空间定位方法、系统及终端设备技术方案

本公开涉及空间定位技术领域，提供一种空间定位方法、系统及终端设备。空间定位方法包括：测量四个定位基点与目标定位点之间的距离；分别以四个定位基点为球心，以所述距离为半径构造四个球体；确定两两相邻球体相交或者相离区域的中点，依次得到第一至第四中点；以及将第一至第四中点构成的空间四边形的中心点的坐标确定为目标定位点的坐标。本公开的空间定位算法，只需通过复杂度低的算法即可获得目标定位点较为准确的空间位置；同时利用卡尔曼滤波剔除误差较大的测距数据，提高数据采集和数据处理的精确度，控制误差；并且结合泰勒级数展开的思想，对定位结果进行迭代、多角度计算取平均，减少误差。

【技术实现步骤摘要】
空间定位方法、系统及终端设备
本公开涉及空间定位
，具体涉及一种空间定位方法、系统及终端设备。
技术介绍
随着无线时代发展步伐的日益加快，位置信息的意义正越来越得到人们的重视。目前有很多游戏都有玩家定位功能，定位系统精度的关键在于定位方法，不同的定位方法其定位准确性、对噪声的抵抗能力、应用环境以及设备的复杂度和实现性都有很大的差别。定位系统精度的关键在于定位方法，不同的定位方法其定位准确性、对噪声的抵抗能力、应用环境以及设备的复杂度和实现性都有很大的差别。当前，传统的定位方法主要有三种：(1)通过测量无线信号强度实现定位，如基于RSSI(ReceivedSignalStrengthIndication，接收的信号强度指示)的定位技术，通过接收到的信号强弱测定信号点与接收点的距离，进而根据相应数据进行定位计算的一种定位技术；(2)利用无线信号在节点间的传播时间等特征值进行定位，如TOA(TimeofArrival，到达时间)、TDOA(TimeDifferenceofArrival，到达时间差，TDOA定位是一种利用时间差进行定位的方法)等；(3)通过测量无线信号的方向特征值进行定位，如典型的AOA(Angle-of-Arrival，到达角度测距)定位技术。由此，人们可以发现：大部分定位算法都是基于测距技术，从二维平面出发对数据进行处理，其中通过信号的传播时间和方向特征值进行定位对硬件系统要求相对较高。然而，在实际的应用场景中，节点往往是分布在复杂的三维环境中，传统的降维算法极有可能会降低定位的精确性。因此提出一个三维空间的高精度节点定位算法十分必要。在所述
技术介绍
部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本公开的目的在于提供一种空间定位方法、系统及终端设备，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。根据本公开的第一方面，公开一种空间定位方法，包括：测量四个定位基点与目标定位点之间的距离；分别以四个定位基点为球心，以所述距离为半径构造四个球体；确定两两相邻球体相交或者相离区域的中点，依次得到第一至第四中点；以及将第一至第四中点构成的空间四边形的中心点的坐标确定为目标定位点的坐标。根据本公开的一示例实施方式，其中测量四个定位基点与目标定位点之间的距离通过无线测距技术进行。根据本公开的一示例实施方式，其中将第一至第四中点构成的空间四边形的中心点的坐标确定为目标定位点的坐标包括：确定相邻两个中点连线的中间点与其它两个中点构成的空间三角形的中心点的坐标，依次得到第一至第四空间三角形的中心点的坐标，将第一至第四空间三角形的中心点的坐标的平均值作为目标定位点的坐标。根据本公开的一示例实施方式，其中确定相邻两个中点连线的中间点与其它两个中点构成的空间三角形的中心点的坐标包括：通过将三维空间转化为二维平面确定空间三角形的中心点的坐标。根据本公开的一示例实施方式，其中通过将三维空间转化为二维平面确定空间三角形的中心点的坐标包括：消除三维空间坐标系的Z轴，计算空间三角形的中心点的x、y坐标；以及还原三维空间坐标系的Z轴，计算空间三角形的中心点的z坐标。根据本公开的一示例实施方式，其中计算空间三角形的中心点的x、y坐标通过以下公式进行：计算空间三角形的中心点的z坐标通过以下公式进行：其中，(xe，ye，ze)、(xc，yc，zc)、(xd，yd，zd)为空间三角形的三个顶点的坐标。根据本公开的一示例实施方式，所述方法还包括：在测量四个定位基点与目标定位点之间的距离之后，通过卡尔曼滤波剔除误差较大的测量数据。根据本公开的一示例实施方式，所述方法还包括：通过泰勒级数展开对目标定位点的坐标进行迭代和修正。根据本公开的第二方面，公开一种空间定位系统，包括：距离测量模块，用于测量四个定位基点与目标定位点之间的距离；球体构造模块，用于分别以四个定位基点为球心，以所述距离为半径构造四个球体；中点计算模块，用于确定两两相邻球体相交或者相离区域的中点，依次得到第一至第四中点；以及坐标计算模块，用于将第一至第四中点构成的空间四边形的中心点的坐标确定为目标定位点的坐标。根据本公开的一示例实施方式，所述系统还包括误差剔除模块，用于在测量四个定位基点与目标定位点之间的距离之后，通过卡尔曼滤波剔除误差较大的测量数据。根据本公开的一示例实施方式，所述系统还包括迭代修正模块，用于通过泰勒级数展开对目标定位点的坐标进行迭代和修正。根据本公开的第三方面，公开一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现以下的方法步骤：测量四个定位基点与目标定位点之间的距离；分别以四个定位基点为球心，以所述距离为半径构造四个球体；确定两两相邻球体相交或者相离区域的中点，依次得到第一至第四中点；以及将第一至第四中点构成的空间四边形的中心点的坐标确定为目标定位点的坐标。根据本公开的第四方面，公开一种终端设备，其特征在于，包括：处理器；存储器，存储用于所述处理器控制以下操作的指令：测量四个定位基点与目标定位点之间的距离；分别以四个定位基点为球心，以所述距离为半径构造四个球体；确定两两相邻球体相交或者相离区域的中点，依次得到第一至第四中点；以及将第一至第四中点构成的空间四边形的中心点的坐标确定为目标定位点的坐标。根据本公开的一些示例实施方式，通过空间定位算法，只需通过复杂度低的算法即可获得目标定位点较为准确的空间位置。根据本公开的一些示例实施方式，通过利用卡尔曼滤波剔除误差较大的测距数据，提高数据采集和数据处理的精确度，控制误差。根据本公开的一些示例实施方式，通过结合泰勒级数展开的思想，对定位结果进行迭代、多角度计算取平均，减少误差。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。附图说明通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。图1示出根据本公开一示例实施方式的一空间定位方法的流程图。图2示出两两之间相离的四个球体的空间俯视图。图3示出相离的两个球体的中点的空间示意图。图4示出在球体相离的情况下缩小计算范围的示意图。图5示出相交的两个球体的中点的空间示意图。图6示出在球体相交的情况下缩小计算范围的示意图。图7示出根据本公开另一示例实施方式的一空间定位方法的流程图。图8示出根据本公开一示例实施方式的一空间定位方法的仿真场景俯视图。图9示出根据本公开一示例实施方式的一空间定位方法的改进算法的仿真实验结果图。图10示出根据本公开一示例实施方式的一空间定位系统的方框图。图11示出根据本公开一示例实施方式的终端设备。具体示例实施方式现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本公开的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。此外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间定位方法，包括：测量四个定位基点与目标定位点之间的距离；分别以四个定位基点为球心，以所述距离为半径构造四个球体；确定两两相邻球体相交或者相离区域的中点，依次得到第一至第四中点；以及将第一至第四中点构成的空间四边形的中心点的坐标确定为目标定位点的坐标。

【技术特征摘要】
1.一种空间定位方法，包括：测量四个定位基点与目标定位点之间的距离；分别以四个定位基点为球心，以所述距离为半径构造四个球体；确定两两相邻球体相交或者相离区域的中点，依次得到第一至第四中点；以及将第一至第四中点构成的空间四边形的中心点的坐标确定为目标定位点的坐标。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中测量四个定位基点与目标定位点之间的距离通过无线测距技术进行。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中将第一至第四中点构成的空间四边形的中心点的坐标确定为目标定位点的坐标包括：确定相邻两个中点连线的中间点与其它两个中点构成的空间三角形的中心点的坐标，依次得到第一至第四空间三角形的中心点的坐标，将第一至第四空间三角形的中心点的坐标的平均值作为目标定位点的坐标。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其中确定相邻两个中点连线的中间点与其它两个中点构成的空间三角形的中心点的坐标包括：通过将三维空间转化为二维平面确定空间三角形的中心点的坐标。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，其中通过将三维空间转化为二维平面确定空间三角形的中心点的坐标包括：消除三维空间坐标系的Z轴，计算空间三角形的中心点的x、y坐标；以及还原三维空间坐标系的Z轴，计算空间三角形的中心点的z坐标。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其中计算空间三角形的中心点的x、y坐标通过以下公式进行：计算空间三角形的中心点的z坐标通过以下公式进行：其中，(xe，ye，ze)、(xc，yc，zc)、(xd，yd，zd)为空间三角形的三个顶点的坐标。7.根据权利要求1所述的方法，还包括：在测量四个定位基点与目标定位点之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘影彤，
申请(专利权)人：网易杭州网络有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33