一种定位方法、装置、电子设备及存储介质

摘要

一种定位方法，包括：接收第一基站发送的第一信号以及第二基站发送的第二信号，根据接收到第一信号与第二信号的时间差，计算被测目标与第一基站以及与第二基站之间距离的距离差量测值，获取被测目标相对于第一基站的第一量测速度以及相对于第二基站的第二量测速度，根据距离差量测值、第一量测速度以及第二量测速度得到一个以上的量测坐标，计算一个以上的量测坐标所围成区域内每一坐标点对应的估计函数，被测目标的位置为最小的估计函数对应的坐标点。本公开还提供了一种定位装置、电子设备及存储介质。本公开提出的方法可实现在仅有两个基站时对被测目标的定位，具有鲁棒性高、定位精度高等特点。

权利要求

1.一种定位方法，其特征在于，方法包括：接收第一基站发送的第一信号以及第二基站发送的第二信号；

根据接收到所述第一信号与第二信号的时间差，计算被测目标与所述第一基站以及与所述第二基站之间距离的距离差量测值；

获取所述被测目标相对于所述第一基站的第一量测速度以及相对于所述第二基站的第二量测速度；

根据所述距离差量测值、第一量测速度以及第二量测速度得到一个以上的量测坐标；

计算所述一个以上的量测坐标所围成区域内每一坐标点对应的估计函数，所述被测目标的位置为最小的估计函数对应的坐标点，包括：分别计算每一所述坐标点与所述第一基站以及与所述第二基站之间距离的距离差值；

分别计算每一所述坐标点相对于所述第一基站的第一速度以及相对于所述第二基站的第二速度；

根据所述距离差值、第一速度、第二速度计算每一所述坐标点对应的估计函数；

记录最小的估计函数对应的坐标点为被测目标的坐标；其中，所述估计函数为：其中， 表示所述被测目标的坐标位置，wm、wn均表示权重，m、n均表示基站的编号，N表示基站总数， 和dm1，k分别表示k时刻所述被测目标与所述第一基站和第二基站的所述距离差量测值和距离差值， 和vn，k分别表示所述被测目标相对于各基站的测量速度和真实速度，当n＝1时， 表示所述第一量测速度，vn，k表示所述被测目标相对于所述第一基站的第一速度，当n＝2...，N时， 表示所述第二量测速度，vn，k表示所述被测目标相对于第二基站的第二速度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述距离差量测值、第一量测速度以及第二量测速度得到一个以上的量测坐标，包括：获取前一时刻所述被测目标的位置、所述第一基站的坐标以及所述第二基站的坐标；

根据所述距离差量测值、第一量测速度、第二量测速度、前一时刻被测目标的位置、第一基站的坐标以及第二基站的坐标计算所述一个以上的量测坐标。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二基站的数量为一个及以上，计算所述一个以上的量测坐标的公式为：其中，所述一个以上的量测坐标为(xk，yk)，所述第一基站的位置S1的坐标为(x1，y1)，所述第二基站的位置Sm的坐标为(xm，ym)，h1、hm分别表示已知的当前时刻所述被测目标与所述第一基站和所述第二基站的垂直高度差，Pk、Pk‑1分别表示当前时刻及前一时刻所述被测目标的位置， 表示当前时刻所述距离差量测值，R1，k、Rm，k分别表示在当前时刻tk所述被测目标与所述第一基站和所述第二基站之间的距离，N表示基站总

数，RVD1，k、RVDm，k分别表示单位时间内所述被测目标相对于所述第一基站和第二基站的移动距离， 表示所述

第一量测速度， 表示第m个所述第二基站的所述第二量测速度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：以所述一个以上的量测坐标为边界点，在所述一个以上的量测坐标的所属坐标系中获取包含所述边界点的最大矩形区域并获取所述最大矩形内的每一坐标点。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一信号、第二信号为音频信号。

6.一种装置，其特征在于，包括：信号接收模块，用于接收第一基站发送的第一信号以及第二基站发送的第二信号；

距离差计算模块，用于根据接收到所述第一信号与第二信号的时间差，计算被测目标与所述第一基站以及与所述第二基站之间距离的距离差量测值；

相对速度获取模块，用于获取所述被测目标相对于所述第一基站的第一量测速度以及相对于所述第二基站的第二量测速度；

量测坐标计算模块，用于根据所述距离差量测值、第一量测速度以及第二量测速度得到一个以上的量测坐标；

坐标定位模块，用于计算所述一个以上的量测坐标所围成区域内每一坐标点对应的估计函数，所述被测目标的位置为最小的估计函数对应的坐标点；

所述坐标定位模块包括：

距离差值计算单元，用于分别计算每一所述坐标点与所述第一基站以及与所述第二基站之间距离的距离差值；

速度计算单元，用于分别计算每一所述坐标点相对于所述第一基站的第一速度以及相对于所述第二基站的第二速度；

函数估计单元，用于根据所述距离差值、第一速度、第二速度计算每一所述坐标点对应的估计函数；

坐标确定单元，用于记录最小的估计函数对应的坐标点为被测目标的坐标；

其中，所述估计函数为：

其中， 表示所述被测目标的坐标位置，wm、wn均表示权重，m、n均表示基站的编号，N表示基站总数， 和dm1，k分别表示k时刻所述被测目标与所述第一基站和第二基站的所述距离差量测值和距离差值， 和vn，k分别表示所述被测目标相对于各基站的测量速度和真实速度，当n＝1时， 表示所述第一量测速度，vn，k表示所述被测目标相对于所述第一基站的第一速度，当n＝2...，N时， 表示所述第二量测速度，vn，k表示所述被测目标相对于第二基站的第二速度。

7.一种电子设备，包括：存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现权利要求1至5中的任一项所述的方法中的各个步骤。

8.一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，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1至5中的任一项所述的方法中的各个步骤。

说明书

一种定位方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

[0001] 本公开涉及定位技术领域，尤其涉及一种定位方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

[0002] 随着数字通信和多媒体业务的快速发展，位置信息的重要性不断提高，使定位问题受到了人们的广泛关注。现阶段，以GPS为代表的定位技术可以较好地实现室外定位，而
对室内精确定位的解决方案还处于研究阶段。

[0003] 目前，室内定位技术主要基于Wifi、光学、地磁、音频等技术，室内定位方法主要包括指纹法、基于方向角的定位方法、基于到达时间差(Time Difference of Arrival，简称
TDOA)的定位方法和基于到达时间(Time of Arrival，简称TOA)的定位方法等。其中，指纹
法需要建立和维护指纹库，实现难度大，定位精度低，且后期维护成本高；基于方向角的定
位方法硬件成本较高；基于TDOA和TOA的定位方法分别可以实现高精度的室内定位，但两者
相比，基于TOA的定位方法需要更严格的时钟同步条件。

[0004] 较为成熟的基于TDOA的定位方法有Chan算法、Taylor算法等。Chan算法在TDOA误差服从理想高斯分布时性能表现良好，但在实际信道中，TDOA测量值误差较大，该算法的性
能将会显著下降。Taylor算法需要有先验条件，即一个初始值，才能保证算法收敛，该算法
计算量大，且最终的定位精度依赖于初始值的选取。上述方法均受使用条件的限制，性能表
现不足。

发明内容

[0005] 本公开的一个方面提供了一种定位方法，包括：接收第一基站发送的第一信号以及第二基站发送的第二信号；根据接收到所述第一信号与第二信号的时间差，计算被测目
标与所述第一基站以及与所述第二基站之间距离的距离差量测值；获取所述被测目标相对
于所述第一基站的第一量测速度以及相对于所述第二基站的第二量测速度；根据所述距离
差量测值、第一量测速度以及第二量测速度得到一个以上的量测坐标；计算所述一个以上
的量测坐标所围成区域内每一坐标点对应的估计函数，所述被测目标的位置为最小的估计
函数对应的坐标点。

[0006] 可选地，所述根据所述距离差量测值、第一量测速度以及第二量测速度得到一个以上的量测坐标，包括：获取前一时刻所述被测目标的位置、所述第一基站的坐标以及所述
第二基站的坐标；根据所述距离差量测值、第一量测速度、第二量测速度、前一时刻被测目
标的位置、第一基站的坐标以及第二基站的坐标计算所述一个以上的量测坐标。

[0007] 可选地，所述第二基站的数量为一个及以上，计算所述一个以上的量测坐标的公式为：

[0008]

[0009]

[0010]

[0011]

[0012] 其中，所述一个以上的量测坐标为(xk，yk)，所述第一基站的位置S1的坐标为(x1，y1)，所述第二基站的位置Sm的坐标为(xm，ym)，h1、hm分别表示已知的当前时刻所述被测目标
与所述第一基站和所述第二基站的垂直高度差，Pk、Pk‑1分别表示当前时刻及前一时刻所述
被测目标的位置， 表示当前时刻所述距离差量测值，R1，k、Rm，k分别表示在当前时刻tk
所述被测目标与所述第一基站和所述第二基站之间的距离，
m＝2，3，...，N，N表示基站总数，
RVD1，k、RVDm，k分别表示单位时间内所述被测目标相对于所述第一基站和第二基站的移动距
离，

[0013] 可选地，所述计算所述一个以上的量测坐标所围成区域内每一坐标点对应的估计函数，所述被测目标的位置为最小的估计函数对应的坐标点包括：分别计算每一所述坐标
点与所述第一基站以及与所述第二基站之间距离的距离差值；分别计算每一所述坐标点相
对于所述第一基站的第一速度以及相对于所述第二基站的第二速度；根据所述距离差值、
第一速度、第二速度计算每一所述坐标点对应的估计函数；记录最小的估计函数对应的坐
标点为被测目标的坐标。

[0014] 可选地，所述估计函数为：

[0015]

[0016] 其中， 表示所述被测目标的坐标位置，wm、wn均表示权重，m、n均表示基站的编号，N表示基站总数， 和dm1，k分别表示k时刻所述被测目标与所述第一基站和第二基站
的所述距离差量测值和距离差值， 和vn，k分别表示所述被测目标相对于各基站的测量
速度和真实速度，当n＝1时， 表示所述第一测量速度，vn，k表示所述被测目标相对于所
述第一基站的第一速度，当n＝2…，N时， 表示所述第二测量速度，vn，k表示所述被测目
标相对于第二基站的第二速度。

[0017] 可选地，所述方法还包括：

[0018] 以所述一个以上的量测坐标为边界点，在所述一个以上的量测坐标的所属坐标系中获取包含所述边界点的最大矩形区域；

[0019] 获取所述最大矩形内的每一坐标点。

[0020] 可选地，所述第一信号、第二信号为音频信号。

[0021] 本公开的另一个方面提供了一种定位装置，包括：信号接收模块，用于接收第一基站发送的第一信号以及第二基站发送的第二信号；距离差计算模块，用于根据接收到所述
第一信号与第二信号的时间差，计算被测目标与所述第一基站以及与所述第二基站之间距
离的距离差量测值；相对速度获取模块，用于获取所述被测目标相对于所述第一基站的第
一量测速度以及相对于所述第二基站的第二量测速度；量测坐标计算模块，用于根据所述
距离差量测值、第一量测速度以及第二量测速度得到一个以上的量测坐标；坐标定位模块，
用于计算所述一个以上的量测坐标所围成区域内每一坐标点对应的估计函数，所述被测目
标的位置为最小的估计函数对应的坐标点。

[0022] 本公开的另一个方面提供了一种电子设备，包括：存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现第一方面
中的任一项所述的方法中的各个步骤。

[0023] 本公开的另一个方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现第一方面中的任一项所述的方法中的各个步骤。

[0024] 在本公开实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

[0025] 本公开提出了一种定位方法，该方法增加了相对速度这一观测量，可实现在最少仅有两个基站的时，利用一个TDOA信息(仅需要两个基站获得)和相对速度(Relative 
Volecity，简称RV)，将位置估计转化成一个求解非线性最优化函数的数学模型问题，通过
模型求解获得多个边界估计位置坐标，对这些边界位置坐标围成的有限矩形区域进行局部
地数值搜索，获得最终的目标坐标，该方法具备定位精度高、稳定性好以及对发射基站数量
要求少的特点。相比传统的基于TDOA的定位方法需要两个TDOA信息(即需要三个基站获
得)，本方法需要的TDOA信息更少，鲁棒性更高。

附图说明

[0026] 为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：

[0027] 图1示意性示出了本公开实施例提供的一种定位方法的流程图；

[0028] 图2示意性示出了本公开实施例提供的一种定位方法的模型示意图；

[0029] 图3示意性示出了本公开实施例提供的一种定位方法的一种求解量测坐标的示意图；

[0030] 图4示意性示出了本公开实施例提供的一种定位方法的另一种求解测坐标的示意图；

[0031] 图5示意性示出了本公开实施例提供的一种定位方法的第三种求解测坐标的示意图；

[0032] 图6示意性示出了本公开实施例提供的在一个以上的量测坐标所围成区域内搜索被测目标位置的示意图；

[0033] 图7示意性示出了本公开实施例提供的一种定位装置的结构框图；

[0034] 图8示意性示出了本公开实施例提供的一种电子设备的结构框图。

具体实施方式

[0035] 以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以
避免不必要地混淆本公开的概念。

[0036] 在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。这里使用的词语“一”、“一个(种)”和“该”等也应包括“多个”、“多种”的意思，除非上下文另外明确指
出。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是
并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

[0037] 在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的
含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

[0038] 附图中示出了一些方框图和/或流程图。应理解，方框图和/或流程图中的一些方框或其组合可以由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、
专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，从而这些指令在由该处理器执行时可以
获取用于实现这些方框图和/或流程图中所说明的功能/操作的装置。

[0039] 因此，本公开的技术可以硬件和/或软件(包括固件、微代码等)的形式来实现。另外，本公开的技术可以采取存储有指令的计算机可读介质上的计算机程序产品的形式，该
计算机程序产品可供指令执行系统使用或者结合指令执行系统使用。在本公开的上下文
中，计算机可读介质可以是能够包含、存储、传送、传播或传输指令的任意介质。例如，计算
机可读介质可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置、器件或传播介质。
计算机可读介质的具体示例包括：磁存储装置，如磁带或硬盘(HDD)；光存储装置，如光盘
(CD‑ROM)；存储器，如随机存取存储器(RAM)或闪存；和/或有线/无线通信链路。

[0040] 图1示意性示出了本公开实施例提供的一种定位方法的流程图。

[0041] 如图1所示，本公开实施例提供的一种定位方法包括步骤S1～S5。

[0042] 步骤S1，接收第一基站发送的第一信号以及第二基站发送的第二信号。

[0043] 第一基站与第二基站可为音频发射基站，第一基站可以为从所有基站中随机指定的一个基站，作为参考基站。

[0044] 第一信号、第二信号为音频信号。

[0045] 被测目标可通过麦克风接收第一基站和第二基站发射的音频信号，并通过相关的检测算法，计算出音频信号的到达时刻。

[0046] 被测目标可以为冰箱、电视等非移动物体，也可以为手机、汽车等可移动物体。

[0047] 在本公开的一种实施例中，第一基站和第二基站可不间断的发射音频信号，被测目标接收到第一信号和第二信号后，分别计算出第一信号和第二信号被接收的时刻，即第
一信号和第二信号的到达时刻，进一步的，计算出第一信号和第二信号的到达时间差。

[0048] 步骤S2，根据接收到第一信号与第二信号的时间差，计算被测目标与第一基站以及与第二基站之间距离的距离差量测值。

[0049] 在本公开的一种实施例中，第一信号、第二信号为音频信号，测量音频信号在空气中传播的速度，根据被测目标接收到第一信号和第二信号的时间差，则可计算出当前时刻
被测目标与第一基站以及与第二基站之间距离的距离差量测值。

[0050] 距离差量测值的计算公式包括：

[0051] 令时间差为Δt，音速为c， 表示在k时刻被测目标与第一基站和第二基站之间的距离差量测值，则：

[0052]

[0053] 步骤S3，获取被测目标相对于第一基站的第一量测速度以及相对于第二基站的第二量测速度。

[0054] 在本公开的一种实施例中，被测目标在当前时刻相对于各个基站的相对速度(即第一测量速度和第二测量速度)可以通过具体的定位系统得到，例如通过速度估计算法计
算得到。根据定位系统计算被测目标相对速度的方法很多，且计算方法为本领域的公知常
识，在此不作赘述。

[0055] 步骤S4，根据距离差量测值、第一量测速度以及第二量测速度得到一个以上的量测坐标。

[0056] 步骤S4包括步骤S41～S42。

[0057] 步骤S41，获取前一时刻被测目标的位置、第一基站的坐标以及第二基站的坐标。

[0058] 步骤S42，根据距离差量测值、第一量测速度、第二量测速度、前一时刻被测目标的位置、第一基站的坐标以及第二基站的坐标计算一个以上的量测坐标。

[0059] 该一个以上的量测坐标表示了被测目标的坐标可能出现的范围。

[0060] 在已知第一基站、第二基站以及在前一时刻被测目标的坐标的情况下，可以构建当前时刻被测目标坐标的计算模型，求解该计算模型可得到被测目标的一个或多个量测坐
标。

[0061] 第二基站的数量为一个及以上，计算该一个以上的量测坐标的公式为：

[0062] 公式1：

[0063] 公式2：

[0064] 公式3：

[0065] 公式4：

[0066] 其中，所述一个以上的量测坐标为(xk，yk)，第一基站的位置S1的坐标为(x1，y1)，第二基站的位置Sm的坐标为(xm，ym)，h1、hm分别表示已知的当前时刻被测目标与第一基站和第
二基站的垂直高度差，Pk、Pk‑1分别表示当前时刻及前一时刻被测目标的位置， 表示当
前时刻距离差量测值，R1，k、Rm，k分别表示在当前时刻tk被测目标与第一基站和第二基站之
间的距离， m＝2，3，...，N，N表示基站总
数，RVD1，k、RVDm，k分别表示单位时间内被测目标相对于第一基站和第二基站的移动距离，

[0067] 在本公开的一种实施例中，当基站总个数大于或等于2时，从这些基站中选取一个基站作为第一基站，其余基站均为第二基站，各个第二基站均可与第一基站及被测目标构
建被测目标坐标的计算模型，通过解各计算模型，获取多个被测目标的量测坐标。

[0068] 步骤S5，计算一个以上的量测坐标所围成区域内每一坐标点对应的估计函数，被测目标的位置为最小的估计函数对应的坐标点。

[0069] 根据步骤S4获得的该一个以上的量测坐标表示了被测目标的坐标可能出现的范围，在获得到该一个以上的量测坐标以后，对该一个以上的量测坐标表示的坐标范围内的
所有坐标点进行局部搜索，以获取被测目标的坐标。

[0070] 获取该一个以上的量测坐标围成的坐标区域内的坐标点包括步骤S51～S52。

[0071] 步骤S51，以该一个以上的量测坐标为边界点，在该一个以上的量测坐标的所属坐标系中获取包含边界点的最大矩形区域。

[0072] 步骤S52，获取最大矩形内的每一坐标点。

[0073] 在本公开的一种实施例中，获得该最大矩形区域内的每一坐标点的数学实施方式可以为将该一个以上的量测坐标进行线性加权组合。

[0074] 计算一个以上的量测坐标所围成区域内每一坐标点对应的估计函数，被测目标的位置为最小的估计函数对应的坐标点包括步骤S53～S56。

[0075] 步骤S53，分别计算该每一坐标点与第一基站以及与第二基站之间距离的距离差值。

[0076] 计算该每一坐标点与第一基站以及与第二基站之间距离的距离差值的公式如下：

[0077] 令(xk，yk)表示该每一坐标点，h1、hm分别表示当前时刻被测目标与第一基站和第二基站的垂直高度差，R1，k、Rm，k分别表示在当前时刻tk被测目标与第一基站和第二基站之
间的距离，第一基站的坐标为(x1，y1)，第二基站的坐标为(xm，ym)，dm1，k表示当前时刻距离差
值，则：

[0078]

[0079] 其中，m＝2，3，...N，N表示基站总数。

[0080] 步骤S54，分别计算该每一坐标点相对于第一基站的第一速度以及相对于第二基站的第二速度。

[0081]

[0082] 其中，Pk表示当前时刻tk该每一坐标点，Pk‑1表示前一时刻tk‑1被测目标的坐标位置，n＝1，2，...N，N表示基站总数，当n＝1时，S1表示第一基站的坐标位置，v1，k表示当前时
刻被测目标相对于第一基站的第一速度，n＝2…，N时，Sn表示第二基站的坐标位置，vn，k表
示当前时刻被测物体相对于第二基站的第二速度。

[0083] 步骤S55，根据距离差值、第一速度、第二速度计算该每一坐标点对应的估计函数。

[0084] 估计函数为：

[0085]

[0086] 其中， 表示被测目标的坐标位置，wm、wn均表示权重，m、n均表示基站的编号，N表示基站总数， 和dm1，k分别表示k时刻被测目标与第一基站和第二基站的距离差量测
值和距离差值， 和vn，k分别表示被测目标相对于各基站的测量速度和真实速度，当n＝1
时， 表示第一测量速度，vn，k表示被测目标相对于第一基站的第一速度，当n＝2…，N时，
表示第二测量速度，vn，k表示被测目标相对于第二基站的第二速度。

[0087] wm、wn是根据量测信息(即距离差测量值和第一测量速度、第二测量速度)的噪声水平赋予的权重。在默认所有的量测信息的噪声水平一致时，wm、wn为常数1。

[0088] 根据估计函数，可获得与最小函数估计值对应的坐标点。

[0089] 步骤S56，记录最小的估计函数对应的坐标点为被测目标的坐标。

[0090] 本公开提出了一种定位方法，该方法增加了相对速度这一观测量，可实现在最少仅有两个基站的时，利用一个TDOA信息(即距离差测量值，至少需要两个基站获得)和RV，将
位置估计转化成一个求解非线性最优化函数的数学模型问题，通过模型求解获得多个边界
估计位置坐标，对这些边界位置坐标围成的有限矩形区域进行局部地数值搜索，获得最终
的目标坐标，该方法具备定位精度高、稳定性好以及对发射基站数量要求少的特点。相比传
统的基于TDOA的定位方法需要两个TDOA信息(即两个距离差测量值，至少需要三个发射基
站获得)，本方法需要的TDOA信息更少，在更少的基站的前提下，实现定位的可能性更高，鲁
棒性更好。

[0091] 图2示意性示出了本公开实施例提供的一种定位方法的模型示意图。

[0092] 在已知第一基站、第二基站以及在前一时刻被测目标的坐标的情况下，可以构建当前时刻被测目标坐标的计算模型，求解该计算模型可得到被测目标的一个或多个量测坐
标。图2示出了该计算模型的二维原理图，基于该计算模型，可得到上述步骤S42中一个以上
量测坐标的计算公式1～4。

[0093] 根据公式1～3可解得一个量测坐标 根据公式1、2、4可解得一个量测坐标 根据公式3、4可解得一个量测坐标 下面对解公
式1～3进行详细描述。

[0094] 计算公式1～3的求解可看作为求解两个圆的交点，根据两个圆的位置关系，解公式1～3分为三种情况，分别如图3～5所示。

[0095] 图3示意性示出了本公开实施例提供的一种定位方法的一种求解量测坐标的示意图。

[0096] 如图3所示，圆心S1、S2分别表示第一基站和第二基站的坐标，半径R1，k和R2，k分别表示k时刻被测目标与第一基站和第二基站的距离，两圆相交于两点，p表示被测目标。

[0097] 当两个圆相交于两点时，满足条件：||S1S2||＜R1，k+R2，k，则公式1～3可简化为：

[0098]

[0099] 进一步的，公式可简化为：

[0100]

[0101] 其中，

[0102] 则：

[0103]

[0104] 获得坐标的解后，取上式中较小的那组解为量测坐标的解。

[0105] 图4示意性示出了本公开实施例提供的一种定位方法的另一种求解测坐标的示意图。

[0106] 如图4所示，当两个圆相交于一点时，满足条件：||S1S2||＝R1，k+R2，k，求解过程与图3中的相似。

[0107] 量测坐标的解为：

[0108]

[0109] 其中，

[0110] 图5示意性示出了本公开实施例提供的一种定位方法的第三种求解测坐标的示意图。

[0111] 如图5所示，当两个圆相离时，满足条件：||S1S2||＞R1，k+R2，k，当p点位于l1l2中点时，即pl1＝pl2时取最优解，此时 的解为：

[0112]

[0113] 其中，

[0114] 图6示意性示出了本公开实施例提供的在一个以上的量测坐标所围成区域内搜索被测目标位置的示意图。

[0115] 在获 取 到一 个以 上的 量测 坐标 和后，在量测坐标围成的区域内搜索被测目标的坐标位置的最优解。在量测
坐标围成的区域内搜索坐标可抽象为二维图像表示，如图6所示，从 点出
发，以步长d分别向x轴、y轴步进，向各所述一个以上的坐标靠近，将靠近过程中可能经过的
全部坐标点即为量测坐标围成的区域内的每一坐标点，计算一个以上的量测坐标所围成区
域内每一坐标点对应的估计函数，被测目标的位置为最小的估计函数对应的坐标点。其中，
步长d可根据实际定位精度要求来选取，例如可以选
取为1cm。

[0116] 图7示意性示出了本公开实施例提供的一种定位装置的结构框图。

[0117] 如图7所示，本公开实施例提供的一种定位装置700包括：信号接收模块710、距离差计算模块720、相对速度获取模块730、量测坐标计算模块740及坐标定位模块750。

[0118] 信号接收模块710，用于接收第一基站发送的第一信号以及第二基站发送的第二信号。

[0119] 距离差计算模块720，用于根据接收到第一信号与第二信号的时间差，计算被测目标与第一基站以及与第二基站之间距离的距离差量测值。

[0120] 相对速度获取模块730，用于获取被测目标相对于第一基站的第一量测速度以及相对于第二基站的第二量测速度。

[0121] 量测坐标计算模块740，用于根据距离差量测值、第一量测速度以及第二量测速度得到一个以上的量测坐标。

[0122] 坐标定位模块750，用于计算一个以上的量测坐标所围成区域内每一坐标点对应的估计函数，被测目标的位置为最小的估计函数对应的坐标点。

[0123] 可以理解的是，信号接收模块710、距离差计算模块720、相对速度获取模块730、量测坐标计算模块740及坐标定位模块750可以合并在一个模块中实现，或者其中的任意一个
模块可以被拆分成多个模块。或者，这些模块中的一个或多个模块的至少部分功能可以与
其他模块的至少部分功能相结合，并在一个模块中实现。根据本发明的实施例，信号接收模
块710、距离差计算模块720、相对速度获取模块730、量测坐标计算模块740及坐标定位模块
750中的至少一个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编
程逻辑阵列(PLA)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(ASIC)，或可以
以对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式等硬件或固件来实现，或以软件、硬件以
及固件三种实现方式的适当组合来实现。或者，信号接收模块710、距离差计算模块720、相
对速度获取模块730、量测坐标计算模块740及坐标定位模块750中的至少一个可以至少被
部分地实现为计算机程序模块，当该程序被计算机运行时，可以执行相应模块的功能。

[0124] 本公开提出了一种定位装置，该装置增加了相对速度这一观测量，可实现在最少仅有两个基站的时，利用一个TDOA信息(即距离差测量值，至少需要两个基站获得)和相对
速度RV，将位置估计转化成一个求解非线性最优化函数的数学模型问题，通过模型求解获
得多个边界估计位置坐标，对这些边界位置坐标围成的有限矩形区域进行局部地数值搜
索，获得最终的目标坐标，该装置具备定位精度高、稳定性好以及对发射基站数量要求少的
特点。相比传统的基于TDOA的定位方法需要两个TDOA信息(即两个距离差测量值，至少需要
三个基站获得)，本装置需要的TDOA信息更少，鲁棒性更高。

[0125] 图8示意性示出了本公开实施例提供的一种电子设备的结构框图。

[0126] 如图8所示，电子设备800包括处理器810、计算机可读存储介质820、信号发送器880、以及信号接收器840。该电子设备800可以执行根据本公开实施例的方法。

[0127] 具体地，处理器810例如可以包括通用微处理器、指令集处理器和/或相关芯片组和/或专用微处理器(例如，专用集成电路(ASIC))，等等。处理器810还可以包括用于缓存用
途的板载存储器。处理器810可以是用于执行根据本公开实施例的方法流程的不同动作的
单一处理单元或者是多个处理单元。

[0128] 计算机可读存储介质820，例如可以是能够包含、存储、传送、传播或传输指令的任意介质。例如，可读存储介质可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置、
器件或传播介质。可读存储介质的具体示例包括：磁存储装置，如磁带或硬盘(HDD)；光存储
装置，如光盘(CD‑ROM)；存储器，如随机存取存储器(RAM)或闪存；和/或有线/无线通信链
路。

[0129] 计算机可读存储介质820可以包括计算机程序821，该计算机程序821可以包括代码/计算机可执行指令，其在由处理器810执行时使得处理器810执行根据本公开实施例的
方法或其任何变形。

[0130] 计算机程序821可被配置为具有例如包括计算机程序模块的计算机程序代码。例如，在示例实施例中，计算机程序821中的代码可以包括一个或多个程序模块，例如包括
821A、模块821B、……。应当注意，模块的划分方式和个数并不是固定的，本领域技术人员可
以根据实际情况使用合适的程序模块或程序模块组合，当这些程序模块组合被处理器810
执行时，使得处理器810可以执行根据本公开实施例的方法或其任何变形。

[0131] 根据本发明的实施例，信号接收模块710、距离差计算模块720、相对速度获取模块730、量测坐标计算模块740及坐标定位模块750中的至少一个可以实现为参考图8描述的计
算机程序模块，其在被处理器810执行时，可以实现上面描述的相应操作。

[0132] 本公开还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现图1中的任一项的方法中的各个步骤。

[0133] 本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在
不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可
以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。

[0134] 尽管已经参照本公开的特定示例性实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，
可以对本公开进行形式和细节上的多种改变。因此，本公开的范围不应该限于上述实施例，
而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。