基于5G网络的室内用户位置定位方法及装置与流程

基于5g网络的室内用户位置定位方法及装置
技术领域
1.本发明涉及定位技术领域，尤其涉及一种基于5g网络室内用户位置定位方法及装置。


背景技术：

2.目前，导航定位技术的飞速发展给人民的生活带来了巨大的便利。在户外，诸如车载导航仪、百度地图、打车软件等基于位置的服务相关产品已经成为人民生活中不可或缺的部分。而在室内，人民对于精准位置服务的需求同样强烈，比如在一栋陌生的大楼寻找某个空间或者设施的位置，消防救援时确定被困人员与消防员的精确位置，大型商场中基于位置的广告推送，外面配送中房间的定位等等。对于室内定位而言，楼层的信息是其中极为重要的一部分。然而，目前的室内定位技术难以对室内楼层进行精准定位。如专利公开号为 cn108156580a公开的一种基于智能手机的室内楼层定位方法，其提出了通过对用户上下楼行为检测算法判断用户是否发生上楼或下楼行为，如果发生的话，进一步根据上楼或下楼开始和结束时的气压估算用户在垂直方向移动的距离，进而计算出用户在上楼或下楼间楼层的改变量。通过这种方式虽然也实现了对楼层间的定位，当时计算方式繁琐复杂，如果上楼下楼行为估算错误，则导致最后的楼层定位结果也错误，并且不同的用户经过不同楼层时的气压有所不同，其定位错误率高，定位不精准。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于5g网络的室内用户位置定位方法、装置、设备及存储介质，其可以对用户在建筑物中所处楼层进行精确、快速定位。
4.第一方面，本技术实施例提供一种基于5g网络的室内用户位置定位方法，包括：
5.配置任意一个目标建筑物与对应的5g基站之间的信息映射关系表，所述信息映射关系表包括目标建筑物信息和基站信息，所述基站信息包括基站地理信息、基站编号。
6.在任意一个目标建筑物中选定目标楼层配置两个或两个以上参考点，所述参考点与所述目标建筑物、目标建筑物对应的基站的基站小区形成对应关系；
7.获取覆盖目标建筑物的5g基站的基站信息，以根据所述基站信息选定位于目标建筑物内的所有目标5g用户，实时采集目标建筑物内所有目标5g用户的用户信息，所述用户信息包括该目标用户所对应的基站小区以及信号强度，所述信号强度为目标5g用户检测到的与所述基站小区形成有对应关系的参考点所下发的参考信号的信号强度。
8.根据所述全部参考信号的信号强度，确定目标5g用户所在楼层。
9.在第一方面中作为优选的，所述目标建筑物信息为目标建筑物位置，所述基站地理信息包括基站经度和基站纬度，所述基站编号为5g基站cgi信息。
10.在第一方面中作为优选的，所述信息映射关系表还包括基站使用频率、基站发射功率。
11.在第一方面中作为优选的，当目标建筑物中配置两个参考点时，相应的，所述实时采集目标建筑物内所有目标用户的用户信息，包括：
12.实时采集目标5g用户所接收到的其中一个参考信号对应的第一信号强度和另一个参考信号对应的第二信号强度。
13.所述根据所述全部参考信号的信号强度，确定目标5g用户所在楼层，包括：
14.计算第一信号强度与第二信号强度之间的信号差。
15.根据所述信号差确定目标5g用户所在楼层。
16.第二方面，本技术实施例提供一种基于5g网络的室内用户位置定位装置，包括：
17.基站信息配置模块：用于配置任意一个目标建筑物与对应的5g基站之间的信息映射关系表，所述信息映射关系表包括目标建筑物信息和基站信息，所述基站信息包括基站地理信息、基站编号。
18.参考点配置模块：用于在任意一个目标建筑物中选定目标楼层配置两个或两个以上参考点，所述参考点与所述目标建筑物、目标建筑物对应的基站的基站小区形成对应关系。
19.用户采集模块：用于覆盖目标建筑物的5g基站的基站信息，以根据所述基站信息选定位于目标建筑物内的所有目标5g用户，实时采集目标建筑物内所有目标5g用户的用户信息，所述用户信息包括该目标用户所对应的基站小区以及信号强度，所述信号强度为目标5g用户检测到的与所述基站小区形成有对应关系的参考点所下发的参考信号的信号强度。
20.楼层位置确定模块：用于根据所述全部参考信号的信号强度，确定目标5g 用户所在楼层。
21.在第二方面中作为优选的，所述目标建筑物信息为目标建筑物位置，所述基站地理信息包括基站经度和基站纬度，所述基站编号为5g基站cgi信息。
22.在第二方面中作为优选的，所述信息映射关系表还包括基站使用频率、基站发射功率。
23.在第二方面中作为优选的，目标建筑物中配置两个参考点时，相应的，所述实时采集目标建筑物内所有目标用户的用户信息，包括：
24.实时采集目标5g用户所接收到的其中一个参考信号对应的第一信号强度和另一个参考信号对应的第二信号强度。
25.所述根据所述全部参考信号的信号强度，确定目标5g用户所在楼层，包括：
26.计算第一信号强度与第二信号强度之间的信号差。
27.根据所述信号差确定目标5g用户所在楼层。
28.第三方面，本技术实施例还提供一种计算机设备，其特征在于，包括：存储器以及一个或多个处理器；
29.所述存储器，用于存储一个或多个程序。
30.当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明第一方面任一所述的基于5g网络的室内用户位置定位方法。
31.第四方面，本技术实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，其特征在于，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如本发明第一方面任一所
述的基于5g网络的室内用户位置定位方法。
32.相比现有技术，本发明的有益效果在于：
33.本技术实施例首先配置目标建筑物与基站之间对应的信息映射关系，使得根据任意一个目标建筑物信息能够匹配到相应的5g基站，并且设置每一个目标建筑物的参考点，参考点和基站小区以及楼层形成对应关系，使参考点能够匹配到相应的基站小区和楼层。通过参考点发射参考信号，根据5g基站信令可以获取到目标建筑物内所有目标5g用户的用户信息，本技术是基于5g信号在垂直方向上传播，经过楼层的钢筋混凝土后强度会有一定的衰减这一特征，计算用户在不同楼层与参考点之间的信号强度差，从而可以精准判断用户所在的位置，其计算方式快捷，根据不同参考点的信号强度之间的差距来判断用户所在的楼层定位错误率低，定位精准。
附图说明
34.图1为本发明的一种基于5g网络的室内用户位置定位方法的流程图；
35.图2为本发明的一种基于5g网络的室内用户位置定位装置的模块图；
36.图3为本发明的一种计算机设备的模块结构图；
37.图4为本发明的一种信号差计算示例的信号强度分布图；
38.图5为本发明的另一种信号差计算示例的信号强度分布图；
39.图6为本发明的又一种信号差计算示例的信号强度分布图。
具体实施方式
40.为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本技术具体实施例作进一步的详细描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
41.本技术实施例提供一种基于5g网络的室内用户位置定位方法、装置、设备及存储介质，其首先配置目标建筑物与基站之间对应的信息映射关系，使得根据任意一个目标建筑物信息能够匹配到相应的5g基站，并且设置每一个目标建筑物的参考点，参考点和基站小区以及楼层形成对应关系，使参考点能够匹配到相应的基站小区和楼层。通过参考点发射参考信号，根据5g基站信令可以获取到目标建筑物内所有目标5g用户的用户信息，本技术是基于5g信号在垂直方向上传播，经过楼层的钢筋混凝土后强度会有一定的衰减这一特征，计算用户在不同楼层与参考点之间的信号强度差，从而可以精准判断用户所在的位置，其计算方式快捷，根据不同参考点的信号强度之间的差距来判断用户所在的楼层定位错误率低，定位精准。
42.下面进行详细的说明。
43.图1示出了本技术实施例提供的一种基于5g网络的室内用户位置定位方法的流程
图。参见图1，该基于5g网络的室内用户位置定位方法包括：
44.步骤101：配置任意一个目标建筑物与对应的5g基站之间的信息映射关系表，所述信息映射关系表包括目标建筑物信息和基站信息，所述基站信息包括基站地理信息、基站编号。
45.实施例中，随着移动通信技术的发展，由于国家的大力支持，我国5g网络的建设已经迈入了快速部署的新阶段。如何去利用这张5g网络给生产、生活带来更多便利，产生更多效用，是目前科技工作者都在思考研究的问题。5g网络的大规模建设，室内深度覆盖能力的不断提升，为实现室内多维度定位奠定了网络基础。
46.本技术实施例中，首先建立每一个目标建筑物与5g基站的对应关系。其中，目标建筑物是任意的目标地理区域，可以是一个建筑物、一个商场、一栋教学楼、一个广场，等等。由于本技术中重点研究在室内对用户楼层的位置定位，因此通常目标建筑物在本实施例中不止具有一层楼，通常包括一楼、二楼、三楼或更多楼层。实施例中为了建立目标建筑物与基站的关系，设置信息映射关系表，分配给目标建筑物对应的目标建筑物信息，也即是可以获知目标建筑物的地理位置信息。通过目标建筑物信息可以匹配到相应的5g基站。
47.作为优选的，目标建筑物信息为目标建筑物位置，所述基站地理信息包括基站经度和基站纬度。
48.更进一步的，信息映射关系表还包括基站使用频率、基站发射功率。
49.实施例所述的信息映射关系表中5g基站相关信息可以如下表所示：
[0050][0051]
步骤102：在任意一个目标建筑物中选定目标楼层配置两个或两个以上参考点，所述参考点与所述目标建筑物、目标建筑物对应的基站的基站小区形成对应关系。在实验中，可以在任意一个目标建筑物中的每一个楼层分别配置多个测试点，实际应用中，该测试点也是用户的实际位置。
[0052]
参考点在实施例中也即是5g基站的其中一个小区。例如在一个建筑物中，每一层楼对应有一个小区，也即是不同楼层由不同的小区网络覆盖。对于人流密度大的商场、办公大楼、高层住宅等，带有网络功能的智能设备网络能够接受到来自多个参考点发出的参考信号，这些参考信号则是由上述小区所发出。
[0053]
其中，设置两个或两个以上的参考点，也即是从目标建筑物中的众多小区中选择不同楼层的小区作为参考点，例如选择第一层和第三层的小区为参考点。
[0054]
测试点是均匀分布在每一个楼层，在不同的楼层中同样也是均匀分布的，用于记录不同参考点所发出的参考信号的信号强度。在同一栋建筑物中，不同楼层竖直方向上的测试点其水平坐标也相同，也即是测试点在建筑物中竖直方向上对齐一致。而在同一个楼层中，例如，每隔2米就选择一个测试点，在每个测试点分别记录信号强度值。
[0055]
步骤103：获取覆盖目标建筑物的5g基站的基站信息，以根据所述基站信息选定位于目标建筑物内的所有目标5g用户，实时采集目标建筑物内所有目标 5g用户的用户信息，所述用户信息包括该目标用户所对应的基站小区以及信号强度，所述信号强度为目标5g用户检测到的与所述基站小区形成有对应关系的参考点所下发的参考信号的信号强度。
[0056]
采集用户的基站信息可以通过采集用户持有的用户终端的信息。该终端设备必然具有5g网络通信功能，例如是5g智能手机，通过采集该5g智能手机的通信信令即可对应的获得用户的信息。
[0057]
步骤104：根据所述全部参考点的信号强度，确定目标5g用户所在楼层。
[0058]
上述中，当目标建筑物中配置两个参考点时，相应的，所述获取目标5g用户所接收到的全部参考点所发出的参考信号对应的信号强度，根据所述全部参考点的信号强度，确定用户所在楼层，包括：实时采集目标5g用户所接收到的其中一个参考信号对应的第一信号强度和另一个参考信号对应的第二信号强度。而根据所述全部参考点的信号强度，确定目标5g用户所在楼层包括，计算第一信号强度与第二信号强度之间的信号差；根据所述信号差确定目标5g用户所在楼层。
[0059]
信号强度也即是由参考点发出的参考信号的强度。参考信号就是导频信号，由发射端提供给接收端用于信道估计或信道探测的一种已知信号。所谓导频信号(pilot signal领航，试用)：指的是在电信网中为测量或监控的目的而发送的信号，这些信号为已知信号。这种信号频域的位置、时域的位置、发送的内容和发送使用的功率是已知的。
[0060]
受益于5g室内网络指标要求水平和垂直定位精度是1-3米，要达到这个精度室内天线的间隔要达到3-6米，因此5g室内覆盖信号在水平方向上的信号强度会很均匀；而垂直方向上，无线信号因为穿过楼层钢筋混凝后信号的强度将有20db到40db的衰减。每穿过一个楼层，信号都有这样一个梯度的衰减，于是根据同一个楼层的手机收的的本楼层的参考信号强度，和收到来自其他不同楼层的参考信号强度差的差异性，就可以判断手机所在楼层。
[0061]
局限于5g信号的在建筑物内的传播特性(单层钢筋混凝土衰耗20db到 40db)，一个5g室分信号穿过两层楼之后信号已经基本衰减到-110左右；本算法要求手机最少可以测量到两个来自不同楼层的参考信号。所以我们在选取参考信号的时候是选择f1的和f3的信源作为参考信号对，以保证手机可以收到最少两个不同楼层的参考信号，才能进行差值计算。当高楼超过3层楼时，将高楼分解成多个3层子模型，来适用本技术中的计算方法。
[0062]
示例性的，假设分别在1、2、3楼进行数据采集工作。每隔2m选择一个测试点,在每个测试点记录1个信号值。通过图4显示了采样的具体数据,x轴为采样水平距离，单位为米,y轴为信号强度，单位为db。线a和线b分别表示了在各楼层同一水平位置2个参考信号的信号强度分布。
[0063]
另一个示例中，结合图5，如果手机在2楼测试点，测量到的一楼的信号穿越了1层楼，衰减1pl；同一位置收到的3楼的信号也是穿越了1层楼衰减1 个pl，这样两个信号强度相当，这个就是在2楼测试点收到的两个信号的特征，如下图：两个信号差(参考信号1-参考信号3)就是约等于0。本示例中只考虑楼层损耗的情况。
[0064]
又一个示例中，如图6所示，如果手机在3楼测试点，测量到的一楼的信号穿越2楼，衰减2pl；同一位置收到的3楼的信号无穿越楼层，无衰减，两个信号强度至少有2pl的差距，这个就是在2楼测试点收到的两个信号的特征，两个信号差(参考信号1-参考信号3)就是约等于-2pl。
[0065]
如图2所示，本技术还提供基于5g网络的室内用户位置定位装置，包括：基站信息配置模块201、参考点配置模块202、用户信息采集模块203和楼层位置确定模块204。其中，基站信息配置模块201，用于配置任意一个目标建筑物与对应的5g基站之间的信息映射关系表，所述信息映射关系表包括目标建筑物信息和基站信息，基站信息包括基站地理信息、基站编号；参考点配置模块202，用于在任意一个目标建筑物中选定目标楼层配置两个或两个以上参考点，所述参考点与所述目标建筑物、目标建筑物对应的基站的基站小区形成对应关系；终端位置采集模块203，用于覆盖目标建筑物的5g基站的基站信息，以根据所述基站信息选定位于目标建筑物内的所有目标5g用户，实时采集目标建筑物内所有目标5g用户的用户信息，所述用户信息包括该目标用户所对应的基站小区以及信号强度，所述信号强度为目标5g用户检测到的与所述基站小区形成有对应关系的参考点所下发的参考信号的信号强度；楼层位置确定模块204，用于根据所述全部参考信号的信号强度，确定目标5g用户所在楼层。
[0066]
相应的，上述中，所述目标建筑物信息为目标建筑物位置，所述基站地理信息包括基站经度和基站纬度，所述基站编号为5g基站cgi信息。所述信息映射关系表还包括基站使用频率、基站发射功率
[0067]
如图3所示，本技术实施例还提供一种计算机设备，其特征在于，包括：存储器301以及一个或多个处理器302。
[0068]
所述存储器301，用于存储一个或多个程序。
[0069]
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器302执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明任一所述的基于5g网络的室内用户位置定位方法。
[0070]
本技术实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如上述实施例提供的基于5g网络的室内用户位置定位方法，该基于5g网络的室内用户位置定位方法包括：配置任意一个目标建筑物与对应的5g基站之间的信息映射关系表，所述信息映射关系表包括目标建筑物信息和基站信息，基站信息包括基站地理信息、基站编号；在任意一个目标建筑物中选定目标楼层配置两个或两个以上参考点，所述参考点与所述目标建筑物、目标建筑物对应的基站的基站小区形成对应关系；获取覆盖目标建筑物的5g基站的基站信息，以根据所述基站信息选定位于目
标建筑物内的所有目标5g用户，实时采集目标建筑物内所有目标5g用户的用户信息，所述用户信息包括该目标用户所对应的基站小区以及信号强度，所述信号强度为目标5g用户检测到的与所述基站小区形成有对应关系的参考点所下发的参考信号的信号强度。
[0071]
根据所述全部参考信号的信号强度，确定目标5g用户所在楼层。
[0072]
存储介质——任何的各种类型的存储器设备或存储设备。术语“存储介质”旨在包括：安装介质，例如cd-rom、软盘或磁带装置；计算机系统存储器或随机存取存储器，诸如dram、ddr ram、sram、edo ram，兰巴斯 (rambus)ram等；非易失性存储器，诸如闪存、磁介质(例如硬盘或光存储)；寄存器或其它相似类型的存储器元件等。存储介质可以还包括其它类型的存储器或其组合。另外，存储介质可以位于程序在其中被执行的第一计算机系统中，或者可以位于不同的第二计算机系统中，第二计算机系统通过网络(诸如因特网) 连接到第一计算机系统。第二计算机系统可以提供程序指令给第一计算机用于执行。术语“存储介质”可以包括可以驻留在不同位置中(例如在通过网络连接的不同计算机系统中)的两个或更多存储介质。存储介质可以存储可由一个或多个处理器执行的程序指令(例如具体实现为计算机程序)。
[0073]
当然，本技术实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的基于5g网络的室内用户位置定位方法，还可以执行本技术任意实施例所提供的基于5g网络的室内用户位置定位方法中的相关操作。
[0074]
上述实施例中提供的基于5g网络的室内用户位置定位装置、设备及存储介质可执行本技术任意实施例所提供的基于5g网络的室内用户位置定位方法，未在上述实施例中详尽描述的技术细节，可参见本技术任意实施例所提供的基于 5g网络的室内用户位置定位方法。
[0075]
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。