一种室内外一体化定位方法、设备、介质及产品与流程

1.本发明涉及定位领域，尤其涉及一种室内外一体化定位方法、设备、介质及产品。


背景技术：

2.随着社会生产活动的全球化，智能化，精细化，高精度室内外一体化定位的需求将越来越迫切。目前的定位方式为无论目标测站所处区域如何均采用单一定位方式对不用区域的目标测站进行定位，在此种方式中，如果目标测站处于较为复杂的区域时，例如室外遮挡环境或室内室外过渡区(实际为较为接近室内的室外区域)或者室内区域(卫星信号强度几乎没有)，若目标测站处于上述复杂区域时，使用目前单一的卫星定位方式无法满足精准定位的需求。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种室内外一体化定位方法，其能解决目前定位方式中采用单一的卫星定位方式无法满足精准定位的需求的问题。
4.本发明的目的之二在于提供一种电子设备，其能解决目前定位方式中采用单一的卫星定位方式无法满足精准定位的需求的问题。
5.本发明的目的之三在于提供一种计算机可读存储介质，其能解决目前定位方式中采用单一的卫星定位方式无法满足精准定位的需求的问题。
6.本发明的目的之四在于提供一种计算机程序产品，其能解决目前定位方式中采用单一的卫星定位方式无法满足精准定位的需求的问题。
7.本发明的目的之一采用以下技术方案实现：
8.一种室内外一体化定位方法，包括以下步骤：
9.接收目标测站所处的区域信息，所述区域信息包括室外无遮挡区域或室外遮挡区域或室内室外过渡区域或室内区域；
10.根据所述区域信息从预设定位算法数据库中筛选出对应的预设组合定位算法，根据预设组合定位算法对目标测站进行定位。
11.进一步地，若所述区域信息为室外无遮挡区域时，从预设定位算法数据库中筛选出第一组合定位算法，所述第一组合定位算法为：接收卫星发送的于目标测站对应的gnss观测数据，对所述gnss观测数据进行数据预处理，得到观测信息，接收5g基站发送的5g基站数据，并对所述5g基站数据进行bds精密单点定位解算，得到目标测站的模糊度对应的大气延迟数据和小数偏差产品数据，根据所述大气延迟数据对所述观测信息进行大气约束处理，根据所述小数偏差产品数据对经过大气约束处理的观测信息进行模糊度固定处理，得到第一最终观测信息，根据所述第一最终观测信息计算出目标测站的位置信息。
12.进一步地，所述大气延迟数据包括电离层延迟产品数据和对流层延迟产品数据。
13.进一步地，若所述区域信息为室外遮挡区域时，从预设定位算法数据库中筛选出第二组合定位算法，所述第二组合定位算法为：接收卫星发送的于目标测站对应的gnss观
测数据，对所述gnss观测数据进行数据预处理，得到观测信息，接收5g基站发送的5g基站数据，并对所述5g基站数据进行bds精密单点定位解算，得到目标测站的模糊度对应的大气延迟数据和小数偏差产品数据，根据所述大气延迟数据对所述观测信息进行大气约束处理，接收5g基站发送的与目标测站对应的5g测距信号，根据所述5g测距信号对经过大气约束处理的观测信息进行数据融入处理，根据所述小数偏差产品数据对经过大气约束处理的观测信息进行模糊度固定处理，得到第二最终观测信息，根据所述第二最终观测信息计算出目标测站的位置信息。
14.进一步地，若所述区域信息为室内室外过渡区域时，从预设定位算法数据库中筛选出第三组合定位算法，所述第三组合定位算法为：接收卫星发送的于目标测站对应的gnss观测数据，对所述gnss观测数据进行数据预处理，得到观测信息，接收5g基站发送的5g基站数据，并对所述5g基站数据进行bds精密单点定位解算，得到目标测站的模糊度对应的大气延迟数据和小数偏差产品数据，根据所述大气延迟数据对所述观测信息进行大气约束处理，接收5g基站发送的与目标测站对应的5g测距信号以及uwb基站发送的与目标测站对应的uwb测距信号，根据所述5g测距信号和uwb测距信号对经过大气约束处理的观测信息进行数据融入处理，根据所述小数偏差产品数据对经过大气约束处理的观测信息进行模糊度固定处理，得到第三最终观测信息，根据所述第三最终观测信息计算出目标测站的位置信息。
15.进一步地，若所述区域信息为室内室外过渡区域时，从预设定位算法数据库中筛选出第四组合定位算法，所述第四组合定位算法为：在目标测站对应的室内安装uwb基站与5g基站构建室内定位基准，接收uwb基站发送的与目标测站对应的uwb测距信号以及5g基站发送的与目标测站对应的5g测距信号，根据所述5g测距信号和所述uwb测距信号计算出目标测站的位置信息。
16.进一步地，所述根据所述5g测距信号和所述uwb测距信号计算出目标测测站的位置信息具体为：对所述5g测距信号和所述uwb测距信号依次进行数据预处理、定位场景识别处理以及滤波方差自适应调节处理，最后得到目标测站的位置信息。
17.本发明的目的之二采用以下技术方案实现：
18.一种电子设备，包括：处理器；
19.存储器；以及程序，其中所述程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由处理器执行，所述程序包括用于本技术中所述的一种室内外一体化定位方法。
20.本发明的目的之三采用以下技术方案实现：
21.一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本技术中所述的一种室内外一体化定位方法。
22.本发明的目的之四采用以下技术方案实现：
23.一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本技术中所述的一种室内外一体化定位方法。
24.相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明中的一种室内外一体化定位方法，通过接收目标测站所处的区域信息，所述区域信息包括室外无遮挡区域或室外遮挡区域或室内室外过渡区域或室内区域；根据所述区域信息从预设定位算法数据库中筛选出对应的预设组合定位算法，根据预设组合定位算法对目标测站进行定位，实现了为不同区域的目
标测站都匹配对应的预设组合定位算法，用来克服不同的复杂定位环境，提高了对目标测站定位的精准度，满足了精准定位的需求。
25.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
26.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
27.图1为本发明的一种室内外一体化定位方法的流程示意图。
具体实施方式
28.下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
29.如图1所示的一种室内外一体化定位方法，包括以下步骤：
30.接收目标测站所处的区域信息，区域信息包括室外无遮挡区域或室外遮挡区域或室内室外过渡区域或室内区域。在本实施例中，上述目标测站即为需要定位的对象。
31.根据区域信息从预设定位算法数据库中筛选出对应的预设组合定位算法，根据预设组合定位算法对目标测站进行定位。
32.在本实施例中，事先在预设定位算法数据库存储第一组合定位算法、第二组合定位算法、第三组合定位算法以及第四组合算法。
33.若目标测站所处的区域信息为室外无遮挡区域，此时第一组合定位算法为：接收卫星发送的于目标测站对应的gnss观测数据，对gnss观测数据进行数据预处理，得到观测信息，接收5g基站发送的5g基站数据，并对5g基站数据进行bds精密单点定位解算，得到目标测站的模糊度对应的大气延迟数据和小数偏差产品数据，根据大气延迟数据对观测信息进行大气约束处理，根据小数偏差产品数据对经过大气约束处理的观测信息进行模糊度固定处理，得到第一最终观测信息，根据第一最终观测信息计算出目标测站的位置信息，大气延迟数据包括电离层延迟产品数据和对流层延迟产品数据。以下对其详细说明：
34.本实施例的定位过程中，利用5g密集的基站特点与bds ppp-rtk定位技术进行结合,bds(beidou navigation satellite system)是中国北斗卫星导航系统，是中国自行研制的全球卫星导航系统，也是继gps、glonass之后的第三个成熟的卫星导航系统。ppp-rtk定位技术作为一种新兴的室外定位技术，不仅兼容了精密单点定位技术的优势(单测站作业，无需基站辅助，适用性强)，同时通过利用局域cors站获取测站卫星整周模糊度小数偏差信息，电离层延迟与对流层延迟辅助信息以提高测站定位结果的收敛速度与定位精度。在进行bds精密单点定位解算时，主要有两种观测量：载波相位观测值和测码伪距观测值；一般地，令卫星为s,目标测站为r，则其载波相位观测值和伪距观测值的观测方程可表示如下公式(1)：
[0035][0036]
其中，k表示卫星prn号，s为卫星系统序列号，r表示目标测站；分别表示第i频率上伪距观测值(上述公式中分别列出了i＝1、2、3时对应的值)，分别表示第i频率上伪距观测值与载波相位观测值(上述公式中分别列出了i＝1、2、3时对应的值)，是卫星端天线到目标测站端天线的几何距离(上述公式中分别列出了i＝1、2、3时对应的值)，表示目标测站钟差，表示第1频率和第2频率对应卫星钟差，表示对流层延迟映射因子，ztdr表示测站天顶对流层延迟，表示第i频率电离层放大因子，表示第i频率电离层延迟因子，表示第三频率码偏差，表示第i频率对应载波相位波，表示第i频率上载波相位模糊度浮点解，ξ表示噪声项，表示第i频率上的噪声项。由于更项误差因子的存在与参数之间的相关性，由公式(1)获取的整周模糊度参数不再具备整数特性，其具体表达式如公式(2)所示：
[0037][0038]
其中，为第i频率上所求解的模糊度浮点解，为为第i频率上的模糊度真实整数值，br表示与目标测站有关的模糊度小数偏差，bs表示与卫星有关的模糊度小数偏差，表示第i频率对应载波相位波长。由公式(2)可以看出，与目标测站有关的模糊度小数偏差可通过星间单差的方式消除，但却无法消除与卫星有关的小数偏差，因此，为实现模糊度的固定，需精确改正卫星端的模糊度小数偏差。密集的5g基站具备国内分布范围广，数据传输速度快等特点，因此密集5g基站为实时求解卫星端的模糊度小数偏差提供了新的机遇，其基本原理为在各5g基站上分别进行bds精密单点定位解算，获取各测站的模糊度浮点解，将各测站与卫星有关的模糊度小数偏差和与测站有关的模糊度小数偏差作为未知数，进行最小二乘求解，由于模糊度浮点解中存在一定的干扰因子项，因此方程需进行迭代运行，同时通过根据5g密集基站求解的对流层延迟与电离层延迟，可生成对流层延迟产品与电离层延迟产品，进而为用户端提供电离层与对流层约束；目标测站在进行gnss定位时，可利用服务端提供的电离层与对流层产品构建约束方程，提供精密单点定位的收敛速度与定位精度，具体如下述公式(3)所示：
[0039][0040]
其中，k表示卫星prn号，s为卫星系统序列号，r表示目标测站；分别表示第i频率上伪距观测值(上述公式中分别列出了i＝1、2、3时对应的值)，分别表示第i频率上伪距观测值与载波相位观测值(上述公式中分别列出了i＝1、2、3时对应的值)，是卫星端天线到目标测站端天线的几何距离(上述公式中分别列出了i＝1、2、3时对应的值)，表示目标测站钟差，表示第1频率和第2频率对应卫星钟差，表示对流层延迟映射因子，ztdr表示测站天顶对流层延迟，表示第i频率电离层放大因子，表示第i频率电离层延迟因子，表示第三频率码偏差，表示第i频率对应载波相位波，表示第i频率上载波相位模糊度浮点解，dcbr为与目标测站有关的硬件延迟偏差，为服务端提供的电离层延迟产品，ztd
r,p
为服务端提供的对流层延迟产品，ξ表示噪声项，表示第i频率上的噪声项。同时为进一步提高用户端精密单点定位收敛速度与定位精度，用户端可利用服务端提供的小数偏差产品进行模糊度固定，获取位置信息固定解。
[0041]
若区域信息为室外遮挡区域时，从预设定位算法数据库中筛选出第二组合定位算法，第二组合定位算法为：接收卫星发送的于目标测站对应的gnss观测数据，对gnss观测数据进行数据预处理，得到观测信息，接收5g基站发送的5g基站数据，并对5g基站数据进行bds精密单点定位解算，得到目标测站的模糊度对应的大气延迟数据和小数偏差产品数据，根据大气延迟数据对观测信息进行大气约束处理，接收5g基站发送的与目标测站对应的5g测距信号，根据5g测距信号对经过大气约束处理的观测信息进行数据融入处理，根据小数偏差产品数据对经过大气约束处理的观测信息进行模糊度固定处理，得到第二最终观测信息，根据第二最终观测信息计算出目标测站的位置信息。以下详细说明：
[0042]
室外遮区域环境下，由于bds信号受到干扰，bds ppp-rtk定位结果易出现发散现象，通过采用5g测距信息增强ppp-rtk定位结果，以便提供bds ppp-rtk定位结果的定位精度与连续性，具体如以下公式(4)所示：
[0043][0044]
其中，k表示卫星prn号，s为卫星系统序列号，r表示目标测站；分别表示第i频率上伪距观测值(上述公式中分别列出了i＝1、2、3时对应的值)，分别表示第i频率上伪距观测值与载波相位观测值(上述公式中分别列出了i＝1、2、3时对应的值)，是卫星端天线到目标测站端天线的几何距离(上述公式中分别列出了i＝1、2、3时对应的值)，表示目标测站钟差，表示第1频率和第2频率对应卫星钟差，表示对流层延迟映射因子，ztdr表示测站天顶对流层延迟，表示第i频率电离层放大因子，表示第i频率电离层延迟因子，表示第三频率码偏差，表示第i频率对应载波相位波，表示第i频率上载波相位模糊度浮点解，dcbr为与目标测站有关的硬件延迟偏差，为服务端提供的电离层延迟产品，ztd
r,p
为服务端提供的对流层延迟产品，为5g测距信号，表示目标测站与基站之间的几何距离，ξ表示噪声项，表示第i频率上的噪声项。由公式(4)可以看出，ppp-rtk/5g紧组合定位模型的冗余度与抗差性优于纯ppp-rtk定位技术，因此其解的可靠性更好。
[0045]
若区域信息为室内室外过渡区域时，从预设定位算法数据库中筛选出第三组合定位算法，第三组合定位算法为：接收卫星发送的于目标测站对应的gnss观测数据，对gnss观测数据进行数据预处理，得到观测信息，接收5g基站发送的5g基站数据，并对5g基站数据进行bds精密单点定位解算，得到目标测站的模糊度对应的大气延迟数据和小数偏差产品数据，根据大气延迟数据对观测信息进行大气约束处理，接收5g基站发送的与目标测站对应的5g测距信号以及uwb基站发送的与目标测站对应的uwb测距信号，根据5g测距信号和uwb测距信号对经过大气约束处理的观测信息进行数据融入处理，根据小数偏差产品数据对经过大气约束处理的观测信息进行模糊度固定处理，得到第三最终观测信息，根据第三最终观测信息计算出目标测站的位置信息。以下详细说明：
[0046]
当目标测站对应的区域为室内和室外的过渡区，gnss信号与5g信号都存在严重的被遮蔽问题，此时仅依赖ppp-rtk/5g紧组合定位模型无法提供高精度的位置服务，而uwb定位技术具备穿透能力强，定位精度高的特点。因此本专利针对过渡区构建ppp-rtk/uwb/5g
紧组合定位模型。
[0047][0048]
其中，k表示卫星prn号，s为卫星系统序列号，r表示目标测站；分别表示第i频率上伪距观测值(上述公式中分别列出了i＝1、2、3时对应的值)，分别表示第i频率上伪距观测值与载波相位观测值(上述公式中分别列出了i＝1、2、3时对应的值)，是卫星端天线到目标测站端天线的几何距离(上述公式中分别列出了i＝1、2、3时对应的值)，表示目标测站钟差，表示第1频率和第2频率对应卫星钟差，表示对流层延迟映射因子，ztdr表示测站天顶对流层延迟，表示第i频率电离层放大因子，表示第i频率电离层延迟因子，表示第三频率码偏差，表示第i频率对应载波相位波，表示第i频率上载波相位模糊度浮点解，dcbr为与目标测站有关的硬件延迟偏差，为服务端提供的电离层延迟产品，ztd
r,p
为服务端提供的对流层延迟产品，为5g测距信号，表示目标测站与基站之间的几何距离，为uwb测距信号，表示测站距离uwb基站的几何距离，ξ表示噪声项，表示第i频率上的噪声项。通过对比公式(5)与(4)和公式(1)可以看出，ppp-rtk/uwb/5g融合定位模型通过引入uwb测距信息，增强方程的稳健性，使参数之间的独立性进一步提高，有助于提高过渡区定位结果的精确性。
[0049]
若区域信息为室内室外过渡区域时，从预设定位算法数据库中筛选出第四组合定位算法，第四组合定位算法为：在目标测站对应的室内安装uwb基站与5g基站构建室内定位基准，接收uwb基站发送的与目标测站对应的uwb测距信号以及5g基站发送的与目标测站对应的5g测距信号，根据5g测距信号和uwb测距信号计算出目标测站的位置信息。以下详细说明：
[0050]
针对室内定位环境复杂，本专利提出一种uwb/5g紧组合定位模型。首先通过在室内安置少量的uwb基站与5g基站构建室内定位基准，为uwb/5g融合定位提供坐标参考框架；之后定位终端利用uwb测距信息与5g测距信息构建紧组合定位模型，获取高精度位置信息，如公式(6)所示：
[0051][0052]
其中，为5g测距信号，表示目标测站与基站之间的几何距离，为uwb测距信号，表示测站距离uwb基站的几何距离；为减少数据的存储量，目前常用的参数求解方式为卡尔曼滤波，其中系统噪声与观测值噪声的合理设置是卡尔曼滤波平差基础，当系统噪声与观测值方差设置错误时，滤波易存在发散现象。因此本专利通过引入环境因子信息构建自适应uwb/5g融合定位模型，最后，根据最小二乘原理初步获取定位终端大致坐标，根据室内环境地图先验信息，判断定位终端所处环境，若定位终端位于宽阔走廊环境，则增大系统噪声，减小观测值方差因子，若定位终端位于房间复杂环境，则减小系统噪声，增大观测值方差，基于卡尔曼滤波平差方法，进行平差。
[0053]
本发明中的一种室内外一体化定位方法，通过接收目标测站所处的区域信息，区域信息包括室外无遮挡区域或室外遮挡区域或室内室外过渡区域或室内区域；根据区域信息从预设定位算法数据库中筛选出对应的预设组合定位算法，根据预设组合定位算法对目标测站进行定位，实现了为不同区域的目标测站都匹配对应的预设组合定位算法，用来克服不同的复杂定位环境，提高了对目标测站定位的精准度，满足了精准定位的需求；为解决高精度定位技术“最后一公里”的问题(从室外定位室内定位)，实现室内外一体化定位，本发明提出一种bds ppp-rtk/uwb/5g融合定位技术，该技术利用5g基站密集等优势，构建基于5g基站的ppp-rtk服务端，并结合5g定位技术，实现室外遮蔽环境下ppp-rtk高精度定位，同时该技术通过构建ppp-rtk/uwb/5g紧组合定位模型，实现过渡区域定位终端的高精度定位。针对uwb室内定位技术易受到非视距误差的干扰，本发明基于抗差自适应卡尔曼滤波构建uwb/5g紧组合定位模型，以提高uwb室内定位技术结果的可靠性与连续性。
[0054]
以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。