第二概率；
根据所述第一概率、所述第二概率、预设的待测区域中各位置的坐标值、预设的实体基站的坐标值、预设的虚拟基站的坐标值和所述实体基站与所述虚拟基站的总数，确定所述待测区域中各位置接收到所述定位信号的概率值；
将所述概率值中的最大值对应的位置的坐标值，确定为所述待测物体的坐标值。
本发明实施例提供的电子设备，在计算待测区域中各位置接收到定位信号的概率时，综合考虑了定位信号按照直射路径传播和非直射路径传播的概率分布情况，提高了定位精度，尤其提高了室内场景中的定位精度。
需要说明的是，上述基于多径反射的定位方法的其他实现方式与前述方法实施例部分相同，这里不再赘述。
上述电子设备的通信总线可以是外设部件互连标准(peripheralcomponentinterconnect，简称pci)总线或扩展工业标准结构(extendedindustrystandardarchitecture，简称eisa)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(randomaccessmemory，简称ram)，也可以包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)、网络处理器(networkprocessor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digitalsignalprocessing，简称dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，简称asic)、现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一所述的基于多径反射的定位方法。
本发明实施例提供的计算机可读存储介质，在计算待测区域中各位置接收到定位信号的概率时，综合考虑了定位信号按照直射路径传播和非直射路径传播的概率分布情况，提高了定位精度，尤其提高了室内场景中的定位精度。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一所述的基于多径反射的定位方法。
本发明实施例提供的计算机程序产品，在计算待测区域中各位置接收到定位信号的概率时，综合考虑了定位信号按照直射路径传播和非直射路径传播的概率分布情况，提高了定位精度，尤其提高了室内场景中的定位精度。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solidstatedisk(ssd))等。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、电子设备、存储介质和计算机程序产品实施例而言，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的部分说明即可。