一种多基站的自标定方法技术

本发明专利技术公开了一种多基站的自标定方法。该方法包括：建立三维坐标系，设定待标定的基站在所述坐标系中的坐标：其中，有至少三个基站在同一平面上，所述平面上一个基站为原点基站，所述原点基站与所述平面上另一基站的连线为第一坐标轴，第二坐标轴垂直所述平面，第三坐标轴垂直于所述第一坐标轴且在所述平面内；根据测得的各基站之间的距离，解算出每个基站的所述坐标。本发明专利技术利用基站的位置关系建立三维坐标系，通过基站间的距离和几何关系求解出各基站的坐标，多个基站可以同时标定出坐标，且适用于多种无线定位系统中。

A self calibration method of multi base station

【技术实现步骤摘要】
一种多基站的自标定方法
本专利技术涉及定位
，尤其涉及一种多基站的自标定方法。
技术介绍
目前，基于位置服务的定位技术均需要知道基站的准确坐标，通常情况下，工作人员用全站仪或者其他设备来标定基站的坐标。人工标定基站坐标存在以下不足：不方便，借助的测量仪器通常贵而且重，操作起来麻烦；由于天线的等效位置未知，仪器标定存在较大误差。而自动标定技术，目前普遍应用以下两种办法：一是借助重复测距得三边长度，然后用三角形原理求坐标；该方法原理简单，但存在扩展性差；二是限定基站按几何图形分布，通过解几何图形解基站坐标，但是因为现实中基站不规则，难满足实际用途。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种多基站的自标定方法，能够同时求解多个基站的坐标。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种多基站的自标定方法，包括：建立三维坐标系，设定待标定的基站在所述坐标系中的坐标：其中，有至少三个基站在同一平面上，所述平面上一个基站为原点基站，所述原点基站与所述平面上另一基站的连线为第一坐标轴，第二坐标轴垂直所述平面，第三坐标轴垂直于所述第一坐标轴且在所述平面内；根据测得的各基站之间的距离，解算出每个基站的所述坐标。进一步的，解算出每个基站的所述坐标之后，还包括：以所述原点基站为标签，其他基站对所述原点基站进行定位，获得所述原点基站的标签坐标；判断所述标签坐标与原点坐标的误差是否超过评估阈值，是则对所述其他基站的坐标进行修正。其中，判断所述标签坐标与原点坐标的误差是否超过评估阈值，包括：计算所述标签坐标与原点坐标的距离，判断所述距离是否超过评估阈值。其中，对所述其他基站的坐标进行修正，包括：获取各基站之间的新距离；根据所述新距离和解算出的每个基站的所述坐标，计算其他基站的所述坐标的修正值；通过所述修正值修正所述其他基站的坐标。其中，根据所述新距离和解算出的每个基站的所述坐标，计算其他基站的所述坐标的修正值，包括：根据每两个基站之间的所述新距离和所述两个基站的修正后的坐标建立多元方程组，通过迭代法求解所述多元方程组，获得所述修正值；其中，每个基站的所述坐标与所述修正值的和为修正后的坐标。其中，根据测得的各基站之间的距离，解算出每个基站的所述坐标，包括：根据每两个基站之间的所述距离和设定的所述两个基站的坐标建立多元方程组，通过迭代法求解所述多元方程组，获得每个基站的所述坐标。其中，通过迭代法求解所述多元方程组，包括：预设迭代条件，通过求解雅可比矩阵，求解所述多元方程组。所述迭代条件包括迭代初值、迭代终止条件和迭代次数。其中，以所述原点基站为标签，其他基站对所述原点基站进行定位，获得所述原点基站的标签坐标，包括：以所述原点基站为标签，采用无线定位技术，通过至少三个其他基站对所述原点基站进行定位，获得所述原点基站的标签坐标。进一步的，所述平面为水平面，所述第二坐标轴表示基站的高度。本专利技术的有益效果为：利用基站的位置关系建立三维坐标系，通过基站间的距离和几何关系求解出各基站的坐标，多个基站可以同时标定出坐标，且适用于多种无线定位系统中。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的多基站的自标定方法的流程图；图2是本专利技术实施例一中多个基站的位置示意图；图3是本专利技术实施例二提供的多基站的自标定方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。实施例一本实施例提供一种多基站的自标定方法，用于对基站进行位置标定的情形，能够同时对多个基站求解位置坐标。如图1所示，所述自标定方法包括如下步骤：S11，建立三维坐标系，设定待标定的基站在所述坐标系中的坐标。多个待标定的基站中，有至少三个基站在同一平面上，以所述平面上一个基站为原点基站，所述原点基站与所述平面上另一基站的连线为第一坐标轴，第二坐标轴垂直所述平面，第三坐标轴垂直于所述第一坐标轴且在所述平面内。如图2所示，在所述坐标系中，基站1-3在同一平面上，基站1为原点基站，坐标为(0,0,0)，基站1与基站2的连线为第一坐标轴Y，基站2的坐标为(0,y2,0)，基站3的坐标为(x3,y3,0)，基站4的坐标为(x4,y4,z4)，非同一平面上的基站N的坐标为(xn,yn,zn)，以此类推；第二坐标轴Z垂直所述平面，第三坐标轴X垂直于所述第一坐标轴Y且在所述平面内。为更好的表示基站的空间位置，所述三维坐标系为三维直角坐标系，第三坐标轴X在所述平面内，且同时垂直于所述第一坐标轴Y和第二坐标轴Z，取所述平面为水平面，用所述第二坐标轴Z表示基站的高度。S12，根据测得的各基站之间的距离，解算出每个基站的所述坐标。对于基站A(xa,ya,za)和基站B(xa,ya,za)，通过多次测定取平均值获得两个基站之间的距离ha-b，测距方法采用现有技术，则有a,b∈[1,M],a≠b，M为基站的数量。同理，对于待标定的多个基站，根据每两个基站之间的所述距离和设定的所述两个基站的坐标建立如上方程，联立为多元方程组，将原点基站等各基站的坐标值代入方程，通过迭代法求解所述多元方程组，获得每个基站的所述坐标。其中，通过迭代法求解所述多元方程组，包括：预设迭代条件，通过求解雅可比矩阵，求解所述多元方程组。所述迭代条件包括迭代初值、迭代终止条件和迭代次数。具体为：采用常用多元解算算法进行解算，通过求解雅克比矩阵J，在给定初始迭代初值(x0,y0,z0)条件下，给定迭代终止条件，迭代总次数，前后迭代坐标校正值间隔，进行迭代求解。具体求解方式为：其中ΔXk为第k次迭代的校正值，迭代更新过程Xk＝ΔXk+Xk-1，X＝[x1,y1,z1,…,xi,yi,zi,…,xM,yM,zM]T。采用迭代算法解算多元方程组，计算速度快，如果出现无解情况，可以通过拟合产生最优解；而雅可比矩阵是迭代算法里最快的迭代方式。本实施例利用基站的位置关系建立三维坐标系，通过基站间的距离和几何关系建立方程组，采用迭代算法求解出各基站的坐标，可以同时求解多个基站的坐标；并且，该方法可广泛应用于多种无线定位系统中，包括但不限于UWB、激光、红外、蓝牙等无线定位方式。实施例二本实施例在上述实施例的基础上，对解算出的坐标进行验证，通过其他基站对原点基站进行定位，根据定位误差判断上述实施例解算出的坐标是否符合精度要求，并且进行精度修正。在上述实施例的基础上，解算出每个基站的所述坐标之后，还包括：S21，以所述原点基站为标签，其他基站对所述原点基站进行定位，获得所述原点基站的标签坐标。以所述原点基站为标签，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多基站的自标定方法，其特征在于，包括：/n建立三维坐标系，设定待标定的基站在所述坐标系中的坐标：/n其中，有至少三个基站在同一平面上，所述平面上一个基站为原点基站，所述原点基站与所述平面上另一基站的连线为第一坐标轴，第二坐标轴垂直所述平面，第三坐标轴垂直于所述第一坐标轴且在所述平面内；/n根据测得的各基站之间的距离，解算出每个基站的所述坐标。/n

【技术特征摘要】
1.一种多基站的自标定方法，其特征在于，包括：
建立三维坐标系，设定待标定的基站在所述坐标系中的坐标：
其中，有至少三个基站在同一平面上，所述平面上一个基站为原点基站，所述原点基站与所述平面上另一基站的连线为第一坐标轴，第二坐标轴垂直所述平面，第三坐标轴垂直于所述第一坐标轴且在所述平面内；
根据测得的各基站之间的距离，解算出每个基站的所述坐标。


2.根据权利要求1所述的自标定方法，其特征在于，解算出每个基站的所述坐标之后，还包括：
以所述原点基站为标签，其他基站对所述原点基站进行定位，获得所述原点基站的标签坐标；
判断所述标签坐标与原点坐标的误差是否超过评估阈值，是则对所述其他基站的坐标进行修正。


3.根据权利要求2所述的自标定方法，其特征在于，判断所述标签坐标与原点坐标的误差是否超过评估阈值，包括：
计算所述标签坐标与原点坐标的距离，判断所述距离是否超过评估阈值。


4.根据权利要求2所述的自标定方法，其特征在于，对所述其他基站的坐标进行修正，包括：
获取各基站之间的新距离；
根据所述新距离和解算出的每个基站的所述坐标，计算其他基站的所述坐标的修正值；
通过所述修正值修正所述其他基站的坐标。


5.根据权利要求4所述的自标定方法，其特征在于，根据所述新距离和解算出的每...

【专利技术属性】
技术研发人员：王荣华，刘玉平，郑梦含，陈凌伟，
申请(专利权)人：广东博智林机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44