一种毫米波信道下基于地理指纹定位的方法与装置与流程
本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种毫米波信道下基于地理指纹定位的方法与装置。
背景技术：
在不同地理环境中，信道的多径特征均不相同。某一位置的终端发射出的无线信号在传播过程中经反射、折射、散射后，生成与传播环境相关且独特的多径信号，这些多径特征被认为是这一位置的“地理指纹”。
与基于测距、基于测角的定位方法相比，基于地理指纹的定位方法不依赖直射径进行定位。它结合接收信号特征、信道估计结果和地理环境信息等，可以完成较高精度的信宿定位。
目前，现有技术提出了一种毫米波信道下基于地理指纹定位的方法，该方法是在无线wifi信道环境下，将被定位目标信宿实测得到的信号强度作为预设目标信宿的地理指纹与预先储存在指纹数据库中的地理指纹进行比较，将差值最小的地理指纹对应采样点的位置作为最终目标信宿位置，其中，所述指纹数据库中的地理指纹是在采样点测得的信号强度。但是该方法仅依靠信号强度作为地理指纹进行定位的，由于wifi的方向性不足，且低频资源有限，因此该方法定位准确性较差。
技术实现要素：
本发明实施例的目的在于提供一种毫米波信道下基于地理指纹定位的方法与装置，在综合考虑相对角度和信号强度两方面的特征后进行定位，以提升定位的准确性。具体技术方案如下：
一种毫米波信道下基于地理指纹定位的方法，所述方法包括：
根据待定位信宿的预设位置和预设的离线地理指纹数据库，进行在线信宿位置估计，确定在线信宿位置，其中，所述离线地理指纹数据库是用于存储预设定位区域内接入点ap的地理指纹，一个ap的地理指纹包括：所述预设定位区域内每一参考点rp接收到该ap所发送信号的信号强度、每一rp与该ap之间的相对角度，所述相对角度为：该ap与一个rp的连线与垂直方向的夹角；
利用在线信宿位置，定位所述待定位信宿的位置。
进一步地，所述相对角度为：
利用波达方向定位技术doa对所述预设定位区域内rp进行相对角度的角度估计而得到的角度。
进一步地，所述根据待定位信宿的预设位置和预设的离线地理指纹数据库，进行在线信宿位置估计，确定在线信宿位置，包括：
获得处于所述预设位置的信宿在线接收所述预设定位区域内每个ap所发送信号的信号强度sq；其中，q为所述预设定位区域内ap的序号；
按照如下表达式
按照如下表达式
将预设定位区域内每一ap的第一加权和分别与每一rp对应该ap的第二加权和进行比较，获得每一rp对应的比较值，并对所获得的比较值进行排序；
从排序后的比较值中选择最小的预设数量个比较值，并将所选择比较值对应的rp的位置确定为在线信宿位置。
进一步地，所述利用在线信宿位置，定位所述待定位信宿的位置，包括：
对所选择比较值对应的rp的位置按照预设权值进行加权计算，获得所述待定位信宿的位置。
进一步地，所述将预设定位区域内每一ap的第一加权和分别与每一rp对应该ap的第二加权和进行比较，获得每一rp对应的比较值，并对所获得的比较值进行排序，包括：
将预设定位区域内每一ap的第一加权和分别与每一rp对应该ap的第二加权和进行比较，按照如下表达式获得每一rp对应的比较值，并对所获得的比较值进行排序；
表达式：
进一步地，所述利用在线信宿位置，定位所述待定位信宿的位置，包括：
将所选择比较值作为权值，对所选择比较值对应的rp的位置按照如下表达式进行加权计算，获得所述待定位信宿的位置；
表达式：
一种毫米波信道下基于地理指纹定位的装置，所述装置包括：
在线信宿位置确定模块，用于根据待定位信宿的预设位置和预设的离线地理指纹数据库，进行在线信宿位置估计，确定在线信宿位置，其中，所述离线地理指纹数据库是用于存储预设定位区域内接入点ap的地理指纹，一个ap的地理指纹包括：所述预设定位区域内每一参考点rp接收到该ap所发送信号的信号强度、每一rp与该ap之间的相对角度，所述相对角度为：该ap与一个rp的连线与垂直方向的夹角；
待定位信宿位置确定模块，用于利用在线信宿位置，定位所述待定位信宿的位置。
进一步地，所述在线信宿位置确定模块包括：
第一信号强度确定子模块，用于获得处于所述预设位置的信宿在线接收所述预设定位区域内每个ap所发送信号的信号强度sq；其中，q为所述预设定位区域内ap的序号；
第一加权计算子模块，用于按照如下表达式
第二加权计算子模块，用于按照如下表达式
比较子模块，用于将预设定位区域内每一ap的第一加权和分别与每一rp对应该ap的第二加权和进行比较，获得每一rp对应的比较值，并对所获得的比较值进行排序；
第二在线信宿确定子模块，用于从排序后的比较值中选择最小的预设数量个比较值，并将所选择比较值对应的rp的位置确定为在线信宿位置。
在本发明实施的又一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述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任一所述的一种毫米波信道下基于地理指纹定位的方法。
在本发明实施的又一方面，本发明实施例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任一所述的一种毫米波信道下基于地理指纹定位的方法。
本发明实施例提供的一种毫米波信道下基于地理指纹定位的方法与装置，可以根据待定位信宿的预设位置和预设的离线地理指纹数据库，进行在线信宿位置估计，确定在线信宿位置，利用在线信宿位置，确定目标信宿的位置。该方法在毫米波信道环境下，综合考虑了角度和信号强度两方面的特征，进而提升了定位的准确性。
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为本发明实施例提供的第一种毫米波信道下基于地理指纹定位的方法的示意图；
图2为本发明实施例提供的相对角度的展示图；
图3为本发明实施例提供的第二种毫米波信道下基于地理指纹定位的方法的示意图；
图4为本发明实施例提供的第三种毫米波信道下基于地理指纹定位的方法的示意图；
图5为本发明实施例提供的一种毫米波信道下基于地理指纹定位的装置的示意图；
图6为本发明实施例提供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。
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。需要说明的是，在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便对本发明进行全面理解。但是，对于本领域人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。
在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施例的充分理解。然而本领域技术人员将意识到，在一些情况下，不详细示出货描述公知结构、单元或操作步骤以避免模糊本发明的主要技术创意。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以改变连接关系，改变步骤顺序，或者相互进行不同的组合。下面将参考附图并结合实施例详细说明本申请。
图1为本发明实施例提供的第一种毫米波信道下基于地理指纹定位的方法的示意图，所述方法包括：
s101，根据待定位信宿的预设位置和预设的离线地理指纹数据库，进行在线信宿位置估计，确定在线信宿位置，其中，所述离线地理指纹数据库是用于存储预设定位区域内接入点ap的地理指纹，一个ap的地理指纹包括：所述预设定位区域内每一参考点rp接收到该ap所发送信号的信号强度、每一rp与该ap之间的相对角度，所述相对角度为：该ap与一个rp的连线与垂直方向的夹角；
其中，所述信宿可以理解为接收信号的物体；
为了更加清楚的描述相对角度，现利用图对相对角度进行展示，图2中θ1为接入点1与参考点1在垂直方向上形成的相对角度，θ2为接入点2与参考点1在垂直方向上形成的相对角度，θ3为接入点3与参考点1在垂直方向上形成的相对角度。
需要说明的是，离线地理指纹数据库是由地理指纹构成的，一个地理指纹包括预设定位区域内每一参考点rp接收到一个ap所发送信号的信号强度、该ap与所述预设位置之间的相对角度，也就是说，一个ap对应一个信号强度和一个相对角度。
为了更加清楚地描述理指纹数据库，现举示例进行说明，示例：假设预设定位区域内有2个rp，3个ap，其中，2个rp记为rp1、rp2，3个ap分别为ap1、ap2和ap3，则离线数据库则有六个地理指纹，分别为：
第一个地理指纹：rp1接收到一个ap1所发送信号的信号强度、ap1与所述rp1之间的相对角度；
第二个地理指纹：rp1接收到一个ap2所发送信号的信号强度、ap2与所述rp1之间的相对角度；
第三个地理指纹：rp1接收到一个ap3所发送信号的信号强度、ap3与所述rp1之间的相对角度；
第四个地理指纹：rp2接收到一个ap1所发送信号的信号强度、ap1与所述rp2之间的相对角度；
第五个地理指纹：rp2接收到一个ap2所发送信号的信号强度、ap2与所述rp2之间的相对角度；
第六个地理指纹：rp2接收到一个ap3所发送信号的信号强度、ap3与所述rp2之间的相对角度；
值得一提的是，相对现有技术而言，本发明实施例提供的一个地理指纹即包括ap对应的信号强度又包括该ap对应的相对角度，因此本发明实施例提供的地理指纹相对于现有技术的地理指纹，进行定位时，准确度更高。
相对角度是利用波达方向定位技术doa对所述预设定位区域内rp进行相对角度的角度估计而得到的角度。
具体的，
第一种实施方式为：获得处于所述预设位置的信宿在线接收所述预设定位区域内每个ap所发送信号的信号强度sq；其中，q为所述预设定位区域内ap的序号；
按照如下表达式
按照如下表达式
将预设定位区域内每一ap的第一加权和分别与每一rp对应该ap的第二加权和进行比较，获得每一rp对应的比较值，并对所获得的比较值进行排序；
从排序后的比较值中选择最小的预设数量个比较值，并将所选择比较值对应的rp的位置确定为在线信宿位置。
第二种实施方式为：
按照如下表达式
按照如下表达式
将预设定位区域内每一ap的第一加权和分别与每一rp对应该ap的第二加权和进行比较，按照如下表达式获得每一rp对应的比较值，并对所获得的比较值进行排序；
表达式：
为了更加清楚描述上述将预设定位区域内每一ap的第一加权和分别与每一rp对应该ap的第二加权和进行比较，现将一示例进行说明，示例：假设预设定位区域内有2个rp，3个ap，其中，2个rp记为rp1、rp2，3个ap分别为ap1、ap2和ap3，则每一ap对应的第一权和分别为l(ap1)、l(ap2)和l(ap3)，每一rp对应的第二权和分别为：
从排序后的比较值中选择最小的预设数量个比较值，并将所选择比较值对应的rp的位置确定为在线信宿位置。
其中，上述对所获得的比较值进行排序可以对所述比较值的大小由大向小的方式进行排序，也可以所述比较值的大小由小向大的方式进行排序。
基于上述情况，当对所述比较值的大小由大向小的方式进行排序时，将排序后的后面预设数量的比较值对应的rp的位置确定为在线信宿位置，同理，当对所述比较值的大小由小向大的方式进行排序时，将排序后的预设数量的比较值对应的rp的位置确定为在线信宿位置。
s102，利用在线信宿位置，定位所述待定位信宿的位置。
具体的，
第一种实施方式：对所选择比较值对应的rp的位置按照预设权值进行加权，获得所述待定位信宿的位置。
第二种实施方式：利用在线信宿位置，通过加权k近邻法wknn定位所述待定位信宿的位置。
第三种实施方式：将所选择比较值作为权值，对所选择比较值对应的rp的位置按照如下表达式进行加权计算，获得所述待定位信宿的位置；
表达式：
由此可见，该方法在毫米波信道环境下，综合考虑了一个ap对应的地理指纹包含相对角度和信号强度两方面的特征，进而提升了定位的准确性。
图3为本发明实施例提供的第二种毫米波信道下基于地理指纹定位的方法的示意图，所述方法包括：
s201，获得处于所述预设位置的信宿在线接收所述预设定位区域内每个ap所发送信号的信号强度sq；其中，q为所述预设定位区域内ap的序号；
s202，按照如下表达式
s203，按照如下表达式
s204，将预设定位区域内每一ap的第一加权和分别与每一rp对应该ap的第二加权和进行比较，获得每一rp对应的比较值，并对所获得的比较值进行排序；
s205，从排序后的比较值中选择最小的预设数量个比较值，并将所选择比较值对应的rp的位置确定为在线信宿位置；
s206，利用在线信宿位置，定位所述待定位信宿的位置。
由此可见，该方法在毫米波信道环境下，综合考虑了一个ap对应的地理指纹包含相对角度和信号强度两方面的特征，将在线获得的地理指纹与离线地理指纹数据库中的地理指纹进行比较处理，获得定位所述待定位信宿的位置，进而提升了定位的准确性。
图4为本发明实施例提供的第三种毫米波信道下基于地理指纹定位的方法的示意图，所述方法包括：
s301，获得处于所述预设位置的信宿在线接收所述预设定位区域内每个ap所发送信号的信号强度sq；其中，q为所述预设定位区域内ap的序号；
s302，按照如下表达式
s303，按照如下表达式
s304，将预设定位区域内每一ap的第一加权和分别与每一rp对应该ap的第二加权和进行比较，按照如下表达式获得每一rp对应的比较值，并对所获得的比较值进行排序；
表达式：
s305，从排序后的比较值中选择最小的预设数量个比较值，并将所选择比较值对应的rp的位置确定为在线信宿位置；
s306，将所选择比较值作为权值，对所选择比较值对应的rp的位置按照如下表达式进行加权计算，获得所述待定位信宿的位置；
表达式：
由此可见，该方法在毫米波信道环境下，综合考虑了一个ap对应的地理指纹包含相对角度和信号强度两方面的特征，将在线获得的地理指纹与离线地理指纹数据库中的地理指纹进行比较后获得比较值，通过对选择的比较值进行加权，获得定位所述待定位信宿的位置，提升了定位的准确性。
图5为本发明实施例提供的一种毫米波信道下基于地理指纹定位的装置的示意图，所述装置包括：
在线信宿位置确定模块401，用于根据待定位信宿的预设位置和预设的离线地理指纹数据库，进行在线信宿位置估计，确定在线信宿位置，其中，所述离线地理指纹数据库是用于存储预设定位区域内接入点ap的地理指纹，一个ap的地理指纹包括：所述预设定位区域内每一参考点rp接收到该ap所发送信号的信号强度、每一rp与该ap之间的相对角度，所述相对角度为：该ap与一个rp的连线与垂直方向的夹角；
待定位信宿位置确定模块402，用于利用在线信宿位置，定位所述待定位信宿的位置。
具体的，
所述相对角度为：
利用波达方向定位技术doa对所述预设定位区域内rp进行相对角度的角度估计而得到的角度。
所述在线信宿位置确定模块401包括：
第一信号强度确定子模块，用于获得处于所述预设位置的信宿在线接收所述预设定位区域内每个ap所发送信号的信号强度sq；其中，q为所述预设定位区域内ap的序号；
第一加权计算子模块，用于按照如下表达式
第二加权计算子模块，用于按照如下表达式
比较子模块，用于将预设定位区域内每一ap的第一加权和分别与每一rp对应该ap的第二加权和进行比较，获得每一rp对应的比较值，并对所获得的比较值进行排序；
第二在线信宿确定子模块，用于从排序后的比较值中选择最小的预设数量个比较值，并将所选择比较值对应的rp的位置确定为在线信宿位置。
所述比较子模块包括：
排序子单元，用于将预设定位区域内每一ap的第一加权和分别与每一rp对应该ap的第二加权和进行比较，按照如下表达式获得每一rp对应的比较值，并对所获得的比较值进行排序；
表达式：
所述待定位信宿位置确定模块402包括：
第一待定位信宿的位置获得子模块，用于基于在线信宿位置，对所选择比较值对应的rp的位置按照预设权值进行加权，获得所述待定位信宿的位置。
所述待定位信宿位置确定模块402包括：
第二待定位信宿的位置获得子模块，用于将所选择比较值作为权值，对所选择比较值对应的rp的位置按照如下表达式进行加权计算，获得所述待定位信宿的位置；
表达式：
由此可见，在毫米波信道环境下，综合考虑了相对角度和信号强度两方面的特征进行定位，进而提升了定位的准确性和精度。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图6所示，包括处理器501、通信接口502、存储器503和通信总线504，其中，处理器501，通信接口502，存储器503通过通信总线504完成相互间的通信，
存储器503，用于存放计算机程序；
处理器501，用于执行存储器503上所存放的程序时，实现本发明实施例提供的基于地理指纹的定位方法。
具体的，上述基于地理指纹的定位方法，包括：
根据待定位信宿的预设位置和预设的离线地理指纹数据库，进行在线信宿位置估计，确定在线信宿位置，其中，所述离线地理指纹数据库是用于存储预设定位区域内接入点ap的地理指纹，一个ap的地理指纹包括：所述预设定位区域内每一参考点rp接收到该ap所发送信号的信号强度、每一rp与该ap之间的相对角度，所述相对角度为：该ap与一个rp的连线与垂直方向的夹角；利用在线信宿位置，定位所述待定位信宿的位置。
由上可见，执行本实施例提供的电子设备，在毫米波信道环境下，综合考虑了相对角度和信号强度两方面的特征进行定位，进而提升了定位的准确性。
上述的相关内容基于地理指纹的定位方法的实施方式与前述方法实施例部分提供的基于地理指纹的定位方法的定位方式相同，这里不再赘述。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(peripheralcomponentinterconnect，pci)总线或扩展工业标准结构(extendedindustrystandardarchitecture，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，ram)，也可以包括非易失性存储器(non-volatilememory，nvm)，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，cpu)、网络处理器(networkprocessor，np)等；还可以是数字信号处理器(digitalsignalprocessing，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmablegatearray，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。
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本发明实施例提供的基于地理指纹的定位方法。
具体的，上述基于地理指纹的定位方法，包括：
根据待定位信宿的预设位置和预设的离线地理指纹数据库，进行在线信宿位置估计，确定在线信宿位置，其中，所述离线地理指纹数据库是用于存储预设定位区域内接入点ap的地理指纹，一个ap的地理指纹包括：所述预设定位区域内每一参考点rp接收到该ap所发送信号的信号强度、每一rp与该ap之间的相对角度，所述相对角度为：该ap与一个rp的连线与垂直方向的夹角；利用在线信宿位置，定位所述待定位信宿的位置。
由上可见，执行本实施例提供的计算机可读存储介质中存储的应用程序时，在毫米波信道环境下，综合考虑了相对角度和信号强度两方面的特征进行定位，进而提升了定位的准确性。
上述的相关内容基于地理指纹的定位方法的实施方式与前述方法实施例部分提供的基于地理指纹的定位方法的定位方式相同，这里不再赘述。
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，对于方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质实施例而言，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。
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