[0001] 本发明属于定位技术领域，具体涉及一种基于室分天线系统的地下空间载噪比辅助定位方法及装置。

[0002] 随着城市化进程的加快和地下空间利用率的不断提高，对于地下空间的有效利用和管理提出了更高的要求。

[0003] 地下空间的复杂环境，如停车场、地铁站、地下商场等，对于定位技术提出了更为严苛的挑战。传统的GPS定位技术在地下空间由于信号无法穿透地面而变得无效。而室内定位技术，如Wi‑Fi定位和蓝牙低功耗(BLE)信标定位，虽然在某些场景下能够提供较好的定位精度，但它们通常需要额外的硬件支持和复杂的信号处理算法，同时依赖电池供电，需要定期更换电池，这不仅增加了系统的部署成本，还可能影响其可扩展性和维护难度。

[0061] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

[0062] 需要说明的是，除非另外定义，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明实施例中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

[0063] 在现有技术中，基于蓝牙和WI FI/UWB的定位系统需要额外部署大量的硬件设备(如信标或接收器)，这不仅初期成本高，而且随着时间的推移，维护和更新这些设备也会产生持续的费用；尤其是基于蓝牙的定位系统，设备通常依赖电池供电，需要定期更换电池，这对于大规模部署的系统来说是一个显著的运营成本和物流挑战；此外，WI FI和UWB定位精度受到环境因素的影响较大，如墙壁、人群等障碍物可以显著影响信号强度和质量，导致定位精度不稳定；在特定环境下，如地下或密闭空间，WI FI和UWB信号可能不稳定或覆盖不足，影响定位性能。

[0064] 室内分 布式天线系统 (通常指 的是室内分 布系统，即 Di  st r ibutedAntennaSystem,DAS)在很多地下空间中已经广泛部署，主要用于提供移动通信服务。这些现有的基础设施提供了一个独特的机会，通过分析这些系统中的载噪比数据，可以实现高效且成本低廉的地下辅助定位。有鉴于此，本发明实施例提供一种基于室分天线系统的地下空间载噪比辅助定位方法及装置，以解决传统技术存在的高部署和维护成本，能耗大，环境限制导致定位精度不稳定，影响定位性能的问题，实现高效且成本低廉的精确地下辅助定位。

[0065] 本发明的核心在于利用已部署于室内环境中的分布式天线网络，这些天线网络原本用于提供无线通信服务。通过测量和分析移动终端在室分天线不同相对位置下接收到的信号的载噪比强度的变化，实现了一种创新的辅助定位方法。利用室分天线的独特性能，本发明能够准确捕捉移动终端在室内环境中的位置信息。在实际应用中，本发明为辅助定位提供了重要的信息，通过评估载噪比数据的变化，有效判断移动终端相对于室分天线的位置。这种定位方法不仅可靠而且高效，为室内定位系统提供了更为精准的位置数据。与此同时，本发明的创新性在于将室分天线的性能巧妙地运用于辅助定位，从而有效降低了室内定位的成本，通过融合主流室内定位技术，本发明为用户提供了更为精准和经济高效的定位解决方案。以下为本发明实施例的具体内容。

[0066] 参见图1，本发明实施例提供一种基于室分天线系统的地下空间载噪比辅助定位方法，包括以下步骤：

[0067] S1、获取指定区域内基站天线的第一载噪比信息，及获取地下室分天线捕获的第二载噪比信息；所述第一载噪比信息和所述第二载噪比信息来源于同一颗卫星；

[0068] S2、对所述第一载噪比信息和所述第二载噪比信息中的数据进行预处理，所述预处理包括去除极值、差值计算与差值取平均，得到所述第一载噪比信息和所述第二载噪比信息的平均差值；

[0069] S3、对所述第一载噪比信息和所述第二载噪比信息的平均差值的进行变化趋势分析，变化趋势分析过程中，定义预设大小的滑动窗口，通过预设大小的滑动窗口寻找平均差值的局部最小值，如果滑动窗口内的中心点值小于滑动窗口内非中心点值，判定滑动窗口内的中心点为波谷点，根据波谷点出现的位置判断移动终端经过的室分天线位置。

[0070] 本实施例中，在步骤S1，首先进行基站天线的第一载噪比信息获取，系统通过与服务器通信，获取当前指定区域内基站天线的的第一载噪比信息，第一载噪比信息反映了从卫星到达基站天线的信号质量。接着进行地下室分天线捕获的第二载噪比信息获取，系统通过地下的室分天线捕获相应的第二载噪比信息，即信号在经过地下环境特定路径后的载噪比。同时，通过比对卫星号，确保从基站天线和室分天线获取的所述第一载噪比信息和所述第二载噪比信息来源于同一颗卫星，保证了数据的一致性和可比性。

[0071] 本实施例中，在步骤S2，对所述第一载噪比信息和所述第二载噪比信息中的数据进行去除极值过程中，首先去除每组所述第一载噪比信息、所述第二载噪比信息数据中的最大值和最小值，以消除极端情况对定位准确性的影响。

[0072] 其中，去除最大值、最小值后的所述第一载噪比信息数据集合 表示为：

[0073]

[0074] 式中， 为基站天线第i次测量的载噪比值；max(CB)为基站天线测量的载噪比值B中的最大值，min(C)为基站天线测量的载噪比值中的最小值；

[0075] 去除最大值、最小值后的所述第二载噪比信息数据集合 表示为：

[0076]

[0077] 式中， 为地下室分天线第i次测量的载噪比值，max(CU)为地下室分天线测量的U载噪比值中的最大值，min(C)为地下室分天线测量的载噪比值中的最小值。

[0078] 其中，对所述第一载噪比信息和所述第二载噪比信息中的数据进行去除极值后再进行差值计算，差值计算的公式为：

[0079]

[0080] 式中，Ci为去除极值后的所述第一载噪比信息和所述第二载噪比信息中的数据差值；

[0081] 对所述第一载噪比信息和所述第二载噪比信息中的数据进行差值取平均的公式为：

[0082]

[0083] 式中， 为所述第一载噪比信息和所述第二载噪比信息中的数据差值取平均；△Ci为基站天线第i次测量的载噪比值和地下室分天线第i次测量的载噪比值的差值，N为载噪比测量的次数。

[0084] 本实施例中,在步骤S3，对所述第一载噪比信息和所述第二载噪比信息的平均差值的进行变化趋势分析的公式为：

[0085]

[0086] 式中，IsValley(j)表示判断指定点j是否为波谷点；△Cj为当前窗口的中心信号差值点；△Cj‑w/2为当前窗口左侧边缘的信号差值点；△Cj+w/2为当前窗口右侧边缘的信号差值点；

[0087] 具体的，通过分析所述第一载噪比信息和所述第二载噪比信息的平均差值的变化趋势，首先寻找局部最小值：定义一个滑动窗口大小w，通过窗口滑动的方式寻找局部最小值点。如果滑动窗口内的中心点△Cj的值小于窗口内其他点的值，则认为这一点是一个波谷点。

[0088] 其中，为了进一步确认波谷点，还包括：设定一个阈值T，当指定点的值低于该指定点前后预设范围内的点的平均值达到阈值T时，判定该指定点为波谷点；

[0089] 判断指定点是否为波谷点的公式为：

[0090]

[0091] 式中，IsConfirmedValley(j)表示判断指定点j是否为波谷点，w为设定滑动窗口大小，通常为奇数，保证窗口有一个确定的中心点；△Ck为在一个滑动窗口内的第k个信号差值点。

[0092] 波谷点的出现点代表了信号经过的室分天线位置，因为波谷点通常代表着在该位置处信号经历了相对较大的衰减。一旦检测到波谷点，系统便可以根据波谷点出现的具体位置判断移动终端经过的室分天线位置，从而辅助实现定位。

[0093] 在一种可能的实施例中，利用室分天线辅助定位技术，结合可穿戴设备，实时监测地下环境中人员的健康状况，如心率、血压等指标。一旦检测到异常，系统可自动发送紧急定位信号，快速启动救援行动。

[0094] 在一种可能的实施例中，在地下仓库或复杂的工业环境中，利用该技术实现对物资、设备的精准定位和追踪，优化库存管理，提高物流效率。

[0095] 在一种可能的实施例中，引入机器学习和深度学习算法，对室分天线获取的载噪比数据进行深层次的分析和处理，进一步提升定位的精确度和系统的智能化水平。

[0096] 在一种可能的实施例中，利用室分天线网络，结合环境传感器，实时监测地下环境的空气质量、温湿度等指标，为灾害预警提供数据支持。在VR游戏或模拟训练中，结合室分天线辅助定位技术，提供更加真实和精确的空间定位，增强沉浸感。

[0097] 综上所述，本发明实施例获取指定区域内基站天线的第一载噪比信息，及获取地下室分天线捕获的第二载噪比信息；所述第一载噪比信息和所述第二载噪比信息来源于同一颗卫星；对所述第一载噪比信息和所述第二载噪比信息中的数据进行预处理，所述预处理包括去除极值、差值计算与差值取平均，得到所述第一载噪比信息和所述第二载噪比信息的平均差值；对所述第一载噪比信息和所述第二载噪比信息的平均差值的进行变化趋势分析，变化趋势分析过程中，定义预设大小的滑动窗口，通过预设大小的滑动窗口寻找平均差值的局部最小值，如果滑动窗口内的中心点值小于滑动窗口内非中心点值，判定滑动窗口内的中心点为波谷点，根据波谷点出现的位置判断移动终端经过的室分天线位置。本发明实施例利用现有的基站和室分天线基础设施进行辅助定位，避免了额外的硬件投入和复杂的部署工作，显著降低了系统实施的成本；基于已部署网络的优化和利用，简化了系统的日常维护和升级需求，进一步降低了长期运营成本；通过精细的CNR数据预处理和差值分析，有效提高了信号处理的准确性，从而提升了定位的精度；特别针对地下等复杂环境设计的定位算法，能够有效应对信号衰减和多路径效应，保证了定位结果的准确性和可靠性；可根据实际应用场景灵活调整，易于适应不同环境和需求的变化；可以轻松与其他定位技术(如Wi‑Fi定位、蓝牙定位等)集成，提供更为丰富和精确的定位服务，具有良好的扩展性；提供快速准确的定位信息，能够大幅提升用户在地下等环境中的导航体验；适用于多种复杂环境，如地下停车场、地铁站等，满足不同场景下用户的定位需求，极大地增强了系统的实用价值和用户满意度；在紧急情况下，如地震、火灾等灾害发生时，本发明能够提供准确的定位信息，助力救援人员快速定位受困人员，提升救援效率和安全性。综上所述，本发明不仅提高了地下等特殊环境下的定位精度和可靠性，同时也在成本控制、系统灵活性、用户体验和安全性方面展现出显著优势，具有重要的实际应用价值和广阔的市场前景。

[0098] 需要说明的是，本发明实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本发明实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。

[0099] 需要说明的是，上述对本发明的一些实施例进行了描述。在一些情况下，记载的动作或步骤可以按照不同于上述实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

[0100] 参见图2，基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本发明实施例还提供了一种基于室分天线系统的地下空间载噪比辅助定位装置，包括：

[0101] 载噪比信息获取模块100，用于获取指定区域内基站天线的第一载噪比信息，及获取地下室分天线捕获的第二载噪比信息；所述第一载噪比信息和所述第二载噪比信息来源于同一颗卫星；

[0102] 载噪比数据预处理模块200，用于对所述第一载噪比信息和所述第二载噪比信息中的数据进行预处理，所述预处理包括去除极值、差值计算与差值取平均，得到所述第一载噪比信息和所述第二载噪比信息的平均差值；

[0103] 载噪比辅助定位模块300，用于对所述第一载噪比信息和所述第二载噪比信息的平均差值的进行变化趋势分析，变化趋势分析过程中，定义预设大小的滑动窗口，通过预设大小的滑动窗口寻找平均差值的局部最小值，如果滑动窗口内的中心点值小于滑动窗口内非中心点值，判定滑动窗口内的中心点为波谷点，根据波谷点出现的位置判断移动终端经过的室分天线位置。

[0104] 本实施例中，所述载噪比数据预处理模块200中，去除每组所述第一载噪比信息、所述第二载噪比信息数据中的最大值和最小值；

[0105] 所述载噪比数据预处理模块200中：

[0106] 去除最大值、最小值后的所述第一载噪比信息数据集合 表示为：

[0107]

[0108] 式中， 为基站天线第i次测量的载噪比值；max(CB)为基站天线测量的载噪比值B中的最大值，min(C)为基站天线测量的载噪比值中的最小值；

[0109] 所述载噪比数据预处理模块200中：

[0110] 去除最大值、最小值后的所述第二载噪比信息数据集合 表示为：

[0111]U

[0112] 式中， 为地下室分天线第i次测量的载噪比值，max(C)为地下室分天线测量的U载噪比值中的最大值，min(C)为地下室分天线测量的载噪比值中的最小值。

[0113] 本实施例中，所述载噪比数据预处理模块200中，差值计算的公式为：

[0114]

[0115] 式中，Ci为去除极值后的所述第一载噪比信息和所述第二载噪比信息中的数据差值；

[0116] 所述载噪比数据预处理模块200中，对所述第一载噪比信息和所述第二载噪比信息中的数据进行差值取平均的公式为：

[0117]

[0118] 式中， 为所述第一载噪比信息和所述第二载噪比信息中的数据差值取平均；△Ci为基站天线第i次测量的载噪比值和地下室分天线第i次测量的载噪比值的差值，N为载噪比测量的次数。

[0119] 本实施例中，所述载噪比辅助定位模块300中：

[0120] 对所述第一载噪比信息和所述第二载噪比信息的平均差值的进行变化趋势分析的公式为：

[0121]

[0122] 式中，IsValley(j)表示判断指定点j是否为波谷点；△Cj为当前窗口的中心信号差值点；△Cj‑w/2为当前窗口左侧边缘的信号差值点；△Cj+w/2为当前窗口右侧边缘的信号差值点；

[0123] 所述载噪比辅助定位模块300中，还设定一个阈值T，当指定点的值低于该指定点前后预设范围内的点的平均值达到阈值T时，判定该指定点为波谷点；

[0124] 判断指定点是否为波谷点的公式为：

[0125]

[0126] 式中，IsConfirmedValley(j)表示判断指定点j是否为波谷点，w为设定滑动窗口大小，通常为奇数，保证窗口有一个确定的中心点；△Ck为在一个滑动窗口内的第k个信号差值点。

[0127] 上述实施例的装置用于实现前述任一实施例中相应地一种基于室分天线系统的地下空间载噪比辅助定位方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

[0128] 基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本发明还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程序时实现上任意一实施例所述的基于室分天线系统的地下空间载噪比辅助定位方法。

[0129] 图3示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器410、存储器420、输入/输出接口430、通信接口440和总线450。其中处理器410、存储器420、输入/输出接口430和通信接口440通过总线450实现彼此之间在设备内部的通信连接。

[0130] 处理器410可以采用通用的CPU(Centra l Process i ng Unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(App l i cat ion Specifi c I ntegrated Ci rcu it，ASI C)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。

[0131] 存储器420可以采用ROM(Read On ly Memory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器420可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器420中，并由处理器410来调用执行。

[0132] 输入/输出接口430用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。

[0133] 通信接口440用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、WI FI、蓝牙等)实现通信。

[0134] 总线450包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器410、存储器420、输入/输出接口430和通信接口440)之间传输信息。

[0135] 需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器410、存储器420、输入/输出接口430、通信接口440以及总线450，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。

[0136] 上述实施例的电子设备用于实现前述任一实施例中相应地一种基于室分天线系统的地下空间载噪比辅助定位方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

[0137] 基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本发明还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的一种基于室分天线系统的地下空间载噪比辅助定位方法。

[0138] 本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD‑ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。

[0139] 上述实施例的存储介质存储的计算机指令用于使所述计算机执行如上任一实施例所述的一种基于室分天线系统的地下空间载噪比辅助定位方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

[0140] 所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明的范围被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

[0141] 另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(I C)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

[0142] 尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变形对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

[0143] 本发明实施例旨在涵盖落入要求保护范围之内的所有这样的替换、修改和变形。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。