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一种提高定位精度的方法

阅读:27发布:2021-04-14

专利汇可以提供一种提高定位精度的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供一种提高 定位 精度 的方法。本发明的方法在某个实体能够知道其他任意两个实体的定位数据,及自己与这两个实体的距离情况下,利用这两个实体的定位数据以及本实体到这两个实体的距离,建立二元方程组,能够通过解方程组获得本实体的估算定位数据;根据本实体原来的定位数据与估算定位数据之间的距离小于等于第一 门 限值来选择满足条件的估算定位数据作为本实体的候 选定 位数据;并从候选地位数据中选出实体的高精度定位数据。本发明方法,能够对小范围内(如几百米)多个实体进行精确定位,有效的提高定位的准确性,而且成本很低,不需要增加任何设备。,下面是一种提高定位精度的方法专利的具体信息内容。

1.一种提高定位精度的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
步骤1:获取自身定位坐标(X0,Y0)及第1~n实体的定位坐标(X1,Y1)~(Xn,Yn),其中,n≥2;
步骤2:分别测量与第1~n实体的距离L0i,其中,1≤i≤n;
步骤3:分别计算估算坐标(X0,ik,m,Y0,ik,m),其中,m∈(1,2),1≤i≤n,1≤k≤n,且i≠k;
步骤4:分别计算各估算坐标与定位坐标之间的距离,并选取与定位坐标之间的距离不大于第一门限值的估算坐标作为候选坐标;
步骤5:根据候选坐标和定位坐标计算高精度坐标;
2 2 2 2 2 2
其中,(X0,ik,m-Xi)+(Y0,ik,m-Yi)=L0i,(X0,ik,m-Xk)+(Y0,ik,m-Yk)=L0k。
2.根据权利要求1所述的提高定位精度的方法,其特征在于,所述方法还包括:对所述步骤1-5的执行时间T0进行计时,以及对在执行时间T0内所移动的距离D0进行记录。
3.根据权利要求2所述的提高定位精度的方法,其特征在于,所述方法还包括步骤6:
判断D0是否在第二门限值内,若是,则将所述高精度坐标作为定位坐标发送给第1~n实体。
4.根据权利要求3所述的提高定位精度的方法,其特征在于,所述方法还包括步骤7:
返回步骤1重新计算高精度坐标。
5.根据权利要求1所述的提高定位精度的方法,其特征在于,通过GPS接收机获得GPS定位系统测得的世界大地坐标系的坐标,并转换为平面直角坐标。
6.根据权利要求1所述的提高定位精度的方法,其特征在于,所述高精度坐标是各候选坐标与定位坐标之和的平均值。
7.根据权利要求1所述的提高定位精度的方法,其特征在于,第一门限值为根据需要确定的定位精度。
8.根据权利要求3所述的提高定位精度的方法,其特征在于,第二门限值为根据需要确定的定位精度。
9.根据权利要求1所述的提高定位精度的方法,其特征在于,所述步骤2通过雷达测距得到与第1~n实体的距离L0i。

说明书全文

一种提高定位精度的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及定位技术,尤其涉及一种提高定位精度的方法。

背景技术

[0002] 随着技术的发展,目前已经有多种技术能够实现地面某地的地理位置的测量和估计,如最常用的卫星定位技术,以及近几年发展起来的移动通信基站定位技术,WIFI定位技术,定位的应用也深入到了各行各业。随着经济平的提高和社会发展,各种行业应用对定位精度的要求越来越高。目前,卫星定位精度在民用领域通常只能达到10米左右,WIFI、移动通信基站定位只能到几十米级的精度。
[0003] 为了获得更高的定位精度,采取的方法基本可以分为三类:改进单点定位技术提高精度,两点差分的方法提高精度,利用定位地点的其他信息修正位置信息提高精度。单点定位技术提高精度的方法因定位技术不同而采取不同的方法,如卫星定位的精度受到卫星时钟精度、电磁波空间传播模型参数精确度、卫星的轨道误差等因素的影响,可以通过相应的改进措施来提高卫星单点定位的精度。差分的原理是先设一个基准站,其精确坐标是提前采用常规方法反复精测得出的,当基准站通过定位系统也得到一个定位数据后,通过与已知的精确坐标比较,就可以知道目前定位系统的误差值。基准站附近的地点通过定位系统获得位置信息,再排除定位系统的误差,就能提高定位的精度。利用需要定位的地点的特殊信息及周围环境的信息,能够在一定程度上修正定位的误差,从而提高精度。如需要定位的地点是在城市的路上,如果从定位系统得到的定位数据显示该地在马路旁边的其他区域,那么可以判断定位系统出现了偏差,然后对定位数据进行校正使其符合该地的特征,从而提高定位精度。
[0004] 现有的提高定位精度的方法有很多,每一个方法各自适合不同的条件和应用。没有一种普遍适用最好的方法。一般来讲,提高单点定位精度的方法可能导致成本增加较大,而且受限于定位系统的先天技术条件,如GPS定位系统控制在美国手里,高精度的定位信号不对民用开放。利用差分方法提高定位精度需要预先建设基准站并获得基准站的实时定位数据和精确位置信息,这限制了差分方法的使用。
[0005] 而在某些应用场景下,需要对小范围内(如几百米)多个实体进行精确定位,但是这些实体同时还可能在运动中,位置有可能在不停的变化,但是他们之间距离可以通过一些措施实时测量得到,而且各个实体之间能够通过持续的通信不断的获得其他实体的实时定位数据。鉴于这种场景,本发明提出了一种多点联合定位来提高定位精度的方法,该方法不需要预先获得基准站的信息,也不需要定位地点的其他信息(如地理信息)。

发明内容

[0006] 本发明提供的一种提高定位精度的方法,能够对小范围内(如几百米)多个实体进行精确定位,有效的提高定位的准确性,而且成本很低,不需要增加任何设备。
[0007] 本发明提供的一种提高定位精度的方法,包括:
[0008] 步骤1:获取自身定位坐标(X0,Y0)及第1~n实体的定位坐标(X1,Y1)~(Xn,Yn),其中,n≥2;
[0009] 步骤2:分别测量与第1~n实体的距离L0i,其中,1≤i≤n;
[0010] 步骤3:分别计算估算坐标(X0,ik,m,Y0,ik,m),其中,m∈(1,2),1≤i≤n,1≤k≤n,且i≠k;
[0011] 步骤4:分别计算各估算坐标与定位坐标之间的距离,并选取与定位坐标之间的距离不大于第一限值的估算坐标作为候选坐标;
[0012] 步骤5:根据候选坐标和定位坐标计算高精度坐标;
[0013] 其中,(X0,ik,m-Xi)2+(Y0,ik,m-Yi)2=L0i2,(X0,ik,m-Xk)2+(Y0,ik,m-Yk)2=L0k2。
[0014] 所述方法还包括:对所述步骤1-5的执行时间T0进行计时,以及对在执行时间T0内所移动的距离D0进行记录。
[0015] 所述方法还包括步骤6:判断D0是否在第二门限值内,若是,则将所述高精度坐标作为定位坐标发送给第1~n实体。
[0016] 所述方法还包括步骤7:返回步骤1重新计算高精度坐标。
[0017] 通过GPS接收机获得GPS定位系统测得的世界大地坐标系的坐标,并转换为平面直坐标。
[0018] 所述高精度坐标是各候选坐标与定位坐标之和的平均值。
[0019] 第一门限值为根据需要确定的定位精度。
[0020] 第二门限值为根据需要确定的定位精度。
[0021] 所述步骤2通过雷达测距得到与第1~n实体的距离。
[0022] 由上述技术方案可知,本发明提出的提高定位精度的方法,能够对小范围内(如几百米)多个实体进行精确定位,有效的提高定位的准确性,而且成本很低,不需要增加任何设备。本发明方法在车联网中有很好的应用前景,在一定的范围内,多个车辆之间能够相互通信,而且可以通过雷达或者其他方法测量车辆之间的距离,使用本发明方法能够降低成本,有效的提高每辆车的定位准确性,使车辆的导航及其他应用更高效。附图说明
[0023] 为了更清楚地说明本发明实施例现有技术中的方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员而言,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。
[0024] 图1为采用本发明一实施例提供的提高定位精度的方法的实体示意图。

具体实施方式

[0025] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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、完整的描述,显然,所描述的实施例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的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。
[0026] 在很多实际应用中,会遇到在很短的时间内(几乎是同时)需要对小范围内(如400米以内)的多个实体进行精确定位,以确定每个实体的精确位置。这些实体是移动或者静止的,而且每个实体可以实时测量与其他实体之间的距离(如通过测距雷达等),同时实体间可以互相通信进行信息交换,如图1所示。
[0027] 首先,A、B、C、D、E实体分别通过自己的定位系统获得初步的定位数据(坐标)。如:可通过GPS接收机获得GPS定位系统的位置数据——世界大地坐标系(WGS84)的坐标(B,
L,H),其中,坐标原点为地球质心,B为纬度,L为经度,H为大地高,即是到WGS84椭球面的高度。然后通过高斯投影把经纬度坐标(B,L,H)转换为平面直角坐标(X,Y)。具体的转换方法已是业界公开成熟的方法,在此不赘述。这样能得到A、B、C、D、E实体的初始平面直角坐标(Xa,Ya)、(Xb,Yb)、(Xc,Yc)、(Xd,Yd)、(Xe,Ye)。各个实体在获得自己的定位数据以后立即会把数据发送给其他实体,发送的坐标数据可以是原始定位数据,也可以是经过坐标转换以后的定位数据,各个实体在获得其他实体的定位数据以后,就可以通过本发明获得更高精度的定位数据,下面以A实体为例具体介绍提高定位精度的方法:
[0028] 步骤1:获取自身定位坐标(Xa,Ya)以及B、C、D、E的坐标(Xb,Yb)、(Xc,Yc)、(Xd,Yd)、(Xe,Ye);
[0029] 步骤2:分别测量与B、C、D、E之间的距离Lab、Lac、Lad、Lae;
[0030] 步骤3:建立方程组:
[0031] (Xa,bc-Xb)2+(Ya,bc-Yb)2=Lab2 方程1
[0032] (Xa,bc-Xc)2+(Ya,bc-Yc)2=Lac2 方程2
[0033] 由方程1和方程2联合可以求解出A实体的两个估算坐标(Xa,bc,1,Ya,bc,1),(Xa,bc,2,Ya,bc,2)。在某些情况下Xa,bc,1=Xa,bc,2,Ya,bc,1=Ya,bc,2。
[0034] 建立方程组:
[0035] (Xa,bd-Xb)2+(Ya,bd-Yb)2=Lab2 方程3
[0036] (Xa,bd-Xd)2+(Ya,bd-Yd)2=Lad2 方程4
[0037] 由方程3和方程4联合可以求解出A实体的两个估算坐标(Xa,bd,1,Ya,bd,1),(Xa,bd,2,Ya,bd,2)。在某些情况下Xa,bd,1=Xa,bd,2,Ya,bd,1=Ya,bd,2。
[0038] 同理,在已知A到B、C、D、E的距离情况下,利用A到B、C、D、E四个实体中任意两个实体之间的距离为条件,建立两个方程,还可以求出A实体其他估算坐标如下:
[0039] (Xa,be,1,Ya,be,1),(Xa,be,2,Ya,be,2)
[0040] (Xa,cd,1,Ya,cd,1),(Xa,cd,2,Ya,cd,2)
[0041] (Xa,ce,1,Ya,ce,1),(Xa,ce,2,Ya,ce,2)
[0042] (Xa,de,1,Ya,de,1),(Xa,de,2,Ya,de,2)
[0043] 可以发现,如果A实体周围的实体越多,可以求解出类似的估算坐标个数也越多。用符号(Xa,ij,n,Ya,ij,n)代表A实体的任意一个估算坐标,i,j分别表示ABCDE中的两个实体,n表示1或者2。
[0044] 步骤4:计算A实体的估算坐标(Xa,ij,n,Ya,ij,n)与A实体原来的坐标(Xa,Ya)之间的距离
[0045] L=(Xa,ij,n-Xa)2+(Ya,ij,n-Ya)2,
[0046] 选择满足条件“L小于等于第一门限”(该第一门限可以设置为定位的精度要求,如2米)的估算坐标(X′a,ij,n,Ya′,ij,n)作为A实体的候选坐标,而放弃不满足条件的估算坐标。
[0047] 步骤5:在所有保留下来的A实体候选坐标以及A实体原来的坐标基础上,根据某种方案选择某一个定位数据作为A实体新的坐标——高精度坐标。或者可以计算A实体这些坐标的平均值作为A实体新的坐标——高精度坐标.
[0048] 进一步地,还包括步骤6:在满足“上述计算过程所花费的时间内A实体移动的距离不超过第二门限”的情况下,A实体把自己新的坐标数据发送给B、C、D、E实体。同时B、C、D、E实体也会按照同样的方法分别计算自己的新坐标并判断是否发送给A。
[0049] 步骤7:A在收到B、C、D、E新的定位数据以后,在再回到第一步,再次计算A实体的新坐标。
[0050] 在满足上述计算过程所花费的时间内A实体移动的距离不超过第二门限的情况下,那么可以根据定位精度的要求,不执行步骤6和步骤7,或者多次重复步骤6和步骤7。
[0051] 最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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