基于GPS/AGPS/GPSOne和目标行为特征的智能定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种定位方法，具体地讲，是涉及一种基于GPS/AGPS/GPSOne和目标 行为特征的智能定位方法。
【背景技术】
[0002] 随着社会不断提高的开放度、日趋增多的流动人口，在促进社会发展的同时也带 来了不安全的隐患。中小学、幼儿园学生的安全问题日趋严重，各个年龄阶段在校学生的安 全成为国家、社会、学校和家长关注的焦点问题。目前对少年儿童保护的技术手段主要通过 校园内部的监控、防盗、电子巡查等技防设施的建设和应用来提高校园安防水平。但是这些 系统仅能对校园环境内的少年儿童进行保护，由于儿童在校园外活动范围的不确定性，使 得对校外活动儿童进行有效的保护成为一个难点。
[0003] 随着定位技术和无线通信技术的发展，GPS/AGPS/GPSOne定位技术目前已渗透到 各个领域，在军事、商业、地理、运输和通信等方面都有广泛的应用。根据实际需要的差异， 对GPS系统的要求也各异。GPS的定位原理相对简单：接收器通过精确测量地球上空的GPS 卫星发射信号的时间确定其位置。每颗卫星连续传送的消息包括消息传输的时间、精确的 轨道参数（星历表）以及系统状态和所有GPS卫星大致的轨道（年鉴）。传统的GPS技术 由于过度依赖终端的性能，将卫星扫描、捕获、伪距信号接收及定位运算等工作集于终端 一身，从而造成定位灵敏度低及终端耗电量大等方面的缺陷。APGS/GPSOne技术则简化了 终端的工作量，将卫星扫描及定位运算等最为繁重的任务从终端一侧转交给网络完成，因 而在灵敏度、冷启动速度、终端耗电量等方面收到了满意的效果。
[0004] GPS定位技术的应用日前已达到了白热化的程度。从手持终端的电子地图到车 载导航装置都离不开GPS技术的支撑。但作为衡量定位系统性能的一个重要指标，定 位精度的提高仍是当前的一大技术难点。定位精度受各种因素的影响，对于固有因素 (如大气环境、系统误差）的影响通常是无法直接消除的；而对于随机因素的影响，可 以通过技术的手段来进行控制。为了提高定位精度，并满足测距的应用需求，差分式 GPS (DifferentialGPS，DGPS)应运而生，其方法是在已精确测定坐标的参照物上设置GPS 接收机，并和移动台上的GPS接收机同步观测不少于四颗的同一组卫星，求得该时刻的差 分修正数（位置差分、伪距差分、相位平滑伪距差分和相位差分等修正数），通过无线电数 据链把这些改正数实时播发给在附近工作的移动台（用户）或事后传送给移动台（用户）， 由移动台（用户）用所收到的差分改正数对其GPS定位数据进行实时修正，其目的是消 除公共误差项，有效地减弱相关误差的影响，进而获得更精确的定位结果，提高定位精度。 DGPS相对于GPS能为用户的导航定位精度带来数量级的提高，在飞机精密进场着陆、无人 机、弹道轨迹测量、车辆定位导航等航空、航天、航海及车载领域得到应用。DGPS在使用可 见载波相位时能够提供精确的位置和速度信息，但由于接收器与卫星之间失相的发生，会 导致周期滑落（cycleslip)，进而影响测量精度。这种周期滑落在动态模式下会极大降低 定位精度。例如，当车辆进入隧道时，车载GPS接收器信号容易被屏蔽而中断。为了改善 DGPS在动态模式下的性能，研究人员提出采用GPS/INS (Inertial Navigation System)相 结合的方式增强GPS的定位精度，INS的短期相对位置精度就可用来探测和校正GPS载波相 位中的周期滑落，与此同时，接收器的精确测量能够不断地为INS提供更新。INS还能够 由掩模效应来填补卫星寻道的差异。这种集成式系统将比单独的系统更精确、更可靠，并 在操作上更具伸缩性。然而对于INS器件存在随机噪声，目前常用的去噪方法有均值滤波、 中值滤波、小波去噪等。均值滤波算法简单实用，滤波时间短，但只适用于静态及低动态信 号的去噪；中值滤波算法适用于动态性较强的信号的去噪，但是当缓慢变化的信号中出现 高频噪声时，其去噪效果不如均值滤波；小波去噪效果优于均值滤波及中值滤波，且静态、 动态信号均适用，但由于要进行多层次的信号分解与重构，所需时间较长，很难满足系统的 实时性要求。
[0005] 迄今为止，相对于GPS技术的迅速发展和普及，相应的针对特定人群的行为模式 的定位技术相对滞后，远不能满足特定人群（如儿童，老年人）定位领域对人群行为模式 进行自动分类与空间定位的要求。目前仅有的针对儿童安全守护的方案采用GPS/AGPS/ GPSOne等技术定位，尽管这种方法具有简单、直观等优点，但这种方法不能获得较高定位精 度，只能确定儿童所处位置的大概区域，不能根据儿童或老年人的行为特征的对儿童或老 年人进行准确的定位，无法对特定人群进行有效定位和安全守护。从根本上来说，产生这些 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为特征的分辨能 力，不具备特定人群定位的辨识优势。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种可改善现有定位技术中针对特定人群 精确定位地点的辨识能力的基于GPS/AGPS/GPSOne和目标行为特征的智能定位方法。
[0007] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0008] -种基于GPS/AGPS/GPSOne和目标行为特征的智能定位方法，包括以下步骤：
[0009] (1)将电子地图中的所有兴趣点进行X层的层次分类，分别为第一级分类、第二级 分类、第三级分类……第X级分类，其中，每一级分类中含有不同类型的兴趣点类，第一级分 类为第二级分类的上级类，第二级分类为第三级分类的上级类，依次类推，在第X级分类的 每个兴趣点类只包括某个具体的兴趣点；具体的说，将电子地图中的所有兴趣点进行X层 的层次分类，将兴趣点划分为若干大类（第一层），每一大类再划分为若干子类，每一子类 继续划分为若干小子类，逐次类推，直至第X层，在第X层的每个兴趣点类只包括一个对象， 即电子地图上的某个具体的兴趣点；兴趣点的划分可以视实际的情况而定，如将其划分为 3级、4级、5级甚至更多，若划分为3级，则有第一级兴趣点类、第二级兴趣点类和第三级兴 趣点类，其中，第一级兴趣点类为第二级兴趣点类的上级类型，第二级兴趣点类为第三级兴 趣点类的上级类型，第三级兴趣点类则为具体的兴趣点；
[0010] (2)对每一级中不同的兴趣点类，设置对应的初始权重，且同一层中属于同一上级 类的兴趣点类设定权重之和等于1，第一级分类中的所有兴趣点类的设定权重之和等于1 ;
[0011] (3)根据第X级分类中具体的兴趣点所占区域大小对具体的兴趣点进行电子围 栏；
[0012] (4)根据从GPS/AGPS/GPSONE得到的定位结果计算定位中心与误差半径R内的所 有具体的兴趣点的集合S，并计算集合S中每个具体的兴趣点与定位中心的距离Dis ; [0013] (5)对于集合S中每个具体的兴趣点，根据式⑴计算该兴趣点的类型权重 ω⑴：
【主权项】
1. 一种基于GPS/AGPS/GI^S化e和目标行为特征的智能定位方法，其特征在于，包括W 下步骤： (1) 将电子地图中的所有兴趣点进行X层的层次分类，分别为第一级分类、第二级分 类、第H级分类……第X级分类，其中，每一级分类中含有不同类型的兴趣点类，第一级分类 为第二级分类的上级类，第二级分类为第H级分类的上级类，依次类推，在第X级分类的每 个兴趣点类只包括某个具体的兴趣点； (2) 对每一级中不同的兴趣点类，设置对应的初始权重，且同一层中属于同一上级类的 兴趣点类设定权重之和等于1，第一级分类中的所有兴趣点类的设定权重之和等于1 ; (3) 根据第X级分类中具体的兴趣点所占区域大小对具体的兴趣点进行电子围栏； (4) 根据从GPS/AGPS/GPSO肥得到的定位结果计算定位中也与误差半径R内的所有具 体的兴趣点的集合S，并计算集合S中每个具体的兴趣点与定位中也的距离Dis ; (5) 对于集合S中每个具体的兴趣点i，根据所属上级兴趣点分类的权重计算兴趣点的 类型权重〇 (i);
(1) 其中表示兴趣点i所属的第j级兴趣点分类的权重，kj为常数，且有
(6) 根据式（2)计算集合S中每个具体的兴趣点的实际权重
(7) 根据式（3)计算目标处于集合S中每个具体的兴趣点的概率：
(3) 其中，R为误差半径，a，目为常数，gw表示集合S内所有第X级兴趣点的实际权重 之和； (8) 选取集合S中概率最大的兴趣点为目标位置。
2. 根据权利要求1所述的一种基于GPS/AGPS/GI^S化e和目标行为特征的智能定位方 法，其特征在于，所述步骤（8)选取集合S中概率最大的兴趣点为目标位置之后，根据式（4) 更新被选中的兴趣点i所属各上级兴趣点类的权重4 (j = 1. . X)，更新后的权重用作被选 中的兴趣点i所属各上级兴趣点类下次定位时的设定权重，式（4)如下： oJ- - (\+k-)oJ- (4)。
【专利摘要】本发明公开了一种基于GPS/AGPS/GPSOne和目标行为特征的智能定位方法，解决了现有定位技术缺乏人群行为特征的分辨能力，不具备特定人群定位的辨识优势等问题。该智能定位方法基于现有的电子地图，将各区域进行兴趣点的划分，根据目标的行为特征，对每级划分设定权重，然后再在定位的误差范围内，计算出目标处于每个兴趣点的概率，选取概率最高的作为定位结果，定位结果误差小，定位精确度远优于现有定位方法。
【IPC分类】G01S19-42
【公开号】CN104597469
【申请号】CN201510058572
【发明人】林锋, 黄鹏, 周激流
【申请人】四川大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年2月4日