基于GPS/AGPS/GPSOne和目標(biāo)行為特征的智能定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種定位方法，具體地講，是涉及一種基于GPS/AGPS/GPSOne和目標(biāo) 行為特征的智能定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)不斷提高的開放度、日趨增多的流動(dòng)人口，在促進(jìn)社會(huì)發(fā)展的同時(shí)也帶 來了不安全的隱患。中小學(xué)、幼兒園學(xué)生的安全問題日趨嚴(yán)重，各個(gè)年齡階段在校學(xué)生的安 全成為國家、社會(huì)、學(xué)校和家長關(guān)注的焦點(diǎn)問題。目前對(duì)少年兒童保護(hù)的技術(shù)手段主要通過 校園內(nèi)部的監(jiān)控、防盜、電子巡查等技防設(shè)施的建設(shè)和應(yīng)用來提高校園安防水平。但是這些 系統(tǒng)僅能對(duì)校園環(huán)境內(nèi)的少年兒童進(jìn)行保護(hù)，由于兒童在校園外活動(dòng)范圍的不確定性，使 得對(duì)校外活動(dòng)兒童進(jìn)行有效的保護(hù)成為一個(gè)難點(diǎn)。
[0003] 隨著定位技術(shù)和無線通信技術(shù)的發(fā)展，GPS/AGPS/GPSOne定位技術(shù)目前已滲透到 各個(gè)領(lǐng)域，在軍事、商業(yè)、地理、運(yùn)輸和通信等方面都有廣泛的應(yīng)用。根據(jù)實(shí)際需要的差異， 對(duì)GPS系統(tǒng)的要求也各異。GPS的定位原理相對(duì)簡(jiǎn)單：接收器通過精確測(cè)量地球上空的GPS 衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)的時(shí)間確定其位置。每顆衛(wèi)星連續(xù)傳送的消息包括消息傳輸?shù)臅r(shí)間、精確的 軌道參數(shù)（星歷表）以及系統(tǒng)狀態(tài)和所有GPS衛(wèi)星大致的軌道（年鑒）。傳統(tǒng)的GPS技術(shù) 由于過度依賴終端的性能，將衛(wèi)星掃描、捕獲、偽距信號(hào)接收及定位運(yùn)算等工作集于終端 一身，從而造成定位靈敏度低及終端耗電量大等方面的缺陷。APGS/GPSOne技術(shù)則簡(jiǎn)化了 終端的工作量，將衛(wèi)星掃描及定位運(yùn)算等最為繁重的任務(wù)從終端一側(cè)轉(zhuǎn)交給網(wǎng)絡(luò)完成，因 而在靈敏度、冷啟動(dòng)速度、終端耗電量等方面收到了滿意的效果。
[0004] GPS定位技術(shù)的應(yīng)用日前已達(dá)到了白熱化的程度。從手持終端的電子地圖到車 載導(dǎo)航裝置都離不開GPS技術(shù)的支撐。但作為衡量定位系統(tǒng)性能的一個(gè)重要指標(biāo)，定 位精度的提高仍是當(dāng)前的一大技術(shù)難點(diǎn)。定位精度受各種因素的影響，對(duì)于固有因素 (如大氣環(huán)境、系統(tǒng)誤差）的影響通常是無法直接消除的；而對(duì)于隨機(jī)因素的影響，可 以通過技術(shù)的手段來進(jìn)行控制。為了提高定位精度，并滿足測(cè)距的應(yīng)用需求，差分式 GPS (DifferentialGPS，DGPS)應(yīng)運(yùn)而生，其方法是在已精確測(cè)定坐標(biāo)的參照物上設(shè)置GPS 接收機(jī)，并和移動(dòng)臺(tái)上的GPS接收機(jī)同步觀測(cè)不少于四顆的同一組衛(wèi)星，求得該時(shí)刻的差 分修正數(shù)（位置差分、偽距差分、相位平滑偽距差分和相位差分等修正數(shù)），通過無線電數(shù) 據(jù)鏈把這些改正數(shù)實(shí)時(shí)播發(fā)給在附近工作的移動(dòng)臺(tái)（用戶）或事后傳送給移動(dòng)臺(tái)（用戶）， 由移動(dòng)臺(tái)（用戶）用所收到的差分改正數(shù)對(duì)其GPS定位數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)修正，其目的是消 除公共誤差項(xiàng)，有效地減弱相關(guān)誤差的影響，進(jìn)而獲得更精確的定位結(jié)果，提高定位精度。 DGPS相對(duì)于GPS能為用戶的導(dǎo)航定位精度帶來數(shù)量級(jí)的提高，在飛機(jī)精密進(jìn)場(chǎng)著陸、無人 機(jī)、彈道軌跡測(cè)量、車輛定位導(dǎo)航等航空、航天、航海及車載領(lǐng)域得到應(yīng)用。DGPS在使用可 見載波相位時(shí)能夠提供精確的位置和速度信息，但由于接收器與衛(wèi)星之間失相的發(fā)生，會(huì) 導(dǎo)致周期滑落（cycleslip)，進(jìn)而影響測(cè)量精度。這種周期滑落在動(dòng)態(tài)模式下會(huì)極大降低 定位精度。例如，當(dāng)車輛進(jìn)入隧道時(shí)，車載GPS接收器信號(hào)容易被屏蔽而中斷。為了改善 DGPS在動(dòng)態(tài)模式下的性能，研究人員提出采用GPS/INS (Inertial Navigation System)相 結(jié)合的方式增強(qiáng)GPS的定位精度，INS的短期相對(duì)位置精度就可用來探測(cè)和校正GPS載波相 位中的周期滑落，與此同時(shí)，接收器的精確測(cè)量能夠不斷地為INS提供更新。INS還能夠 由掩模效應(yīng)來填補(bǔ)衛(wèi)星尋道的差異。這種集成式系統(tǒng)將比單獨(dú)的系統(tǒng)更精確、更可靠，并 在操作上更具伸縮性。然而對(duì)于INS器件存在隨機(jī)噪聲，目前常用的去噪方法有均值濾波、 中值濾波、小波去噪等。均值濾波算法簡(jiǎn)單實(shí)用，濾波時(shí)間短，但只適用于靜態(tài)及低動(dòng)態(tài)信 號(hào)的去噪；中值濾波算法適用于動(dòng)態(tài)性較強(qiáng)的信號(hào)的去噪，但是當(dāng)緩慢變化的信號(hào)中出現(xiàn) 高頻噪聲時(shí)，其去噪效果不如均值濾波；小波去噪效果優(yōu)于均值濾波及中值濾波，且靜態(tài)、 動(dòng)態(tài)信號(hào)均適用，但由于要進(jìn)行多層次的信號(hào)分解與重構(gòu)，所需時(shí)間較長，很難滿足系統(tǒng)的 實(shí)時(shí)性要求。
[0005] 迄今為止，相對(duì)于GPS技術(shù)的迅速發(fā)展和普及，相應(yīng)的針對(duì)特定人群的行為模式 的定位技術(shù)相對(duì)滯后，遠(yuǎn)不能滿足特定人群（如兒童，老年人）定位領(lǐng)域?qū)θ巳盒袨槟Ｊ?進(jìn)行自動(dòng)分類與空間定位的要求。目前僅有的針對(duì)兒童安全守護(hù)的方案采用GPS/AGPS/ GPSOne等技術(shù)定位，盡管這種方法具有簡(jiǎn)單、直觀等優(yōu)點(diǎn)，但這種方法不能獲得較高定位精 度，只能確定兒童所處位置的大概區(qū)域，不能根據(jù)兒童或老年人的行為特征的對(duì)兒童或老 年人進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，無法對(duì)特定人群進(jìn)行有效定位和安全守護(hù)。從根本上來說，產(chǎn)生這些 弊端的主要原因在于目前基于GPS/AGPS/GPSOne的定位方法缺乏人群行為特征的分辨能 力，不具備特定人群定位的辨識(shí)優(yōu)勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供一種可改善現(xiàn)有定位技術(shù)中針對(duì)特定人群 精確定位地點(diǎn)的辨識(shí)能力的基于GPS/AGPS/GPSOne和目標(biāo)行為特征的智能定位方法。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0008] -種基于GPS/AGPS/GPSOne和目標(biāo)行為特征的智能定位方法，包括以下步驟：
[0009] (1)將電子地圖中的所有興趣點(diǎn)進(jìn)行X層的層次分類，分別為第一級(jí)分類、第二級(jí) 分類、第三級(jí)分類……第X級(jí)分類，其中，每一級(jí)分類中含有不同類型的興趣點(diǎn)類，第一級(jí)分 類為第二級(jí)分類的上級(jí)類，第二級(jí)分類為第三級(jí)分類的上級(jí)類，依次類推，在第X級(jí)分類的 每個(gè)興趣點(diǎn)類只包括某個(gè)具體的興趣點(diǎn)；具體的說，將電子地圖中的所有興趣點(diǎn)進(jìn)行X層 的層次分類，將興趣點(diǎn)劃分為若干大類（第一層），每一大類再劃分為若干子類，每一子類 繼續(xù)劃分為若干小子類，逐次類推，直至第X層，在第X層的每個(gè)興趣點(diǎn)類只包括一個(gè)對(duì)象， 即電子地圖上的某個(gè)具體的興趣點(diǎn)；興趣點(diǎn)的劃分可以視實(shí)際的情況而定，如將其劃分為 3級(jí)、4級(jí)、5級(jí)甚至更多，若劃分為3級(jí)，則有第一級(jí)興趣點(diǎn)類、第二級(jí)興趣點(diǎn)類和第三級(jí)興 趣點(diǎn)類，其中，第一級(jí)興趣點(diǎn)類為第二級(jí)興趣點(diǎn)類的上級(jí)類型，第二級(jí)興趣點(diǎn)類為第三級(jí)興 趣點(diǎn)類的上級(jí)類型，第三級(jí)興趣點(diǎn)類則為具體的興趣點(diǎn)；
[0010] (2)對(duì)每一級(jí)中不同的興趣點(diǎn)類，設(shè)置對(duì)應(yīng)的初始權(quán)重，且同一層中屬于同一上級(jí) 類的興趣點(diǎn)類設(shè)定權(quán)重之和等于1，第一級(jí)分類中的所有興趣點(diǎn)類的設(shè)定權(quán)重之和等于1 ;
[0011] (3)根據(jù)第X級(jí)分類中具體的興趣點(diǎn)所占區(qū)域大小對(duì)具體的興趣點(diǎn)進(jìn)行電子圍 欄；
[0012] (4)根據(jù)從GPS/AGPS/GPSONE得到的定位結(jié)果計(jì)算定位中心與誤差半徑R內(nèi)的所 有具體的興趣點(diǎn)的集合S，并計(jì)算集合S中每個(gè)具體的興趣點(diǎn)與定位中心的距離Dis ; [0013] (5)對(duì)于集合S中每個(gè)具體的興趣點(diǎn)，根據(jù)式⑴計(jì)算該興趣點(diǎn)的類型權(quán)重 ω⑴：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于GPS/AGPS/GI^S化e和目標(biāo)行為特征的智能定位方法，其特征在于，包括W 下步驟： (1) 將電子地圖中的所有興趣點(diǎn)進(jìn)行X層的層次分類，分別為第一級(jí)分類、第二級(jí)分 類、第H級(jí)分類……第X級(jí)分類，其中，每一級(jí)分類中含有不同類型的興趣點(diǎn)類，第一級(jí)分類 為第二級(jí)分類的上級(jí)類，第二級(jí)分類為第H級(jí)分類的上級(jí)類，依次類推，在第X級(jí)分類的每 個(gè)興趣點(diǎn)類只包括某個(gè)具體的興趣點(diǎn)； (2) 對(duì)每一級(jí)中不同的興趣點(diǎn)類，設(shè)置對(duì)應(yīng)的初始權(quán)重，且同一層中屬于同一上級(jí)類的 興趣點(diǎn)類設(shè)定權(quán)重之和等于1，第一級(jí)分類中的所有興趣點(diǎn)類的設(shè)定權(quán)重之和等于1 ; (3) 根據(jù)第X級(jí)分類中具體的興趣點(diǎn)所占區(qū)域大小對(duì)具體的興趣點(diǎn)進(jìn)行電子圍欄； (4) 根據(jù)從GPS/AGPS/GPSO肥得到的定位結(jié)果計(jì)算定位中也與誤差半徑R內(nèi)的所有具 體的興趣點(diǎn)的集合S，并計(jì)算集合S中每個(gè)具體的興趣點(diǎn)與定位中也的距離Dis ; (5) 對(duì)于集合S中每個(gè)具體的興趣點(diǎn)i，根據(jù)所屬上級(jí)興趣點(diǎn)分類的權(quán)重計(jì)算興趣點(diǎn)的 類型權(quán)重〇 (i);
(1) 其中表示興趣點(diǎn)i所屬的第j級(jí)興趣點(diǎn)分類的權(quán)重，kj為常數(shù)，且有
(6) 根據(jù)式（2)計(jì)算集合S中每個(gè)具體的興趣點(diǎn)的實(shí)際權(quán)重
(7) 根據(jù)式（3)計(jì)算目標(biāo)處于集合S中每個(gè)具體的興趣點(diǎn)的概率：
(3) 其中，R為誤差半徑，a，目為常數(shù)，gw表示集合S內(nèi)所有第X級(jí)興趣點(diǎn)的實(shí)際權(quán)重 之和； (8) 選取集合S中概率最大的興趣點(diǎn)為目標(biāo)位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于GPS/AGPS/GI^S化e和目標(biāo)行為特征的智能定位方 法，其特征在于，所述步驟（8)選取集合S中概率最大的興趣點(diǎn)為目標(biāo)位置之后，根據(jù)式（4) 更新被選中的興趣點(diǎn)i所屬各上級(jí)興趣點(diǎn)類的權(quán)重4 (j = 1. . X)，更新后的權(quán)重用作被選 中的興趣點(diǎn)i所屬各上級(jí)興趣點(diǎn)類下次定位時(shí)的設(shè)定權(quán)重，式（4)如下： oJ- - (\+k-)oJ- (4)。


【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于GPS/AGPS/GPSOne和目標(biāo)行為特征的智能定位方法，解決了現(xiàn)有定位技術(shù)缺乏人群行為特征的分辨能力，不具備特定人群定位的辨識(shí)優(yōu)勢(shì)等問題。該智能定位方法基于現(xiàn)有的電子地圖，將各區(qū)域進(jìn)行興趣點(diǎn)的劃分，根據(jù)目標(biāo)的行為特征，對(duì)每級(jí)劃分設(shè)定權(quán)重，然后再在定位的誤差范圍內(nèi)，計(jì)算出目標(biāo)處于每個(gè)興趣點(diǎn)的概率，選取概率最高的作為定位結(jié)果，定位結(jié)果誤差小，定位精確度遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有定位方法。
【IPC分類】G01S19-42
【公開號(hào)】CN104597469
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510058572
【發(fā)明人】林鋒, 黃鵬, 周激流
【申請(qǐng)人】四川大學(xué)
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年2月4日