第三方物体检测及定位方法、系统、存储介质及电子设备

摘要

本发明提出一种第三方物体检测及定位方法、系统、存储介质及电子设备，该方法包括：根据发射参数构建每个LED发射端对应的发射信号矩阵；接收信号组合，以根据发射信号矩阵对信号组合进行检测，得到与每个LED发射端分别对应的检测信息；采用均值类CFAR算法对信号组合进行判别；若信号组合中存在经散射体反射的回波信号，则根据回波信号对应的检测信息求解散射体在三维空间中的位置信息。本发明提出的第三方物体检测及定位方法，根据直达信号和回波信号分析出散射体的坐标，无需散射体本身具备接收信号的功能，解决了传统无线定位方式难以直接定位不具备信号接收功能的待定位目标的问题，具有定位覆盖范围广、速度快、精确度高的优点。

权利要求

1.一种第三方物体检测及定位方法，其特征在于，应用于电子设备，所述方法包括：获取多个LED发射端的发射参数，以根据所述发射参数构建每个LED发射端对应的发射信号矩阵；

获取三维空间的尺寸信息，以根据三维空间的尺寸信息计算出最大时延以及最大时延对应的最大时延点个数，三维空间内分布有光电探测器和多个LED发射端；

根据获取到的最大时延、最大时延点个数以及每个LED发射端对应的发射参数构建发射信号矩阵，任一LED发射端对应的发射信号矩阵表示为：其中，Si表示第i个LED发射端发射的序列，SiM表示第i个发射端的序列中的第M个信号，M表示发射序列的长度，N2表示最大时延点个数，i表示第i个LED发射端，i=1,2,…,N1；

接收信号组合，以根据所述发射信号矩阵对所述信号组合进行检测，得到与每个LED发射端分别对应的检测信息，所述信号组合包括三维空间内所有的LED发射端发射的可见光信号；

采用均值类CFAR算法对信号组合进行判别，以判断所述信号组合中是否存在经散射体反射的回波信号；

若信号组合中存在经散射体反射的回波信号，则根据回波信号对应的检测信息求解散射体在三维空间中的位置信息。

2.根据权利要求1所述的第三方物体检测及定位方法，其特征在于，所述接收信号组合，以根据所述发射信号矩阵对所述信号组合进行检测，得到与每个LED发射端分别对应的检测信息的步骤包括：将每个LED发射端对应的发射信号矩阵与信号组合进行互相关运算，以得到信号组合与发射信号矩阵相关后的内积值；

将信号组合与发射信号矩阵相关后的内积值进行降序排列，以提取最大内积值对应的列序号，所述列序号为每次迭代运算时与内积值一一对应的索引；

根据最大内积值对应的索引获取本次迭代运算的索引集合，以根据本次迭代运算的索引集合选出对应的发射信号矩阵中的列向量；

根据信号组合和选取的发射信号矩阵中的列向量计算得到每个LED发射端分别对应的检测信息，并根据检测信息更新本次迭代运算中实际接收信号与估计接收信号之间的差值；

判断本次迭代运算中实际接收信号与估计接收信号之间的差值是否大于预设差值阈值，或下一次迭代运算对应的次数是否达到最大预设迭代次数阈值；

若本次迭代运算中实际接收信号与估计接收信号之间的差值大于预设差值阈值，或者下一次迭代运算对应的次数达到最大预设迭代次数阈值，则输出每个LED发射端对应的检测信息集合。

3.根据权利要求2所述的第三方物体检测及定位方法，其特征在于，所述根据回波信号对应的检测信息求解散射体在三维空间中的位置信息的步骤包括：根据强度大小将每个LED发射端对应的检测信息集合进行降序排列，以根据排序结果将第一个检测信息标注为直达信号检测信息，其他的检测信息标注为回波信号检测信息；

从每个LED发射端对应的所有回波信号检测信息中均随机选取一个检测信息进行组合，以根据每一次组合中每个LED发射端对应的回波信号检测信息和每个LED发射端对应的直达信号检测信息求解出散射体的位置信息。

4.根据权利要求3所述的第三方物体检测及定位方法，其特征在于，所述根据每一次组合中每个LED发射端对应的回波信号检测信息和每个LED发射端对应的直达信号检测信息求解出散射体的位置信息的步骤包括：根据每个LED发射端对应的回波信号和直达信号的到达时间以及每个LED发射端到光电探测器之间的距离，计算每个LED发射端到散射体再到光电探测器的距离之和；

根据每个LED发射端到散射体再到光电探测器的距离之和构建方程组，并对方程组进行求解，以得到散射体在三维空间中的位置坐标；

所述方程组为：

其中，（x，y，z）表示散射体在三维空间中的坐标，（xLEDi，yLEDi，zLEDi）表示第i个LED发射端在三维空间中的位置坐标，（xPD，yPD，zPD）表示光电探测器在三维空间中的位置坐标，dtr表示散射体到光电探测器的距离，dit表示散射体到第i个LED发射端的距离，dsi表示第i个LEDi发射端到散射体再到光电探测器的距离之和，d0 表示第i个LED发射端到光电探测器的距i i离，c表示光速，τecho表示第i个LED对应的回波信号到达时间，τdirect表示第i个LED对应的直达信号到达时间。

5.根据权利要求3所述的第三方物体检测及定位方法，其特征在于，所述从每个LED发射端对应的所有回波信号检测信息中均随机选取一个检测信息进行组合，以根据每一次组合中每个LED发射端对应的回波信号检测信息和每个LED发射端对应的直达信号检测信息求解出散射体的位置信息的步骤之后还包括：根据求解出来的散射体的位置信息反推计算得到回波信号的时延验证值和强度验证值；

将回波信号对应的时延验证值和强度验证值与对应求解组合中的回波信号检测信息进行对比，以计算得到定位误差值。

6.根据权利要求5所述的第三方物体检测及定位方法，其特征在于，所述将回波信号对应的时延验证值和强度验证值与对应求解组合中的回波信号检测信息进行对比，以计算得到定位误差值的步骤包括：判断所述定位误差值是否小于预设误差值；

若是则判断求解出来的散射体的位置信息为目标位置信息，并输出所述目标位置信息；

若否则将求解出来的散射体的位置信息排除，并根据下一组合中的回波信号检测信息计算得到散射体的位置信息，直至遍历计算所有的组合。

7.一种第三方物体检测及定位系统，其特征在于，应用于电子设备，所述系统包括：信号矩阵构建模块，用于获取多个LED发射端的发射参数，以根据所述发射参数构建每个LED发射端对应的发射信号矩阵；

时延获取单元，用于获取三维空间的尺寸信息，以根据三维空间的尺寸信息计算出最大时延以及最大时延对应的最大时延点个数，三维空间内分布有光电探测器和多个LED发射端；

发射信号矩阵构建单元，用于根据获取到的最大时延、最大时延点个数以及每个LED发射端对应的发射参数构建发射信号矩阵，任一LED发射端对应的发射信号矩阵表示为：其中，Si表示第i个LED发射端发射的序列，SiM表示第i个发射端的序列中的第M个信号，M表示发射序列的长度，N2表示最大时延点个数，i表示第i个LED发射端，i=1,2,…,N1；

信号检测模块，用于接收信号组合，以根据所述发射信号矩阵对所述信号组合进行检测，得到与每个LED发射端分别对应的检测信息，所述信号组合包括三维空间内所有的LED发射端发射的可见光信号；

目标判定模块，用于采用均值类CFAR算法对信号组合进行判别，以判断所述信号组合中是否存在经散射体反射的回波信号；

位置输出模块，用于若信号组合中存在经散射体反射的回波信号，则根据回波信号对应的检测信息求解散射体在三维空间中的位置信息。

8.一种存储介质，其特征在于，包括：所述存储介质存储一个或多个程序，该程序被处理器执行时实现如权利要求1‑6任一所述的第三方物体检测及定位方法。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器和处理器，其中：所述存储器用于存放计算机程序；

所述处理器用于执行所述存储器上所存放的计算机程序时，实现权利要求1‑6任一所述的第三方物体检测及定位方法。

说明书

第三方物体检测及定位方法、系统、存储介质及电子设备

技术领域

[0001] 本发明涉及无线通信定位技术领域，特别涉及一种第三方物体检测及定位方法、系统、存储介质及电子设备。

背景技术

[0002] 随着人工智能、大数据、物联网等技术快速发展，无线定位技术的应用越来越广泛。

[0003] 无线定位是指在无线移动通信网络中，通过对接收到的无线电波的特征参数进行测量，利用测量到的无线信号数据，采用特定的算法对移动终端所处的地理位置进行估计，提供准确的终端位置信息和服务。

[0004] 现有的无线定位方式通常是对待定位目标接收到的多个信号发射端发射而来的信号进行分析，以得到待定位目标的位置，该定位方式要求待定位目标必须自身具备能够接收定位信号的能力，若待定位目标不具备接收信号的性能，则难以直接对该目标进行定位，存在较高的局限性。

发明内容

[0005] 基于此，本发明的目的是提出一种第三方物体检测及定位方法、系统、存储介质及电子设备，以解决传统的无线定位方式存在的难以直接对不具备信号接收功能的目标进行定位的问题，具有较高的适用性。

[0006] 根据本发明提出的一种第三方物体检测及定位方法，应用于电子设备，所述方法包括：

[0007] 获取多个LED发射端的发射参数，以根据所述发射参数构建每个LED发射端对应的发射信号矩阵；

[0008] 接收信号组合，以根据所述发射信号矩阵对所述信号组合进行检测，得到与每个LED发射端分别对应的检测信息，所述信号组合包括三维空间内所有的LED发射端发射的可见光信号；

[0009] 采用均值类CFAR算法对信号组合进行判别，以判断所述信号组合中是否存在经散射体反射的回波信号；

[0010] 若信号组合中存在经散射体反射的回波信号，则根据回波信号对应的检测信息求解散射体在三维空间中的位置信息。

[0011] 综上，根据上述的第三方物体检测及定位方法，可见光信号一方面会直接被接收，另一方面会经过散射体反射后再被接收，根据采集到的直达可见光信号以及反射的可见光信号求解出散射体的空间位置，无需散射体具备接收检测信号的功能，解决传统的无线定位方式存在的难以直接对不具备信号接收功能的目标进行定位的问题，具有较高的适用性。具体为，首先构建每个LED发射端相关的发射信号矩阵，以根据各个发射信号矩阵对接收到的信号组合进行检测，得到与每个LED发射端对应的检测信息，而后采用均值类CFAR算法对与每个LED发射端分别对应的检测信息进行区分，以判断出信号组合中是否存在回波信号，若存在，则根据回波信号对应的检测信息求解出散射体在三维空间的位置，通过采用可见光信号进行定位，具有信号传输速率快，覆盖范围广的优点。

[0012] 进一步地，所述获取多个LED发射端的发射参数，以根据所述发射参数构建每个LED发射端对应的发射信号矩阵的步骤包括：

[0013] 获取三维空间的尺寸信息，并根据三维空间的尺寸信息获取计算出最大时延以及最大时延对应的最大时延点个数；

[0014] 根据最大时延以及最大时延点个数构建每个LED发射端对应的发射信号矩阵。

[0015] 进一步地，所述接收信号组合，以根据所述发射信号矩阵对所述信号组合进行检测，得到与每个LED发射端分别对应的检测信息的步骤包括：

[0016] 将每个LED发射端对应的发射信号矩阵与信号组合进行互相关运算，以得到信号组合与发射信号矩阵相关后的内积值；

[0017] 将信号组合与发射信号矩阵相关后的内积值进行降序排列，以提取最大内积值对应的列序号，所述列序号为每次迭代运算时与内积值一一对应的索引；

[0018] 根据最大内积值对应的索引获取本次迭代运算的索引集合，以根据本次迭代运算的索引集合选出对应的发射信号矩阵中的列向量；

[0019] 根据信号组合和选取的发射信号矩阵中的列向量计算得到每个LED发射端分别对应的检测信息，并根据检测信息更新本次迭代运算中实际接收信号与估计接收信号之间的差值。

[0020] 判断本次迭代运算中实际接收信号与估计接收信号之间的差值是否大于预设差值阈值，或下一次迭代运算对应的次数是否达到最大预设迭代次数阈值；

[0021] 若本次迭代运算中实际接收信号与估计接收信号之间的差值大于预设差值阈值，或者下一次迭代运算对应的次数达到最大预设迭代次数阈值，则输出每个LED发射端对应的检测信息集合。

[0022] 进一步地，所述根据回波信号对应的检测信息求解散射体在三维空间中的位置信息的步骤包括：

[0023] 根据强度大小将每个LED发射端对应的检测信息集合进行降序排列，以根据排序结果将第一个检测信息标注为直达信号检测信息，其他的检测信息标注为回波信号检测信息；

[0024] 从每个LED发射端对应的所有回波信号检测信息中均随机选取一个检测信息进行组合，以根据每一次组合中每个LED发射端对应的回波信号检测信息和每个LED发射端对应的直达信号检测信息求解出散射体的位置信息。

[0025] 进一步地，所述根据每一次组合中每个LED发射端对应的回波信号检测信息和每个LED发射端对应的直达信号检测信息求解出散射体的位置信息的步骤包括：

[0026] 根据每个LED发射端对应的回波信号和直达信号的到达时间以及每个LED发射端到光电探测器之间的距离，计算每个LED发射端到散射体再到光电探测器的距离之和；

[0027] 根据每个LED发射端到散射体再到光电探测器的距离之和构建方程组，并对方程组进行求解，以得到散射体在三维空间中的位置坐标；

[0028] 所述方程组为：

[0029]

[0030] 其中，（x，y，z）表示散射体在三维空间中的坐标，（xLEDi，yLEDi，zLEDi）表示第i个LED发射端在三维空间中的位置坐标，（xPD，yPD，zPD）表示光电探测器在三维空间中的位置坐标，dtr表示散射体到光电探测器的距离，dit表示散射体到第i个LED发射端的距离，dsi表示第ii个LED发射端到散射体再到光电探测器的距离之和，d0表示第i个LED发射端到光电探测器i i
的距离，c表示光速，τecho表示第i个LED对应的回波信号到达时间，τdirect表示第i个LED对应的直达信号到达时间。

[0031] 进一步地，所述从每个LED发射端对应的所有回波信号检测信息中均随机选取一个检测信息进行组合，以根据每一次组合中每个LED发射端对应的回波信号检测信息和每个LED发射端对应的直达信号检测信息求解出散射体的位置信息的步骤之后还包括：

[0032] 根据求解出来的散射体的位置信息反推计算得到回波信号的时延验证值和强度验证值；

[0033] 将回波信号对应的时延验证值和强度验证值与对应求解组合中的回波信号检测信息进行对比，以计算得到定位误差值。

[0034] 进一步地，所述将回波信号对应的时延验证值和强度验证值与对应求解组合中的回波信号检测信息进行对比，以计算得到定位误差值的步骤包括：

[0035] 判断所述定位误差值是否小于预设误差值；

[0036] 若是则判断求解出来的散射体的位置信息为目标位置信息，并输出所述目标位置信息；

[0037] 若否则将求解出来的散射体的位置信息排除，并根据下一组合中的回波信号检测信息计算得到散射体的位置信息，直至遍历计算所有的组合。

[0038] 根据本发明实施例的一种第三方物体检测及定位系统，应用于电子设备，所述系统包括：

[0039] 信号矩阵构建模块，用于获取多个LED发射端的发射参数，以根据所述发射参数构建每个LED发射端对应的发射信号矩阵；

[0040] 信号检测模块，用于接收信号组合，以根据所述发射信号矩阵对所述信号组合进行检测，得到与每个LED发射端分别对应的检测信息，所述信号组合包括三维空间内所有的LED发射端发射的可见光信号；

[0041] 目标判定模块，用于采用均值类CFAR算法对信号组合进行判别，以判断所述信号组合中是否存在经散射体反射的回波信号；

[0042] 位置输出模块，用于若信号组合中存在经散射体反射的回波信号，则根据回波信号对应的检测信息求解散射体在三维空间中的位置信息。

[0043] 本发明另一方面还提供一种存储介质，包括所述存储介质存储一个或多个程序，该程序被执行时实现如上述的第三方物体检测及定位方法。

[0044] 本发明另一方面还提供一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器，其中：

[0045] 所述存储器用于存放计算机程序；

[0046] 所述处理器用于执行所述存储器上所存放的计算机程序时，实现如上述的第三方物体检测及定位方法。

[0047] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实施例了解到。

附图说明

[0048] 图1为本发明第一实施例提出的第三方物体检测及定位方法的流程图；

[0049] 图2为本发明第一实施例中的第三方物体定位场景模拟图；

[0050] 图3为本发明第二实施例提出的第三方物体检测及定位方法的流程图；

[0051] 图4为本发明第二实施例中的步骤S12的细化图；

[0052] 图5位本发明第二实施例中迭代运算的流程图；

[0053] 图6为本发明第三实施例提出的第三方物体检测及定位系统的结构示意图。

[0054] 如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

[0055] 为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

[0056] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

[0057] 请参阅图1，所示为本发明第一实施例中的第三方物体检测及定位方法的流程图，该方法应用于电子设备，该方法包括步骤S01至步骤S04，其中：

[0058] 步骤S01：获取多个LED发射端的发射参数，以根据所述发射参数构建每个LED发射端对应的发射信号矩阵；

[0059] 需要说明的是，请参阅图2，所示为定位场景模拟图，在三维空间内分布有光电探测器（PD）、第三方物体以及多个LED发射端，光电探测器可接收每个LED发射端发射的可见光信号，在本步骤中，为了构建发射信号矩阵，首先会获取三维空间的尺寸信息，即三维空间的长、宽、高等数据，以根据三维空间的尺寸信息计算出最大时延以及最大时延对应的最大时延点个数，具体方式为，在三维空间中任意选取三点，该三点分别模拟代表LED发射端、散射体以及光电探测器，以找出这三点之间的最大距离，需要说明的，选取的三点为三维空间中的任意位置，并不表示一定为LED发射端、散射体以及光电探测器的真实位置，其目的是为了根据存在三点的最大距离计算出该三维空间内存在的最大时延，并获取最大时延对应的最大时延点个数。

[0060] 进一步地，每个LED发射端的最大时延和最大时延点个数是一样的，基于此，再根据获取到的最大时延、最大时延点个数以及每个LED发射端对应的发射参数构建发射信号矩阵。

[0061] 任一LED发射端对应的发射信号矩阵表示如下：

[0062]

[0063] 其中，Si表示第i个LED发射端发射的序列，SiM表示第i个发射端的序列中的第M个信号，M表示发射序列的长度，N2表示最大时延点个数，i表示第i个LED发射端，i=1,2,…,N1。

[0064] 步骤S02：接收信号组合，以根据所述发射信号矩阵对所述信号组合进行检测，得到与每个LED发射端分别对应的检测信息，所述信号组合包括三维空间内所有的LED发射端发射的可见光信号；

[0065] 可以理解的是，信号组合中包括每个LED发射端直达光电探测器的直达信号，还可能包括每个LED发射端发射的信号经散射体反射后再传输至光电探测器的回波信号，基于此，根据发射信号矩阵对信号组合进行检测，以得到与每个LED发射端分别对应的检测信息，该检测信息包括时延信息和强度信息。

[0066] 步骤S03：采用均值类CFAR算法对信号组合进行判别，以判断所述信号组合中是否存在经散射体反射的回波信号；

[0067] 需要说明的是，由于三维空间中一般还会存在大气噪声、人为噪声、内部噪声以及其他杂波等，而信号一般是叠加在噪声上的，即信号组合中还包括噪声，为了防止出现的回波信号是由噪声引起的，故需采用均值类CFAR算法进行检测，该算法首先会对输入的噪声进行处理，以确定一个判决门限，而后将该判决门限与信号组合相比较，若输入的信号组合超过了该判决门限，则判为存在散射体，即存在回波信号，反之则不存在散射体，该散射体即为第三方物体。

[0068] 步骤S04：若信号组合中存在经散射体反射的回波信号，则根据回波信号对应的检测信息求解散射体在三维空间中的位置信息。

[0069] 可以理解的是，当三维空间内存在散射体，则说明信号组合中不止存在LED发射端直接传输到光电探测器的直达信号，同时还存在经散射体反射后传输到光电探测器的回波信号，此时会根据每个LED发射端经散射体反射的回波信号对应的检测信息以及直达信号对应的检测信息共同求解出散射体的空间坐标。

[0070] 综上，根据上述的第三方物体检测及定位方法，可见光信号一方面会直接被接收，另一方面会经过散射体反射后再被接收，根据采集到的直达可见光信号以及反射的可见光信号求解出散射体的空间位置，无需散射体具备接收检测信号的功能，解决传统的无线定位方式存在的难以直接对不具备信号接收功能的目标进行定位的问题，具有较高的适用性。具体为，首先构建每个LED发射端相关的发射信号矩阵，以根据各个发射信号矩阵对接收到的信号组合进行检测，得到与每个LED发射端对应的检测信息，而后采用均值类CFAR算法对与每个LED发射端分别对应的检测信息进行区分，以判断出信号组合中是否存在回波信号，若存在，则根据回波信号对应的检测信息求解出散射体在三维空间的位置，通过采用可见光信号进行定位，具有信号传输速率快，覆盖范围广的优点。

[0071] 请参阅图3，所示为本发明第二实施例中的第三方物体检测及定位方法的流程图，该方法应用于电子设备，该方法包括步骤S11至步骤S15，其中：

[0072] 步骤S11：获取多个LED发射端的发射参数，以根据所述发射参数构建每个LED发射端对应的发射信号矩阵；

[0073] 步骤S12：接收信号组合，以根据所述发射信号矩阵对所述信号组合进行检测，得到与每个LED发射端分别对应的检测信息，所述信号组合包括三维空间内所有的LED发射端发射的可见光信号；

[0074] 进一步地，请参阅图4，所示为步骤S12的细化图，步骤S12包括步骤S121至步骤S126，其中：

[0075] 步骤S121：将每个LED发射端对应的发射信号矩阵与信号组合进行互相关运算，以得到信号组合与发射信号矩阵相关后的内积值；

[0076] 内积值表示为：

[0077]

[0078] y表示信号组合，u表示信号组合与第i个LED发射端对应的发射信号矩阵相关的内积值，abs[]表示绝对值计算函数，T表示转置。

[0079] 步骤S122：将信号组合与发射信号矩阵相关后的内积值进行降序排列，以提取最大内积值对应的列序号，所述列序号为每次迭代运算时与内积值一一对应的索引；

[0080] 步骤S123：根据最大内积值对应的索引获取本次迭代运算的索引集合，以根据本次迭代运算的索引集合选出对应的发射信号矩阵中的列向量；

[0081] 步骤S124：根据信号组合和选取的发射信号矩阵中的列向量计算得到每个LED发射端分别对应的检测信息，并根据检测信息更新本次迭代运算中实际接收信号与估计接收信号之间的差值。

[0082] 步骤S125：判断本次迭代运算中实际接收信号与估计接收信号之间的差值是否大于预设差值阈值，或下一次迭代运算对应的次数是否达到最大预设迭代次数阈值；

[0083] 步骤S126：若本次迭代运算中实际接收信号与估计接收信号之间的差值大于预设差值阈值，或者下一次迭代运算对应的次数达到最大预设迭代次数阈值，则输出每个LED发射端对应的检测信息集合。

[0084] 示例而非限定，该迭代运算算法的详细过程请参阅图5，其中，y表示信号组合，Si表示第i个LED发射端发射的序列，t表示迭代次数，r0表示实际接收信号与估计接收信号之间的差值初始值，A表示每个LED发射的序列，Λ0表示索引（列序号）的初始集合，ø表示空集， A0表示按索引Λ0选出的矩阵A的初始列集合，u表示信号y与发射序列Si相关之后的内积值，abs[]表示绝对值计算函数，T表示转置，rt‑1表示第（t‑1）次迭代时实际接收信号与估计接收信号之间的差值，j表示每次迭代时找到u中最大值相对应的索引（列序号），J表示列序号j组成的集合，j属于J，Λt表示t次迭代索引（列序号）集合（注意：设元素个数为Lt，一般有Lt≠t，因为每次迭代找到的索引j一般并非只含一个列序号），At表示按索引Λt选出的矩阵A的列集合，aj表示矩阵A的第j列，符号∪表示集合并运算， 为Lt×1的列向量，表示重构的系数估计，argmin‖·‖表示当式子·的2范数取得最小值时的变量值运算，θt表示变量，（·）表示求逆，rt表示本次迭代运算中实际接收信号与估计接收信号之间的差值，K表示最大迭代次数，rth表示预设差值阈值， 表示最后一次迭代后所得的 。通过采用本步骤中详细说明的特定迭代运算算法，以从信号组合中提取出每个LED发射端对应的参数信息，该参数信息即为检测信息，从而实现将多个LED发射端的直达信号和经过反射后的回波信号进行区分。

[0085] 需要说明的是，预设差值阈值和最大预设迭代次数阈值主要跟第三方物体的定位场景有关，其设置的主要目的是为了判定迭代运算在规定情况下终止，用户可结合实际场景进行设定，在本实施例中不对预设差值阈值和最大预设迭代次数阈值作进一步限定。

[0086] 步骤S13：采用均值类CFAR算法对信号组合进行判别，以判断所述信号组合中是否存在经散射体反射的回波信号；

[0087] 步骤S14：根据强度大小将每个LED发射端对应的检测信息集合进行降序排列，以根据排序结果将第一个检测信息标注为直达信号检测信息，其他的检测信息标注为回波信号检测信息；

[0088] 可以理解的是，由于直达信号的信号强度是强于回波信号的，因此将排序结果中的第一个检测信息作为直达信号检测信息，其余的作为经过目标反射的回波信号检测信息。

[0089] 步骤S15：从每个LED发射端对应的所有回波信号检测信息中均随机选取一个检测信息进行组合，以根据每一次组合中每个LED发射端对应的回波信号检测信息和每个LED发射端对应的直达信号检测信息求解出散射体的位置信息。

[0090] 从每个LED发射端对应的所有回波信号检测信息中选取一个检测信息进行组合，假设第一个LED发射端中有m1个参数测量信息，第二个LED发射端中有m2个参数测量信息，依次类推，第N1个LED发射端中有mk个参数测量信息，N1表示LED的总个数，则总共有（m1‑1）×（m2‑1）×…×（mk‑1）种组合情况。

[0091] 进一步地，基于上述所有可能存在的组合，根据每一次组合中对应的每个LED发射端对应的回波信号和直达信号的到达时间计算以及每个LED发射端到光电探测器之间的距离，计算每个LED发射端到散射体再到光电探测器的距离之和；

[0092] 根据每个LED发射端到散射体再到光电探测器的距离之和构建方程组，并对方程组进行求解，以得到散射体在三维空间中的位置坐标；

[0093] 需要说明的是，由于直达信号检测信息和回波信号检测信息中包括了对应信号的时延信息和强度信息，故根据直达信号检测信息和回波信号检测信息中包含的时延信息可以分别得到每个LED发射端发射的信号经过传输到达光电探测器的时间，以及每个LED发射端发射的信号经过传输到散射体再经过传输到达光电探测器的时间，进而根据信号到达时间构建与距离相关的关系式。

[0094] 具体地，构建的方程组为：

[0095]

[0096] 其中，（x，y，z）表示散射体在三维空间中的坐标，（xLEDi，yLEDi，zLEDi）表示第i个LED发射端在三维空间中的位置坐标，（xPD，yPD，zPD）表示光电探测器在三维空间中的位置坐标，dtr表示散射体到光电探测器的距离，dit表示散射体到第i个LED发射端的距离，dsi表示第ii个LED发射端到散射体再到光电探测器的距离之和，d0表示第i个LED发射端到光电探测器i i
的距离，c表示光速，τecho表示第i个LED对应的回波信号到达时间，τdirect表示第i个LED对应的直达信号到达时间。

[0097] 将上述方程组进行整理化简并改写为线性方程组Ax=b的形式：

[0098]

[0099] 因此可以得到矩阵表达式Ax=b，该式中：

[0100]

[0101] 由于dtr是未知的，因此可以将表达式简化为A1x=b1，该式中：

[0102]

[0103] 利用凸优化方法对待定位的散射体最有可能存在的坐标位置进行求解，从而得到最优解，而后再根据假设的待定位散射体的坐标与求解出来的散射体最有可能存在的位置最优解进行比对，求出该定位方法的定位误差，即得到本次组合对应的定位误差，具体过程为：根据求解出来的散射体的位置信息反推计算得到回波信号的时延验证值和强度验证值；

[0104] 将回波信号对应的时延验证值和强度验证值与对应求解组合中的回波信号检测信息进行对比，以计算得到定位误差值，需要说明的是，检测信息中包括了信号的时延信息和强度信息，基于此，将反推后得到的时延验证值和强度验证值与求解组合中的回波信号检测信息进行对比，能够有效获取本次组合对应的定位误差值，而后再判断所述定位误差值是否小于预设误差值；若得到的定位误差值小于预设误差值，则判断求解出来的散射体的位置信息为目标位置信息，并将所述目标位置信息值作为最终的结果进行输出；

[0105] 若本次组合中对应的定位误差大于预设误差值，则说明该组合求解的位置误差过高，则将求解出来的散射体的位置信息排除，即该种组合情况不满足，并根据下一组合中的回波信号检测信息计算得到散射体的位置信息，直至遍历计算所有的组合，以获取到定位误差较小时对应的位置信息，确保输出的目标位置信息有效可靠、精确度高。

[0106] 需要说明的是，设置预设误差值是为了确保输出的目标位置信息准确可靠，不至于误差过大，而在本实施例中，定位误差值与光电探测器和LED发射端的实际性能和在空间中的分布情况有关，因此，本实施例不对预设误差值作详细限定。

[0107] 综上，根据上述的第三方物体检测及定位方法，可见光信号一方面会直接被接收，另一方面会经过散射体反射后再被接收，根据采集到的直达可见光信号以及反射的可见光信号求解出散射体的空间位置，无需散射体具备接收检测信号的功能，解决传统的无线定位方式存在的难以直接对不具备信号接收功能的目标进行定位的问题，具有较高的适用性。具体为，首先构建每个LED发射端相关的发射信号矩阵，以根据各个发射信号矩阵对接收到的信号组合进行检测，得到与每个LED发射端对应的检测信息，而后采用均值类CFAR算法对与每个LED发射端分别对应的检测信息进行区分，以判断出信号组合中是否存在回波信号，若存在，则根据回波信号对应的检测信息求解出散射体在三维空间的位置，通过采用可见光信号进行定位，具有信号传输速率快，覆盖范围广、精确度高的优点。

[0108] 请参阅图6，所示为本发明第三实施例中的第三方物体检测及定位系统的结构示意图，该系统包括：

[0109] 信号矩阵构建模块10，用于获取多个LED发射端的发射参数，以根据所述发射参数构建每个LED发射端对应的发射信号矩阵；

[0110] 进一步地，所述信号矩阵构建模块10还包括：

[0111] 时延获取单元，用于获取三维空间的尺寸信息，并根据三维空间的尺寸信息获取计算出最大时延以及最大时延对应的最大时延点个数；

[0112] 发射信号矩阵构建单元，用于根据最大时延以及最大时延点个数构建每个LED发射端对应的发射信号矩阵。

[0113] 信号检测模块20，用于接收信号组合，以根据所述发射信号矩阵对所述信号组合进行检测，得到与每个LED发射端分别对应的检测信息，所述信号组合包括三维空间内所有的LED发射端发射的可见光信号；

[0114] 进一步地，所述信号检测模块20还包括：

[0115] 内积值计算单元，用于将每个LED发射端对应的发射信号矩阵与信号组合进行互相关运算，以得到信号组合与发射信号矩阵相关后的内积值；

[0116] 索引提取单元，用于将信号组合与发射信号矩阵相关后的内积值进行降序排列，以提取最大内积值对应的列序号，所述列序号为每次迭代运算时与内积值一一对应的索引；

[0117] 列向量选取单元，用于根据最大内积值对应的索引获取本次迭代运算的索引集合，以根据本次迭代运算的索引集合选出对应的发射信号矩阵中的列向量；

[0118] 差值计算单元，用于根据信号组合和选取的发射信号矩阵中的列向量计算得到每个LED发射端分别对应的检测信息，并根据检测信息更新本次迭代运算中实际接收信号与估计接收信号之间的差值；

[0119] 迭代运算检测单元，用于判断本次迭代运算中实际接收信号与估计接收信号之间的差值是否大于预设差值阈值，或下一次迭代运算对应的次数是否达到最大预设迭代次数阈值；

[0120] 检测信息输出单元，用于若本次迭代运算中实际接收信号与估计接收信号之间的差值大于预设差值阈值，或者下一次迭代运算对应的次数达到最大预设迭代次数阈值，则输出每个LED发射端对应的检测信息集合。

[0121] 目标判定模块30，用于采用均值类CFAR算法对信号组合进行判别，以判断所述信号组合中是否存在经散射体反射的回波信号；

[0122] 位置输出模块40，用于若信号组合中存在经散射体反射的回波信号，则根据回波信号对应的检测信息求解散射体在三维空间中的位置信息。

[0123] 进一步地，所述位置输出模块40还包括：

[0124] 信息标注单元，用于根据强度大小将每个LED发射端对应的检测信息集合进行降序排列，以根据排序结果将第一个检测信息标注为直达信号检测信息，其他的检测信息标注为回波信号检测信息；

[0125] 信息排列组合单元，用于从每个LED发射端对应的所有回波信号检测信息中均随机选取一个检测信息进行组合，以根据每一次组合中每个LED发射端对应的回波信号检测信息和每个LED发射端对应的直达信号检测信息求解出散射体的位置信息。

[0126] 进一步地，在本发明一些可选的实施例中，该系统还包括：

[0127] 距离计算模块，用于根据每个LED发射端对应的回波信号和直达信号的到达时间以及每个LED发射端到光电探测器之间的距离，计算每个LED发射端到散射体再到光电探测器的距离之和；

[0128] 位置方程组构建模块，用于根据每个LED发射端到散射体再到光电探测器的距离之和构建方程组，并对方程组进行求解，以得到散射体在三维空间中的位置坐标；

[0129] 所述方程组为：

[0130]

[0131] 其中，（x，y，z）表示散射体在三维空间中的坐标，（xLEDi，yLEDi，zLEDi）表示第i个LED发射端在三维空间中的位置坐标，（xPD，yPD，zPD）表示光电探测器在三维空间中的位置坐标，dtr表示散射体到光电探测器的距离，dit表示散射体到第i个LED发射端的距离，dsi表示第ii个LED发射端到散射体再到光电探测器的距离之和，d0表示第i个LED发射端到光电探测器i i
的距离，c表示光速，τecho表示第i个LED对应的回波信号到达时间，τdirect表示第i个LED对应的直达信号到达时间。

[0132] 进一步地，在本发明一些可选的实施例中，该系统还包括：

[0133] 结果验证模块，用于根据求解出来的散射体的位置信息反推计算得到回波信号的时延验证值和强度验证值；

[0134] 信息比对模块，用于将回波信号对应的时延验证值和强度验证值与对应求解组合中的回波信号检测信息进行对比，以计算得到定位误差值；

[0135] 误差值检测模块，用于判断所述定位误差值是否小于预设误差值；

[0136] 结果输出模块，用于若是则判断求解出来的散射体的位置信息为目标位置信息，并输出所述目标位置信息；

[0137] 组合遍历模块，用于若否则将求解出来的散射体的位置信息排除，并根据下一组合中的回波信号检测信息计算得到散射体的位置信息，直至遍历计算所有的组合。

[0138] 综上，根据上述的第三方物体检测及定位系统，可见光信号一方面会直接被接收，另一方面会经过散射体反射后再被接收，根据采集到的直达可见光信号以及反射的可见光信号求解出散射体的空间位置，无需散射体具备接收检测信号的功能，解决传统的无线定位方式存在的难以直接对不具备信号接收功能的目标进行定位的问题，具有较高的适用性。具体为，首先构建每个LED发射端相关的发射信号矩阵，以根据各个发射信号矩阵对接收到的信号组合进行检测，得到与每个LED发射端对应的检测信息，而后采用均值类CFAR算法对与每个LED发射端分别对应的检测信息进行区分，以判断出信号组合中是否存在回波信号，若存在，则根据回波信号对应的检测信息求解出散射体在三维空间的位置，通过采用可见光信号进行定位，具有信号传输速率快，覆盖范围广的优点。

[0139] 本发明另一方面还提出计算机存储介质，其上存储有一个或多个程序，该程序给处理器执行时实现上述的第三方物体检测及定位方法。

[0140] 本发明另一方面还提出一种电子设备，包括存储器和处理器，其中存储器用于存放计算机程序，处理器用于执行存储器上所存放的计算机程序，以实现上述的第三方物体检测及定位方法。

[0141] 本领域技术人员可以理解，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。

[0142] 计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

[0143] 应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或它们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

[0144] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0145] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。