一种室内定位的方法及装置与流程

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种室内定位的方法及装置。

背景技术：

随着新型移动设备比如手机、平板电脑、可穿戴设备等的性能飞速增长和基于位置感知的应用的激增，位置感知发挥了越来越重要的作用。在室内和室外的环境下，连续可靠地提供位置信息可以为用户带来更好的用户体验。室外定位和基于位置的服务已经成熟，基于GPS和地图的位置服务被广泛应用，并成为各种移动设备使用最多的应用之一。近年来，位置服务的相关技术和产业正向室内发展以提供无所不在的基于位置的服务。

室内位置感知能够支持多种应用场景，并且正在改变移动设备的传统使用模式。例如：用户可以寻找特定的餐馆，在机场或火车站找登机口/站台或其它设施，在博物馆里更有效地了解展品信息和观看展览，医院确定医护人员或医疗设备的位置，消防员在起火大厦里的定位等等；这些都会给我们日常的生活和工作带来方便。

但是，由于室内环境的多样性，使得室内环境复杂多变；在定位过程，发射源发射的信号不是直接传播到移动设备，而是经过信号的反射或衍射等传播到移动设备，造成定位结果与实际位置产生误差，称为非视距误差。

为了消除信号传播过程中产生的非视距误差，本领域的技术人员提出了多种定位方法，但是，都是通过以下方式进行定位的：

首先，鉴别信号传播过程中是否存在非视距误差；

其次，在存在非视距误差时，首先计算出该非视距误差并消除该非视距误差；

最后，再根据消除非视距误差后的信号传播过程进行定位。

但是，现有的在定位过程中鉴别、计算并消除非视距误差的方式会使得定位时间过长。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种室内定位的方法及装置，通过建立非视距误差分布模型，在定位时，直接从预先建立的非视距误差分布模型中获取待定位点对应的非视距误差值，并消除该非视距误差，以实现缩短定位时间。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种室内定位的方法，包括：

从预先建立的室内空间的非视距误差分布模型中获取待定位点相对于室内空间中的第一发射源的第一非视距误差、相对于第二发射源的第二非视距误差、相对于第三发射源的第三非视距误差，其中，非视距误差分布模型用于预先确定室内空间的多个位置坐标的非视距误差，非视距误差包括：第一非视距误差、第二非视距误差、第三非视距误差，非视距误差包括：到达时间误差和到达时间差误差；

获取并根据待定位点相对于第一发射源的第一到达时间、第二发射源的第二到达时间、第三发射源的第三到达时间，消除第一非视距误差、第二非视距误差、第三非视距误差，得到待定位点相对于第一发射源的第一视距传播值、第二发射源的第二视距传播值、第三发射源的第三视距传播值；

分别获取第一发射源的位置坐标、第二发射源的位置坐标、第三发射源的位置坐标，并根据第一视距传播值、第二视距传播值、第三视距传播值，得到待定位点的位置坐标。

可选的，在所述从预先建立的室内空间的非视距误差分布模型中获取待定位点相对于室内空间中的第一发射源的第一非视距误差、相对于第二发射源的第二非视距误差、相对于第三发射源的第三非视距误差之前，本发明实施例的室内定位的方法还包括：

获取室内空间的空间模拟图，在预设坐标系下对空间模拟图进行网格划分，得到网格划分后的空间模拟图，其中，网格划分后的空间模拟图中每个网格单元的位置坐标为每个网格单元中心点的位置坐标；

通过射线跟踪法对发射源发射的每条电磁波信号进行跟踪，得到室内空间的接收信号强度分布图，其中，发射源包括第一发射源、第二发射源、第三发射源；

获取发射源的位置坐标，将接收信号强度分布图对应拟合到网格划分后的空间模拟图中，得到空间模拟图中每个网格单元相对于发射源的接收信号强度；

根据空间模拟图中每个网格单元相对于发射源的接收信号强度、发射源的位置坐标及每个网格单元的位置坐标，确定每个网格单元相对于发射源的非视距误差；

根据非视距误差，建立室内空间的非视距误差分布模型。

可选的，所述根据所述空间模拟图中每个网格单元相对于发射源的接收信号强度、发射源的位置坐标及每个网格单元的位置坐标，确定每个网格单元相对于发射源的非视距误差，包括：

根据对数距离路径损耗模型公式

得到每个网格单元相对于发射源的电磁波信号的信号传播距离；

其中，d_k1为第k个网格单元相对于发射源的电磁波信号的信号传播距离，P_k为第k个网格单元相对于发射源的接收信号强度，单位为dBm，P₀为在参考距离d₀处接收到的信号强度，在室内环境中，d₀取值为1m，n为路径损耗指数，γ是服从高斯分布的随机变量，表示噪声对信号分布的影响，k为大于或等于1的自然数；

根据发射源的位置坐标及每个网格单元的位置坐标，并根据公式

得到所述每个网格单元相对于发射源的几何距离；

其中，d_k2为第k个网格单元相对于发射源的几何距离，(x_k,y_k,z_k)为第k个网格单元在预设坐标系中的位置坐标，(x,y,z)为发射源在预设坐标系中的位置坐标；

根据信号传播距离、几何距离和电磁波信号的信号传输速率，确定每个网格单元相对于发射源的非视距误差的到达时间误差；

相应的，根据非视距误差，建立室内空间的非视距误差分布模型，包括：

统计网格划分后的空间模拟图中每个网格单元相对于发射源的非视距误差的到达时间误差，建立室内空间的到达时间误差分布模型。

可选的，在根据信号传播距离、几何距离和电磁波信号的信号传输速率，确定每个网格单元相对于发射源的非视距误差的到达时间误差之后，本发明实施例的室内定位的方法还包括：

在室内空间中有至少两个发射源时，分别获取每个网格单元相对于至少两个发射源中的第四发射源的第四到达时间误差和相对于至少两个发射源中的第五发射源的第五到达时间误差，其中，所述第四发射源、第五发射源分别为所述第一发射源、第二发射源、第三发射源中的任一个发射源，且所述第四发射源与第五发射源不相同；

根据第四到达时间误差和第五到达时间误差，确定每个网格单元相对于第四发射源和第五发射源的非视距误差的到达时间差误差；

相应的，根据非视距误差，建立室内空间的非视距误差分布模型，包括：

统计网格划分后的空间模拟图中每个网格单元相对于第四发射源和第五发射源的非视距误差的到达时间差误差，得到室内空间的到达时间差误差分布模型。

可选的，获取并根据待定位点相对于第一发射源的第一到达时间、第二发射源的第二到达时间、第三发射源的第三到达时间，消除第一非视距误差、第二非视距误差、第三非视距误差，得到待定位点相对于第一发射源的第一视距传播值、第二发射源的第二视距传播值、第三发射源的第三视距传播值，包括：

通过公式：

r_i＝t_ic-δt_ic

消除第一非视距误差、第二非视距误差、第三非视距误差，得到待定位点相对于第一发射源的第一视距传播值、第二发射源的第二视距传播值、第三发射源的第三视距传播值；

其中，第一视距传播值为待定位点相对于第一发射源的视距传播距离，第二视距传播值为待定位点相对于第二发射源的视距传播距离，第三视距传播值为待定位点相对于第三发射源的视距传播距离；

相应的，分别获取第一发射源的位置坐标、第二发射源的位置坐标、第三发射源的位置坐标，并根据第一视距传播值、第二视距传播值、第三视距传播值，得到待定位点的位置坐标，包括：

通过公式：

得到待定位点的位置坐标；

其中，r_i为待定位点相对于第i发射源的视距传播距离，t_i为待定位点相对于第i发射源的到达时间，δt_i为待定位点相对于第i发射源的到达时间误差，c为电磁波信号的传播速率，(x_i，y_i，z_i)为第i发射源的位置坐标，(x_m，y_m，z_m)为待定位点的位置坐标，i＝1,2,3。

可选的，获取并根据待定位点相对于第一发射源的第一到达时间、第二发射源的第二到达时间、第三发射源的第三到达时间，消除第一非视距误差、第二非视距误差、第三非视距误差，得到待定位点相对于第一发射源的第一视距传播值、第二发射源的第二视距传播值、第三发射源的第三视距传播值，包括：

通过公式

r_i-r_j＝TDOA_ijc-δt_ijc

消除第一非视距误差、第二非视距误差、第三非视距误差，得到待定位点相对于第一发射源的第一视距传播值、第二发射源的第二视距传播值、第三发射源的第三视距传播值；

其中，第一视距传播值为待定位点相对于第一发射源和第二发射源的视距传播距离差，第二视距传播值为待定位点相对于第二发射源和第三发射源的视距传播距离差，第三视距传播值为待定位点相对于第三发射源和第一发射源的视距传播距离差；

相应的，分别获取第一发射源位置坐标、第二发射源的位置坐标、第三发射源的位置坐标，并根据第一视距传播值、第二视距传播值、第三视距传播值，得到待定位点的位置坐标，包括：

通过公式：

得到待定位点的位置坐标；

其中，r_i为待定位点相对于第i发射源的视距传播距离，r_j为待定位点相对于第j发射源的视距传播距离，TDOA_ij为待定位点相对于第i发射源和第j发射源的到达时间差，δt_ij为待定位点相对于第i发射源和第j发射源的到达时间差误差，(x_i，y_i，z_i)为第i发射源的位置坐标，(x_m，y_m，z_m)为待定位点的位置坐标，(x_j，y_j，z_j)为第j发射源的位置坐标，i＝1，2，3，j＝1，2，3，且i与j不相同。

另一方面，本发明实施例提供了一种室内定位的装置，包括：

获取模块，用于从预先建立的室内空间的非视距误差分布模型中获取待定位点相对于室内空间中的第一发射源的第一非视距误差、相对于第二发射源的第二非视距误差、相对于第三发射源的第三非视距误差，其中，所述非视距误差分布模型用于预先确定所述室内空间的多个位置坐标的非视距误差，所述非视距误差包括：所述第一非视距误差、所述第二非视距误差、所述第三非视距误差，所述非视距误差包括：到达时间误差和到达时间差误差；

非视距误差消除模块，用于获取并根据所述待定位点相对于所述第一发射源的第一到达时间、所述第二发射源的第二到达时间、所述第三发射源的第三到达时间，消除所述第一非视距误差、所述第二非视距误差、所述第三非视距误差，得到所述待定位点相对于所述第一发射源的第一视距传播值、所述第二发射源的第二视距传播值、所述第三发射源的第三视距传播值；

定位模块，用于分别获取所述第一发射源的位置坐标、所述第二发射源的位置坐标、所述第三发射源的位置坐标，并根据所述第一视距传播值、所述第二视距传播值、所述第三视距传播值，得到所述待定位点的位置坐标。

可选的，本发明实施例的室内定位的装置还包括：

网格划分模块，用于获取室内空间的空间模拟图，在预设坐标系下对空间模拟图进行网格划分，得到网格划分后的空间模拟图，其中，网格划分后的空间模拟图中每个网格单元的位置坐标为每个网格单元中心点的位置坐标；

接收信号强度获取模块，用于通过射线跟踪法对发射源发射的每条电磁波信号进行跟踪，得到室内空间的接收信号强度分布图，其中，发射源包括第一发射源、第二发射源、第三发射源；

拟合模块，用于获取发射源的位置坐标，将接收信号强度分布图对应拟合到网格划分后的空间模拟图中，得到空间模拟图中每个网格单元相对于发射源的接收信号强度；

非视距误差确定模块，用于根据空间模拟图中每个网格单元相对于发射源的接收信号强度、发射源的位置坐标及每个网格单元的位置坐标，确定每个网格单元相对于发射源的非视距误差；

模型建立模块，用于根据非视距误差，建立室内空间的非视距误差分布模型。

可选的，本发明实施例的非视距误差确定模块包括：

信号传播距离计算子模块，用于根据对数距离路径损耗模型公式

得到每个网格单元相对于发射源的电磁波信号的信号传播距离；

其中，d_k1为第k个网格单元相对于发射源的电磁波信号的信号传播距离，P_k为第k个网格单元相对于发射源的接收信号强度，单位为dBm，P₀为在参考距离d₀处接收到的信号强度，在室内环境中，d₀取值为1m，n为路径损耗指数，γ是服从高斯分布的随机变量，表示噪声对信号分布的影响；k为大于或等于1的自然数；

几何距离计算子模块，用于根据发射源的位置坐标及每个网格单元的位置坐标，并根据公式

得到每个网格单元相对于发射源的几何距离；

其中，d_k2为第k个网格单元相对于发射源的几何距离，(x_k,y_k,z_k)为第k个网格单元在预设坐标系中的位置坐标，(x,y,z)为发射源在预设坐标系中的位置坐标；

到达时间误差计算子模块，用于根据信号传播距离、几何距离和电磁波信号的信号传输速率，确定每个网格单元相对于发射源的非视距误差的到达时间误差；

相应的，本发明实施例的模型建立模块具体用于统计网格划分后的空间模拟图中每个网格单元相对于发射源的非视距误差的到达时间误差，建立室内空间的到达时间误差分布模型。

可选的，本发明实施例的非视距误差确定模块还包括：

到达时间误差获取子模块，用于在室内空间中有至少两个发射源时，分别获取每个网格单元相对于至少两个发射源中的第四发射源的第四到达时间误差和相对于至少两个发射源中的第五发射源的第五到达时间误差，其中，第四发射源、第五发射源分别为第一发射源、第二发射源、第三发射源中的任一个发射源，且第四发射源与第五发射源不相同；

到达时间差误差计算子模块，用于根据第四到达时间误差和第五到达时间误差，确定每个网格单元相对于第四发射源和第五发射源的非视距误差的到达时间差误差；

相应的，本发明实施例的模型建立模块具体还用于统计网格划分后的空间模拟图中每个网格单元相对于第四发射源和第五发射源的非视距误差的到达时间差误差，得到室内空间的到达时间差误差分布模型。

本发明实施例提供的一种室内定位的方法及装置，通过从预先建立的非视距误差分布模型中获取待定位点相对于室内空间中的第一发射源的第一非视距误差、第二发射源的第二非视距误差、第三发射源的第三非视距误差，并消除该第一非视距误差、第二非视距误差、第三非视距误差，得到第一视距传播值、第二视距传播值、第三视距传播值，再根据第一视距传播值、第二视距传播值、第三视距传播值进行定位，能够在定位时，直接从预先建立的非视距误差分布模型中获取待定位点对应的非视距误差值，并消除该非视距误差，以实现缩短定位时间，当然，实施本发明的任一产品或方法必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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种室内定位的方法的流程图；

图2为本发明实施例的一种室内定位的装置的结构图。

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清楚、完整地描述，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。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决现有技术，本发明实施例提供了一种室内定位的方法及装置，以实现在定位解算前消除非视距误差，降低定位时间，降低计算复杂度。

下面，首先对本发明实施例提供的一种室内定位的方法进行介绍。

如图1所示，为本发明实施例的一种室内定位的方法的第一种流程图，本发明实施例的室内定位的方法可以包括：

S101，从预先建立的室内空间的非视距误差分布模型中获取待定位点相对于室内空间中的第一发射源的第一非视距误差、相对于第二发射源的第二非视距误差、相对于第三发射源的第三非视距误差，其中，非视距误差分布模型用于预先确定室内空间的多个位置坐标的非视距误差，非视距误差包括：第一非视距误差、第二非视距误差、第三非视距误差，非视距误差包括：到达时间误差和到达时间差误差；

其中，非视距误差分布模型可以包括到达时间误差分布模型，也可以包括到达时间差误差分布模型，还可以包括到达时间误差分布模型和到达时间差误差分布模型，在实际室内定位时，可以根据实际需要进行选择，这里不作限定；

在通过到达时间进行定位时，可以从到达时间误差分布模型中通过查询获取第一非视距误差的第一到达时间误差、第二非视距误差的第二到达时间误差、第三非视距误差的第三到达时间误差。

在通过到达时间差进行定位时，可以从到达时间差误差分布模型中通过查询获取第一非视距误差的第一到达时间差误差、第二非视距误差的第二到达时间差误差、第三非视距误差的第三到达时间差误差。

需要说明的是，第一发射源、第二发射源、第三发射源为室内空间中的任意三个发射源。

S102，获取并根据待定位点相对于第一发射源的第一到达时间、第二发射源的第二到达时间、第三发射源的第三到达时间，消除第一非视距误差、第二非视距误差、第三非视距误差，得到待定位点相对于第一发射源的第一视距传播值、第二发射源的第二视距传播值、第三发射源的第三视距传播值；

在本步骤中，可以通过脉冲测量得到第一到达时间、第二到达时间、第三到达时间，还可以通过扩频测距技术测量得到第一到达时间、第二到达时间、第三到达时间，还可以通过测量码相位得到第一到达时间、第二到达时间、第三到达时间，其中，脉冲测量、扩频测距技术和测量码相位都属于现有技术，此处不再赘述。

应当理解的是，在本步骤中，以上三种技术都是为了更清楚的说明本发明实施例，并不能用于限定本发明实施例中获取第一到达时间、第二到达时间、第三到达时间，凡是能够通过测量得到第一到达时间、第二到达时间、第三到达时间的方法，都应当属于本发明实施例的保护范围。

相应于步骤S101，在通过到达时间进行定位时，在获取到第一到达时间、第二到达时间、第三到达时间及第一到达时间误差、第二到达时间误差、第三到达时间误差后，可以通过算术运算的方式消除第一到达时间的到达时间误差、第二到达时间的到达时间误差、第三到达时间的到达时间误差，并与电磁波信号的传播速率相乘，得到待定位点相对于第一发射源的第一视距传播距离、第二发射源的第二视距传播距离、第三发射源的第三视距传播距离。

在通过到达时间差进行定位时，在获取到第一到达时间、第二到达时间、第三到达时间及第一到达时间差误差、第二到达时间差误差、第三到达时间差误差后，可以通过算术运算的方式消除第一到达时间与第二到达时间的到达时间差误差、第二到达时间与第三到达时间的到达时间误差、第三到达时间与第一到达时间的到达时间差误差，并与电磁波信号的传播速率相乘，得到待定位点相对于第一发射源和第二发射源的第一视距传播距离差、相对于第二发射源和第三发射源的第二视距传播距离差，相对于第三发射源和第一发射源的第三视距传播距离差。

其中，上述的算术运算包括加法运算和减法运算。

S103，分别获取第一发射源的位置坐标、第二发射源的位置坐标、第三发射源的位置坐标，并根据第一视距传播值、第二视距传播值、第三视距传播值，得到待定位点的位置坐标。

其中，第一发射源的位置坐标、第二发射源的位置坐标、第三发射源的位置坐标可以在安装该第一发射源、第二发射源、第三发射源时得到，在进行定位时，通过查询获取到该第一发射源的位置坐标、第二发射源的位置坐标、第三发射源的位置坐标，通过本步骤，可以缩短获取第一发射源的位置坐标、第二发射源的位置坐标、第三发射源的位置坐标的时间，进而缩短定位时间。

本发明实施例中，通过从预先建立的非视距误差分布模型中获取待定位点相对于室内空间中的第一发射源的第一非视距误差、第二发射源的第二非视距误差、第三发射源的第三非视距误差，并消除该第一非视距误差、第二非视距误差、第三非视距误差，得到第一视距传播值、第二视距传播值、第三视距传播值，再根据第一视距传播值、第二视距传播值、第三视距传播值进行定位，能够在定位时，直接从预先建立的非视距误差分布模型中获取待定位点对应的非视距误差值，并消除该非视距误差，以实现缩短定位时间，

具体地，在所述从预先建立的室内空间的非视距误差分布模型中获取待定位点相对于室内空间中的第一发射源的第一非视距误差、相对于第二发射源的第二非视距误差、相对于第三发射源的第三非视距误差之前，本发明实施例的室内定位的方法还包括：

第一步，获取室内空间的空间模拟图，在预设坐标系下对空间模拟图进行网格划分，得到网格划分后的空间模拟图，其中，网格划分后的空间模拟图中每个网格单元的位置坐标为每个网格单元中心点的位置坐标；

首先，在室内空间建立预设坐标系，并设置网格大小，再根据网格大小对空间模拟图进行网格划分，在进行网格划分时，在墙壁穿过网格时，可根据实际情况对网格大小进行调整，使得墙壁在网格边界上，降低墙壁对网格的影响，在对室内空间的空间模拟图进行网格划分后，每个网格单元都对应有室内空间的一块空间区域。

其中，预设坐标系可以是笛卡尔坐标系、也可以是墨卡托坐标系，还可以是WGS-84坐标系，可根据实际应用设置具体地坐标系，这里不作限定。

通过对室内空间的空间模拟图进行网格划分，能够方便后续计算非视距误差，并且网格划分的大小会影响到计算的复杂度，网格划分越大，计算速度越快；网格划分越小，后面求得的非视距误差精度越高。

第二步，通过射线跟踪法对发射源发射的每条电磁波信号进行跟踪，得到室内空间的接收信号强度分布图，其中，发射源包括第一发射源、第二发射源、第三发射源；

在本步骤中，首先，从发射源发射一条电磁波信号，通过射线跟踪法进行跟踪，得到一条电磁波信号在不同位置的接收信号强度，然后将该条射线进行球形旋转扫射，得到室内空间的所有位置的接收信号强度，在旋转扫射时，可以根据实际使用情况，选择不同的扫射角度增量，扫射角度增量越大，计算量越小，计算速度越快；扫射角度增量越小，后面求得的非视距误差精度越高。

通过射线跟踪法对室内空间进行接收信号强度跟踪，得到室内空间的接收信号强度分布图，为后续计算空间模拟图的每个网格单元的接收信号强度提供条件。

第三步，获取发射源的位置坐标，将接收信号强度分布图对应拟合到网格划分后的空间模拟图中，得到空间模拟图中每个网格单元相对于发射源的接收信号强度；

其中，发射源的位置坐标可以与空间模拟图的位置坐标原点重合，也可以不重合，这里不作限定。

在发射源的位置坐标与空间模拟图的位置坐标原点重合时，发射源的位置坐标为(0,0,0)，然后将接收信号强度分布图对应拟合到网格划分后的空间模拟图中，每个网格单元对应一个接收信号强度，其中，发射源的接收信号强度最强，也就是网格划分后的空间模拟图的位置坐标原点处的接收信号强度最强，为发射源的发射信号强度。

在发射源的位置坐标与空间模拟图的位置坐标原点不重合时，发射源的位置坐标可以是除空间模拟图的位置坐标原点外的任一坐标点，则该任一坐标点处的接收信号强度最强，为发射源的发射信号强度。

在本步骤中，通过将接收信号强度分布图对应拟合到网格划分后的空间模拟图中，得到所述空间模拟图的每个网格单元对应的接收信号强度；有利于后续计算每个网格单元处的非视距误差，

第四步，根据空间模拟图中每个网格单元相对于发射源的接收信号强度、发射源的位置坐标及每个网格单元的位置坐标，确定每个网格单元相对于发射源的非视距误差。

其中，根据每个网格单元对应的接收信号强度，能够得到每个网格单元相对于发射源的信号传播距离，根据发射源的位置坐标和每个网格单元的位置坐标，能够得到每个网格单元相对于发射源的几何距离，并根据每个网格单元相对于发射源的信号传播距离与几何距离得到每个网格单元的非视距误差，

第五步，根据非视距误差，建立室内空间的非视距误差分布模型。

在得到每个网格单元的非视距误差后，通过统计室内空间中所有网格单元的非视距误差，可以得到室内空间的非视距误差分布模型。

在本步骤中，统计每个网格单元对应的非视距误差是借助与硬件结合的计算机应用程序来实现的，这里不作过多介绍。

应当理解的是，由于网格划分的大小会影响到计算的复杂度以及求得的非视距误差值的精度。网格划分越大，计算复杂度越低，计算速度越快，但是求得的非视距误差值的精度会降低；网格划分越小，求得的非视距误差精度越高，但是计算复杂度高，计算速度会降低。因此，为了降低计算复杂度和提高非视距误差值的精度，可以在实际运用中将空间模拟图的网格划分的较大，然后通过数值运算得到较小的网格单元的非视距误差值，这些在实际运用中都是可以的，并不能用于限定本发明实施例，其中，上述的数值运算至少包括：插值运算、拟合运算。

具体地，根据空间模拟图中每个网格单元相对于发射源的接收信号强度、发射源的位置坐标及每个网格单元的位置坐标，确定每个网格单元相对于发射源的非视距误差，包括：

第一步，根据对数距离路径损耗模型公式

得到每个网格单元相对于发射源的电磁波信号的信号传播距离；

其中，d_k1为第k个网格单元相对于发射源的电磁波信号的信号传播距离，P_k为第k个网格单元相对于发射源的接收信号强度，单位为dBm，P₀为在参考距离d₀处接收到的信号强度，在室内环境中，d₀取值为1m，n为路径损耗指数，γ是服从高斯分布的随机变量，表示噪声对信号分布的影响；k为大于或等于1的自然数；

在得到空间模拟图的每个网格单元对应的接收信号强度后，通过对数距离路径损耗模型可以计算得到每个网格单元相对于发射源的电磁波信号的信号传播距离。

需要说明的是，信号传播距离反映的是电磁波信号在室内空间中传播过程中实际距离，其中，电磁波信号在室内空间中传播会发生反射、透射、饶射的现象，因此，能够反映信号在室内空间中传播的真实过程。

第二步，根据发射源的位置坐标及每个网格单元的位置坐标，并根据公式

得到所述每个网格单元相对于发射源的几何距离；

其中，d_k2为第k个网格单元相对于发射源的几何距离，(x_k,y_k,z_k)为第k个网格单元在预设坐标系中的位置坐标，(x,y,z)为发射源在预设坐标系中的位置坐标；

在网格划分后的空间模拟图中，发射源和每个网格单元在预设坐标系中都有对应的位置坐标，通过计算每个网格单元相对于发射源坐标的几何距离，能够得出每个网格单元相对于发射源在室内空间中的空间距离。

其中，几何距离用于反映每个网格单元在预设坐标系中相对于发射源的空间距离。

第三步，根据信号传播距离、几何距离和电磁波信号的信号传输速率，确定每个网格单元相对于发射源的非视距误差的到达时间误差；

其中，几何距离用于反映每个网格单元相对于发射源在视距环境中的电磁波信号的传播距离。信号传播距离用于反映每个网格单元相对于发射源在非视距环境中的电磁波信号的传播距离。

在本步骤中，用信号传播距离除以电磁波信号的传输速率，得到电磁波信号在非视距环境中的到达时间，即电磁波信号在非视距环境中从发射源到每个网格单元的时间；用几何距离除以电磁波信号的传输速率，得到电磁波信号在视距环境中的到达时间，即电磁波信号在视距环境中从发射源到每个网格单元的时间。然后对电磁波信号在非视距环境中的到达时间和电磁波信号在视距环境中的到达时间进行差值运算，则可以得到每个网格单元对应的非视距误差的到达时间误差。

需要说明的是，本发明实施例中，可以通过电磁波信号在非视距环境中的到达时间减去电磁波信号在视距环境中的到达时间得到每个网格单元对应的非视距误差的到达时间误差；还可以通过电磁波信号在视距环境中的到达时间减去电磁波信号在非视距环境中的到达时间得到每个网格单元对应的非视距误差的到达时间误差，这都是可以的，这里不作限定，相应于上述方法，得到的到达时间误差可以是正误差，也可以是负误差。

具体地，根据信号传播距离、几何距离和电磁波信号的传输速率，得到每个网格单元相对于发射源的非视距误差的到达时间误差，包括：

根据公式

得到每个网格单元相对于发射源的非视距误差的到达时间误差；

其中，ΔTOA_k为第k个网格单元相对于发射源的非视距误差的到达时间误差，d_k1为第k个网格单元相对于发射源的电磁波信号的信号传播距离，d_k2为第k个网格单元相对于发射源的几何距离，c为信号传输速率，k为大于或等于1的自然数。

应当理解的是，上述公式还可以变形为：

这也是可以的，并不能用于限制本发明实施例的计算每个网格单元对应的非视距误差的到达时间误差的方法。

相应的，根据非视距误差，建立室内空间的非视距误差分布模型，包括：

统计网格划分后的空间模拟图中每个网格单元相对于发射源的非视距误差的到达时间误差，得到室内空间的到达时间误差分布模型。

在本步骤中，统计每个网格单元对应的非视距误差的到达时间误差是借助与硬件结合的计算机应用程序来实现的，这里不作过多介绍。

具体地，在根据信号传播距离、几何距离和电磁波信号的信号传输速率，确定每个网格单元相对于发射源的非视距误差的到达时间误差之后，本发明实施例的室内定位的方法还包括：

第一步，在室内空间中有至少两个发射源时，分别获取每个网格单元相对于至少两个发射源中的第四发射源的第四到达时间误差和相对于至少两个发射源中的第五发射源的第五到达时间误差，其中，所述第四发射源、第五发射源分别为所述第一发射源、第二发射源、第三发射源中的任一个发射源，且所述第四发射源与第五发射源不相同；

在本步骤中，第四发射源的第四到达时间误差是通过第四发射源的信号传播距离、几何距离以及电磁波信号的信号传输速率得到的；第五发射源的第五到达时间误差是通过第五发射源的信号传播距离、几何距离以及电磁波信号的信号传输速率得到的。

第二步，根据第四到达时间误差和第五到达时间误差，确定每个网格单元相对于第四发射源和第五发射源的非视距误差的到达时间差误差；

在本步骤中，可以通过第四到达时间误差减去第五到达时间误差得到每个网格单元对应的非视距误差的到达时间差误差；还可以第五到达时间误差减去第四到达时间误差得到每个网格单元对应的非视距误差的到达时间差误差，这都是可以的，这里不作限定，相应于上述方法，得到的到达时间误差可以是正误差，也可以是负误差。

具体地，根据第四到达时间误差和第五到达时间误差，得到每个网格单元相对于第四发射源和第五发射源的非视距误差的到达时间差误差，包括：

根据公式

ΔTDOA_k＝ΔTOA_k1-ΔTOA_k2

得到每个网格单元相对于第四发射源和第五发射源的非视距误差的到达时间差误差。

其中，所述ΔTDOA_k为第k个网格单元相对于第四发射源和第五发射源的非视距误差的到达时间差误差，ΔTOA_k1为第k个网格单元的第四到达时间误差，ΔTOA_k2为第k个网格单元的第五到达时间误差，k为大于或等于1的自然数。

相应的，根据非视距误差，建立室内空间的非视距误差分布模型，包括：

统计网格划分后的空间模拟图中每个网格单元相对于第一发射源和第二发射源的非视距误差的到达时间差误差，建立室内空间的到达时间差误差分布模型。

在本步骤中，统计每个网格单元对应的非视距误差的到达时间差误差是借助与硬件结合的计算机应用程序来实现的，这里不作过多介绍。

具体地，本发明实施例的室内定位的方法中，获取并根据待定位点相对于第一发射源的第一到达时间、第二发射源的第二到达时间、第三发射源的第三到达时间，消除第一非视距误差、第二非视距误差、第三非视距误差，得到待定位点相对于第一发射源的第一视距传播值、第二发射源的第二视距传播值、第三发射源的第三视距传播值，包括：

通过公式：

r_i＝t_ic-δt_ic

消除第一非视距误差、第二非视距误差、第三非视距误差，得到待定位点相对于第一发射源的第一视距传播值、第二发射源的第二视距传播值、第三发射源的第三视距传播值；

其中，第一视距传播值为待定位点相对于第一发射源的视距传播距离，第二视距传播值为待定位点相对于第二发射源的视距传播距离，第三视距传播值为待定位点相对于第三发射源的视距传播距离；

相应的，分别获取第一发射源的位置坐标、第二发射源的位置坐标、第三发射源的位置坐标，并根据第一视距传播值、第二视距传播值、第三视距传播值，得到待定位点的位置坐标，包括：

通过公式：

得到待定位点的位置坐标；

其中，r_i为待定位点相对于第i发射源的视距传播距离，t_i为待定位点相对于第i发射源的到达时间，δt_i为待定位点相对于第i发射源的到达时间误差，c为电磁波信号的传播速率，(x_i，y_i，z_i)为第i发射源的位置坐标，(x_m，y_m，z_m)为待定位点的位置坐标，i＝1,2,3。

为了更清楚的说明本发明实施例的室内定位的方法，下面举例进行说明：

在利用本发明实施例建立的非视距误差分布模型进行定位时，首先获取该室内空间中待定位点相对于第一发射源的第一到达时间误差、第二发射源的第二到达时间误差及第三发射源的第三到达时间误差，并通过公式

r₁＝t₁c-δt₁c，r₂＝t₂c-δt₂c，r₃＝t₃c-δt₃c

消除该第三到达时间误差、第四到达时间误差及第五到达时间误差，再根据公式：

进行定位解算，得到该室内空间待定位点的位置坐标，实现定位。

其中，t₁为待定位点相对于第一发射源的第一到达时间，δt₁为待定位点相对于第一发射源的第一到达时间误差，t₂为待定位点相对于第二发射源的第二到达时间，δt₂为待定位点相对于第二发射源的第二到达时间误差，t₃为待定位点相对于第三发射源的第三到达时间，δt₃为待定位点相对于第三发射源的第三到达时间误差，c为电磁波信号的传播速率，r₁为消除第一到达时间误差后的待定位点相对于第一发射源的视距传播距离，r₂为消除第二到达时间误差后的待定位点相对于第二发射源的视距传播距离，r₃为消除第三到达时间误差后的待定位点相对于第三发射源的视距传播距离，(x₁，y₁，z₁)为第一发射源在预设坐标系中的位置坐标，(x₂，y₂，z₂)为第二发射源在预设坐标系中的位置坐标，(x₃，y₃，z₃)为第三发射源在预设坐标系中的位置坐标，(x_m，y_m，z_m)为该待定位点在预设坐标系中的位置坐标。

相比于现有的在定位解算过程中消除非视距误差的方法，本发明实施例能够缩短定位时间，降低计算复杂度。

具体地，本发明实施例的室内定位的方法中，获取并根据待定位点相对于第一发射源的第一到达时间、第二发射源的第二到达时间、第三发射源的第三到达时间，消除第一非视距误差、第二非视距误差、第三非视距误差，得到待定位点相对于第一发射源的第一视距传播值、第二发射源的第二视距传播值、第三发射源的第三视距传播值，包括：

通过公式

r_i-r_j＝TDOA_ijc-δt_ijc

消除第一非视距误差、第二非视距误差、第三非视距误差，得到待定位点相对于第一发射源的第一视距传播值、第二发射源的第二视距传播值、第三发射源的第三视距传播值；

其中，第一视距传播值为待定位点相对于第一发射源和第二发射源的视距传播距离差，第二视距传播值为待定位点相对于第二发射源和第三发射源的视距传播距离差，第三视距传播值为待定位点相对于第三发射源和第一发射源的视距传播距离差；

相应的，分别获取第一发射源位置坐标、第二发射源的位置坐标、第三发射源的位置坐标，并根据第一视距传播值、第二视距传播值、第三视距传播值，得到待定位点的位置坐标，包括：

通过公式：

得到待定位点的位置坐标；

其中，r_i为待定位点相对于第i发射源的视距传播距离，r_j为待定位点相对于第j发射源的视距传播距离，TDOA_ij为待定位点相对于第i发射源和第j发射源的到达时间差，δt_ij为待定位点相对于第i发射源和第j发射源的到达时间差误差，(x_i，y_i，z_i)为第i发射源的位置坐标，(x_m，y_m，z_m)为待定位点的位置坐标，(x_j，y_j，z_j)为第j发射源的位置坐标，i＝1，2，3，j＝1,2,3，且i与j不相同。

为了更清楚的说明本发明实施例的室内定位的方法，下面举例进行说明：

假设三个发射源分别为：第六发射源、第七发射源、和第八发射源，该待定位点相对于第六发射源的到达时间为第六到达时间TOA₆，该待定位点相对于第七发射源的到达时间为第七到达时间TOA₇，该待定位点相对于第八发射源的到达时间为第八到达时间TOA₈，该定位点相对于第六发射源与第七发射源的第六到达时间差为TDOA₆₇，该待定位点相对于第七发射源与第八发射源的到达时间差为TDOA₇₈，该待定位点相对于第八发射源与第六发射源的到达时间差为TDOA₈₆，该定位点相对于第六发射源与第七发射源的第六到达时间差误差为δt₆₇，该待定位点相对于第七发射源与第八发射源的到达时间差误差为δt₇₈，该待定位点相对于第七发射源与第八发射源的到达时间差误差为δt₈₆

可以通过公式

r₆-r₇＝TDOA₆₇c-δt₆₇c

r₇-r₈＝TDOA₇₈c-δt₇₈c

r₈-r₆＝TDOA₈₆c-δt₈₆c

消除第六到达时间差误差、第七到达时间差误差、第八到达时间差误差。

相应的，在消除第六到达时间差误差、第七到达时间差误差、第八到达时间差误差后，可以通过公式：

进行定位解算，得到该该待定位点在预设坐标系中的位置坐标。

其中，r₆为待定位点相对于第六发射源的视距传播距离，r₇为待定位点相对于第七发射源的视距传播距离，r₈为待定位点相对于第八发射源的视距传播距离，(x₆，y₆，z₆)为第六发射源在预设坐标系中的位置坐标，(x₇，y₇，z₇)为第七发射源在预设坐标系中的位置坐标，(x₈，y₈，z₈)为第八发射源在预设坐标系中的位置坐标，c为电磁波信号的传播速率，(x_m，y_m，z_m)为该任一位置在预设坐标系中的位置坐标。

相比于现有的在定位解算过程中消除非视距误差的方法，本发明实施例能够在定位解算前获取非视距误差，不需要在定位结算过程中计算非视距误差，能够缩短定位时间。

相应于上述方法实施例，本发明实施例提供了一种室内定位的装置，如图2所示，所述装置可以包括：

获取模块201，用于从预先建立的室内空间的非视距误差分布模型中获取待定位点相对于室内空间中的第一发射源的第一非视距误差、相对于第二发射源的第二非视距误差、相对于第三发射源的第三非视距误差，其中，所述非视距误差分布模型用于预先确定所述室内空间的多个位置坐标的非视距误差，所述非视距误差包括：所述第一非视距误差、所述第二非视距误差、所述第三非视距误差，所述非视距误差包括：到达时间误差和到达时间差误差；

非视距误差消除模块202，用于获取并根据所述待定位点相对于所述第一发射源的第一到达时间、所述第二发射源的第二到达时间、所述第三发射源的第三到达时间，消除所述第一非视距误差、所述第二非视距误差、所述第三非视距误差，得到所述待定位点相对于所述第一发射源的第一视距传播值、所述第二发射源的第二视距传播值、所述第三发射源的第三视距传播值；

定位模块203，用于分别获取所述第一发射源的位置坐标、所述第二发射源的位置坐标、所述第三发射源的位置坐标，并根据所述第一视距传播值、所述第二视距传播值、所述第三视距传播值，得到所述待定位点的位置坐标。

本发明实施例中，通过从预先建立的非视距误差分布模型中获取待定位点相对于室内空间中的第一发射源的第一非视距误差、第二发射源的第二非视距误差、第三发射源的第三非视距误差，并消除该第一非视距误差、第二非视距误差、第三非视距误差，得到第一视距传播值、第二视距传播值、第三视距传播值，再根据第一视距传播值、第二视距传播值、第三视距传播值进行定位，能够在定位时，直接从预先建立的非视距误差分布模型中获取待定位点对应的非视距误差值，并消除该非视距误差，以实现缩短定位时间，

需要说明的是，本发明实施例的装置是应用上述室内定位的方法的装置，则上述室内定位的方法的所有实施例均适用于该装置，且均能达到相同或相似的有益效果。

具体地，在获取模块201之前，本发明实施例的室内定位的装置还包括：

网格划分模块，用于获取室内空间的空间模拟图，在预设坐标系下对空间模拟图进行网格划分，得到网格划分后的空间模拟图，其中，网格划分后的空间模拟图中每个网格单元的位置坐标为每个网格单元中心点的位置坐标；

接收信号强度获取模块，用于通过射线跟踪法对发射源发射的每条电磁波信号进行跟踪，得到室内空间的接收信号强度分布图，其中，发射源包括第一发射源、第二发射源、第三发射源；

拟合模块，用于获取发射源的位置坐标，将接收信号强度分布图对应拟合到网格划分后的空间模拟图中，得到空间模拟图的每个网格单元相对于发射源的接收信号强度；

非视距误差确定模块，用于根据空间模拟图中每个网格单元相对于发射源的接收信号强度、发射源的位置坐标及每个网格单元的位置坐标，确定每个网格单元相对于发射源的非视距误差；

模型建立模块，用于根据非视距误差，建立室内空间的非视距误差分布模型。

具体地，

更进一步的，本发明实施例的非视距误差确定模块包括：

信号传播距离计算子模块，用于根据对数距离路径损耗模型公式

得到每个网格单元相对于发射源的电磁波信号的信号传播距离；

其中，d_k1为第k个网格单元相对于发射源的电磁波信号的信号传播距离，P_k为第k个网格单元相对于发射源的接收信号强度，单位为dBm，P₀为在参考距离d₀处接收到的信号强度，在室内环境中，d₀取值为1m，n为路径损耗指数，γ是服从高斯分布的随机变量，表示噪声对信号分布的影响；k为大于或等于1的自然数；；

几何距离计算子模块，用于根据发射源的位置坐标及每个网格单元的位置坐标，并根据公式

得到每个网格单元相对于发射源的几何距离；

其中，d_k2为第k个网格单元相对于发射源的几何距离，(x_k,y_k,z_k)为第k个网格单元在预设坐标系中的位置坐标，(x,y,z)为发射源在预设坐标系中的位置坐标；

到达时间误差计算子模块，用于根据信号传播距离、几何距离和电磁波信号的信号传输速率，确定每个网格单元相对于发射源的非视距误差的到达时间误差；

相应的，本发明实施例的模型建立模块具体用于统计网格划分后的空间模拟图中每个网格单元相对于发射源的非视距误差的到达时间误差，建立室内空间的到达时间误差分布模型。

更进一步的，本发明实施例的非视距误差确定模块还包括：

到达时间误差获取子模块，用于在室内空间中有至少两个发射源时，分别获取每个网格单元相对于至少两个发射源中的第四发射源的第四到达时间误差和相对于至少两个发射源中的第五发射源的第五到达时间误差，其中，第四发射源、第五发射源分别为第一发射源、第二发射源、第三发射源中的任一个发射源，且第四发射源与第五发射源不相同；

到达时间差误差计算子模块，用于根据第四到达时间误差和第五到达时间误差，确定每个网格单元相对于第四发射源和第五发射源的非视距误差的到达时间差误差；

相应的，本发明实施例的模型建立模块具体还用于统计网格划分后的空间模拟图中每个网格单元相对于第四发射源和第五发射源的非视距误差的到达时间差误差，得到室内空间的到达时间差误差分布模型。

具体地，本发明实施例的室内定位的装置中的非视距误差消除模块202具体用于

通过公式：

r_i＝t_ic-δt_ic

消除第一非视距误差、第二非视距误差、第三非视距误差，得到待定位点相对于第一发射源的第一视距传播值、第二发射源的第二视距传播值、第三发射源的第三视距传播值；

其中，第一视距传播值为待定位点相对于第一发射源的视距传播距离，第二视距传播值为待定位点相对于第二发射源的视距传播距离，第三视距传播值为待定位点相对于第三发射源的视距传播距离；

相应的，本发明实施例的室内定位的装置中的定位模块203具体用于：

通过公式：

得到待定位点的位置坐标；

其中，r_i为待定位点相对于第i发射源的视距传播距离，t_i为待定位点相对于第i发射源的到达时间，δt_i为待定位点相对于第i发射源的到达时间误差，c为电磁波信号的传播速率，(x_i，y_i，z_i)为第i发射源的位置坐标，(x_m，y_m，z_m)为待定位点的位置坐标，i＝1,2,3。

更进一步的，本发明实施例的室内定位的装置中的非视距误差消除模块202还具体用于

通过公式：

r_i-r_j＝TDOA_ijc-δt_ijc

消除第一非视距误差、第二非视距误差、第三非视距误差，得到待定位点相对于第一发射源的第一视距传播值、第二发射源的第二视距传播值、第三发射源的第三视距传播值；

其中，第一视距传播值为待定位点相对于第一发射源和第二发射源的视距传播距离差，第二视距传播值为待定位点相对于第二发射源和第三发射源的视距传播距离差，第三视距传播值为待定位点相对于第三发射源和第一发射源的视距传播距离差；

相应的，本发明实施例的室内定位的装置中的定位模块203具体用于：

通过公式：

得到待定位点的位置坐标；

其中，r_i为待定位点相对于第i发射源的视距传播距离，r_j为待定位点相对于第j发射源的视距传播距离，TDOA_ij为待定位点相对于第i发射源和第j发射源的到达时间差，δt_ij为待定位点相对于第i发射源和第j发射源的到达时间差误差，(x_i，y_i，z_i)为第i发射源的位置坐标，(x_m，y_m，z_m)为待定位点的位置坐标，(x_j，y_j，z_j)为第j发射源的位置坐标，i＝1，2，3，j＝1，2，3，且i与j不相同。

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，对于系统实施例而言，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。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。