一种多基站空间定位方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种多基站空间定位方法和系统，所述方法包括以下步骤：S1、分别测得空间中每两个基站的相对位置；S2、建立空间坐标系，得到空间中每个基站在空间坐标系中的坐标；S3、根据待定位设备在空间中某个基站坐标系中的坐标，得到待定位设备在空间中任一基站坐标系中的坐标及空间坐标系中的绝对坐标。通过对空间中各个基站进行组网，达到应用于多个目标、大范围的应用目的。

Multi base station space positioning method and system

The invention provides a multi base station space positioning method and system, wherein the method comprises the following steps: S1, the relative position were measured every two base station space; S2, establishing spatial coordinates, coordinate in the spatial coordinates of each base station space; S3, according to the coordinates positioning equipment in space a base station coordinates, coordinate to get the absolute positioning equipment in space any base station coordinates and the spatial coordinates of the. Through the networking of each base station in space, it can be applied to many targets and a wide range of applications.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及空间定位
，更具体地，涉及一种多基站空间定位方法和系统。
技术介绍
随着信息技术与无线通信技术的发展与普及，人们对定位和导航的需求日益增大。全球定位系统(GPS)是目前应用最为广泛的定位技术，能够满足人们在室外定位的需求。但是当GPS接收机在室内工作时，信号强度受建筑物的影响而大大降低，接收机无法进行定位。为了实现室内定位，相关方案例如通过室内全球定位系统(GPS，GlobalPositioningSystem)、红外线、蓝牙定位、WIFI定位、RFID(RadioFrequencyIdentification，射频识别)定位、双目定位等技术进行定位感知。然而，相关室内定位方案的成本较高、设备配置复杂且定位精度不足，无法满足人们在虚拟现实交互、增强现实交互、室内机器人导航等方面的需求。且在一些大空间的范围内，进行定位，尤其是多目标的定位尤其困难。
技术实现思路
本专利技术提供一种解决上述问题的多基站空间定位方法和系统，通过对空间中的定位基站进行组网，达到应用于多个目标、大范围的应用目的。根据本专利技术的一个方面，提供一种多基站空间定位方法，包括以下步骤：S1、分别测得空间中每两个基站的相对位置；S2、建立空间坐标系，得到空间中每个基站在空间坐标系中的坐标；S3、根据待定位设备在空间中某个基站坐标系中的坐标，得到待定位设备在空间中任一基站坐标系中的坐标及空间坐标系中的绝对坐标。作为优选的，所述步骤S1具体包括：S11、分别测得同一待定位设备分别在相邻两个基站坐标系中的坐标；S12、通过坐标转换得到其中一个基站坐标系与另一个基站坐标系的转换关系；S13、重复步骤S11至S12，得到空间中每相邻两个坐标系的相对位置。作为优选的，所述空间中多个定位基站对应的基站坐标系各轴方向相同，通过平移计算得到空间中每两个基站坐标系的相对位置。作为优选的，所述空间中各个基站之间的坐标系互相有倾角时，空间坐标系中待定位设备在两个基站中的坐标分别为(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)，两个基站相对于大地坐标系的倾角分别为(α1，β1，γ1)和(α2，β2，γ2)，则可求得其中一个基站相对于另一个基站基站的旋转角(α,β,γ)＝(α2-α1,β2-β1,γ2-γ1)，则一个基站相对于另一个基站的坐标(x0,y0,z0)可由下式求得：(x0,y0,z0)T＝(x1,y1,z1)T-R(α，β，γ)*(x2,y2,z2)T作为优选的，所述测得同一待定位设备在相邻两个基站坐标系中的坐标的方法具体包括：通过超声波测距方法测得待测点到基站坐标系坐标原点的距离；通过旋转平面激光扫描测角方法，分别测得待测点与基站坐标系中两条坐标轴的垂直线与所述两条坐标轴组成平面的夹角；计算得出待测点在基站坐标系中的坐标。作为优选的，所述步骤S2中，以空间中其中一个基站为坐标原点，建立空间坐标系，所述空间坐标系与该基站坐标系重合。一种多基站空间定位系统，包括至少两个用于发送定位信号的定位基站和至少一个接收定位信号的待定位设备，所述每个定位基站都设有基站坐标系，所述空间内设有空间坐标系，所述至少两个定位基站在空间中的信号覆盖区域相互重叠且不完全重合。作为优选的，所述定位基站包括两个，所述两个定位基站分别位于空间的前方和后方，定位信号相对发送，信号覆盖空间相互重叠且不完全重合。作为优选的，所述定位基站包括三个，所述三个定位基站中两个位于空间后方、一个位于空间前方，或两个位于空间前方、一个位于空间后方；所述三个基站的定位信号相对发送，信号覆盖区域相互重叠且不完全重合。作为优选的，所述至少两个定位基站，其中一个定位基站为主基站，其余定位基站为从基站，以主基站的基站坐标系作为空间坐标系。本申请提出一种多基站空间定位方法，通过对空间中的各个基站建立基站坐标系，并对整个空间建立空间坐标系，通过计算的到空间中各个基站间的相对位置，进而可以得到一个基站中任一点在其他任一基站坐标系中的坐标和在空间坐标系中的绝对坐标，从而可以实现大空间里的精确定位。附图说明图1为本专利技术实施例的方法流程图；图2是本专利技术实施例中旋转平面激光扫描测角方法示意图；图3是本专利技术实施例2的系统结构框图；图4是本专利技术实施例3的系统结构框图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例1图1示出了一种多基站空间定位方法，包括以下步骤：S1、分别测得空间中每两个基站的相对位置。每个基站都设有各自独立的识别码ID，各个基站间通过识别码ID进行识别和区分；识别码可以为发射的不同频率的超声波、声波、红外光、可见光、频率等标识，也可是对其进行调制的码字设置。各个基站的作用范围可以是规则的球型或扇形，也可以是非规则的形状，每相邻的两个基站作用范围有重叠；测试的方法为多种，本实施例中具体描述两种测试的方法。第一种测试方法：各个基站的坐标系方向不相同时，各个基站可通过相互发送信号知道彼此在空间中的位置和倾角。具体过程为：每个基站上都包含有定位信号接收单元，通过接收其他基站发出的定位信号，计算得到自身相对于其他基站的坐标。每个基站上都包含有倾角测量单元，可测得其自身相对于大地坐标系的倾角。所述空间中各个基站之间的坐标系互相有倾角时，空间坐标系中待定位设备在两个基站中的坐标分别为(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)，两个基站相对于大地坐标系的倾角分别为(α1，β1，γ1)和(α2，β2，γ2)，则可求得其中一个基站相对另一个基站基站的旋转角(α,β,γ)＝(α2-α1,β2-β1,γ2-γ1)，则一个基站相对于另一个基站的坐标(x0,y0,z0)可由下式求得：(x0,y0,z0)T＝(x1,y1,z1)T-R(α，β，γ)*(x2,y2,z2)T以此用该方法，即可得到每相邻两个基站的位置关系。第二种测试方法：各个基站的坐标系方向相同时，通过待定位设备在每两个相邻基站的坐标来推导出这两个相邻基站的位置。具体地步骤包括：S11、分别测得同一待定位设备分别在相邻两个基站坐标系中的坐标；S12、通过坐标转换得到其中一个基站坐标系中任一点的坐标到另一个基站坐标系的转换关系；S13、待测点位置在空间内移动，并重复步骤S11至S12，得到空间中每相邻两个坐标系的相对位置。根据同一待定位设备相对于两个基站的坐标(x1、y1、z1)、(x2、y2、z2)，得到第一基站和第二基站的相对位置关系。因各个基站坐标系的方向统一设置，各个基站坐标系间是平移关系，则通过平移计算得到P2基站的坐标位置相对于P1基站的坐标位置为：(x1-x2,y1-y2,z1-z2)。这两种测试方式中待定位设备坐标的测得可以通过光学+超声波方式，也可以通过全光学信号测量、超声波测量或无线信号测量等方式实现；在本实施例中，采用光学和超声波共同测量待定位设备在第一基站坐标系中的坐标，所述步骤S11具体包括：通过超声波测距方法测得待定位设备到第一基站P1坐标系坐标原点的距离；通过旋转平面激光扫描测角方法，测得待定位设备相对于第一基站P1坐标系的空间角度；通过待定位设备在第一基站P1坐标系中的空间角度以及到第一基站P1坐标系坐标原点的距离，计算得出待测点在第一基站坐标系中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多基站空间定位方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、分别测得空间中每两个基站的相对位置；S2、建立空间坐标系，得到空间中每个基站在空间坐标系中的坐标；S3、根据待定位设备在空间中某个基站坐标系中的坐标，得到待定位设备在空间中任一基站坐标系中的坐标及空间坐标系中的绝对坐标。

【技术特征摘要】
1.一种多基站空间定位方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、分别测得空间中每两个基站的相对位置；S2、建立空间坐标系，得到空间中每个基站在空间坐标系中的坐标；S3、根据待定位设备在空间中某个基站坐标系中的坐标，得到待定位设备在空间中任一基站坐标系中的坐标及空间坐标系中的绝对坐标。2.根据权利要求1所述的多基站空间定位方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：S11、分别测得同一待定位设备分别在相邻两个基站坐标系中的坐标；S12、通过坐标转换得到其中一个基站坐标系与另一个基站坐标系的转换关系；S13、重复步骤S11至S12，得到空间中每相邻两个坐标系的相对位置。3.根据权利要求2所述的多基站空间定位方法，其特征在于，所述空间中多个定位基站对应的基站坐标系各轴方向相同，通过平移计算得到空间中每两个基站坐标系的相对位置。4.根据权利要求1所述的多基站空间定位方法，其特征在于，所述空间中各个基站之间的坐标系互相有倾角时，空间坐标系中待定位设备在两个基站中的坐标分别为(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)，两个基站相对于大地坐标系的倾角分别为(α1，β1，γ1)和(α2，β2，γ2)，则可求得其中一个基站相对于另一个基站基站的旋转角(α,β,γ)＝(α2-α1,β2-β1,γ2-γ1)，则一个基站相对于另一个基站的坐标(x0,y0,z0)可由下式求得：(x0,y0,z0)T＝(x1,y1,z1)T-R(α，β，γ)*(x2,y2,z2)TR(α,β,γ)=cos(β)cos(γ)cos(β)sin(γ)-sin(β)sin(α)sin(β)cos(γ)-cos(α)sin(γ)sin(α)sin(β)sin(γ)+cos(β)cos(&...

【专利技术属性】
技术研发人员：张道宁，张佳宁，夏丹峰，
申请(专利权)人：北京凌宇智控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11