本发明专利技术提出了一种基于UWB定位系统的地图增强锚点选择定位方法。该方法将定位区域划分为多个定位子区域，在定位子区域设置多个定位基站。其中定位子区域内无任何影响UWB通信的遮挡物。当人员佩戴定位标签进入定位区域内，定位标签通过与定位基站进行UWB通信的方式计算第一次定位结果，服务器根据第一次定位结果选择定位标签所在定位子区域，根据定位子区域内定位基站的测量数据计算最终的定位结果。由于UWB通信过程中经过遮挡物会影响UWB测量距离的精度，且UWB定位系统无法得知UWB通信信号在通信过程中是否受到过遮挡物影响，本发明专利技术提出的方法大大提高了UWB定位系统的定位精度，并提高了UWB定位系统对环境的适应性。并提高了UWB定位系统对环境的适应性。并提高了UWB定位系统对环境的适应性。
【技术实现步骤摘要】
一种基于UWB定位系统的地图增强锚点选择定位方法
[0001]本专利技术设计定位
，特别涉及一种基于UWB定位系统的地图增强锚点选择定位方法。
技术介绍
[0002]UWB通信方式具有极高的带宽，采用纳秒级别的脉冲信号进行通信，具有极高的时间分辨率。UWB定位系统，能实现厘米级别精度的定位，相较于其他室内定位方式具有高精度的优点。
[0003]现有UWB定位系统已实现单区域或多区域定位。单区域UWB定位系统通常设置4个定位基站，定位标签与定位基站通过UWB通信方式进行距离测量，并计算定位标签定位结果。多区域UWB定位系统设置多个定位基站，定位标签与定位基站通过UWB通信方式进行距离测量，定位标签可以与获得信号覆盖范围内的全部定位基站距离信息，最终计算定位标签定位结果。
[0004]UWB信号在遇到遮挡物(如实体墙，钢板)时会产生严重的衰减，会产生严重的测距误差，会大大降低UWB测距的精度。定位标签由于通过广播的方式进行测距，且测量过程中无法判断部分是否遇到遮挡物，因此定位测量数据中可能会出现未知的不准确的测量数据，最后降低定位结果的精度。
[0005]为解决以上问题，提出一种基于地图增强锚点选择的UWB定位方法，提高定位结果的精度。
技术实现思路
[0006]本专利技术为了克服因环境遮挡定位测量数据中可能会出现未知的不准确测量数据，降低定位结果的精度的问题，提高定位结果的精度，提出一种基于地图增强锚点选择的UWB定位方法。
[0007]本专利技术提供的定位方法基于一种UWB定位系统，包括定位标签、定位基站、协调器以及服务器；
[0008]所述定位标签与所述定位基站通过UWB通信方式完成通信以及定位测量，所述定位基站与所述协调器间使用ZigBee通信方式进行数据传输，所述协调器与所述服务器间通过RS422通信方式进行数据传输。
[0009]所述定位标签为定位系统的定位目标，若应用于人员定位，可由人员佩戴定位标签，定位系统可得出定位标签的定位结果。
[0010]所述定位基站配合定位标签完成定位数据的测量，设置于定位区域内，其真实坐标需要事先测量，用于定位结果的计算。
[0011]所述协调器用于收集定位系统测量的定位数据，定位基站完成与定位标签的距离测量后将测量数据发送至协调器，协调器接收定位基站发送的测量数据后转发至服务器。
[0012]所述服务器用于接收协调器收集的定位数据，最后计算定位结果。
[0013]其中定位系统通过布置已知坐标的UWB定位基站，需要定位的人员或者设备携带定位标签。定位标签按照一定的频率发射信号，通过测量信号空气中传播的时间，和已知位置的基站进行测距。定位系统计算以各定位基站为球心、以测得距离为半径的空心球体的交点，此交点即为定位标签的实际位置。
[0014]本专利技术提供了一种基于地图增强锚点选择的UWB定位方法，具体步骤如下。
[0015]步骤1：将定位区域划分为若干个定位子区域，在每个定位子区域设置多个定位基站。记录定位子区域分组情况、定位基站真实坐标，将记录数据存储于服务器中。
[0016]步骤2：定位标签进入定位区域，定位标签通过UWB通信方式向定位基站广播发起测距请求，经过距离测量后，在发起测距请求的定位标签信号覆盖范围内的定位基站获得与发起测距请求的定位标签的距离。
[0017]步骤3：定位基站将步骤2中测量的距离测量结果数据通过数据包的形式发送至协调器。数据包内包括起测距请求的定位标签地址、测距结果对应的定位基站地址、定位标签发起定位测量请求的序号、定位标签与定位基站的距离测量数据。
[0018]步骤4：协调器接收步骤3中定位基站发送的距离测量结果数据，将测距结果数据发送至服务器。
[0019]步骤5：服务器接收步骤4中协调器发送的距离测量结果数据。
[0020]步骤6：服务器按照定位标签的编号将步骤5中接收到的距离测量结果数据存储与数据库中。每个测距结果数据包内包含定位标签发起定位测量请求的序号，此序号可用于区分出每一轮测距结果数据包，若服务器接收的测距结果数据包中测量序号与上一次不同，则判断为新一轮测量的测距结果数据包。若其中一个定位标签对应的距离测量结果数量大于4个，计算该定位标签的定位结果。
[0021]步骤7：步骤6中服务器内接收到的某一定位标签的全部距离测量结果数据{(s1,d1),(s2,d2),(s3,d3),(s4,d4)
…
}，其中s1、s2、s3...为定位基站的序号，d1、d2、d3...为定位标签距离定位基站的距离。服务器对接收到的多个距离测量结果数据进行排序，在接收的测距结果数据中选取距离最近的4组距离测量数据(s1,d1),(s2,d2),(s3,d3),(s4,d4)，计算第一次定位计算结果(x1,y1)。
[0022]步骤8：服务器根据第一次定位计算结果(x1,y1)在服务器内存储的定位区域划分规则内查询对应的子区域，并找到子区域对应的定位基站S1、S2、S3、S4。
[0023]步骤9：服务器在全部测距结果数据中选择子区域对应的定位基站S1、S2、S3、S4对应的测距结果数据(S1,D1),(S2,D2),(S3,D3),(S4,D4)，计算第二次定位计算结果(X1,Y1)，即最后的定位结果。
[0024]其中步骤1中子区域的划分方法为：
[0025]若定位区域内存在遮挡物影响UWB信号传输，将定位区域划分为若干个子区域。定位标签在子区域内向子区域内任意定位基站发送信号时，不会因为遮挡物导致信号产生过大的衰减以至于影响UWB测距结果的精度。
[0026]定位区域过大，定位标签在定位区域的部分区域内不能与全部定位基站完成通信，将定位区域划分为若干个子区域，保证定位标签在子区域的任意位置时UWB信号能覆盖整个定位子区域。
[0027]其中步骤1中子区域的存储方法为：
[0028]子区域的划分情况存储于服务器中，每个定位子区域记录数据为：定位子区域编号、定位子区域坐标范围{(x1,x2),(y1,y2)}(x1为子区域x坐标最小值，x2为子区域x坐标最大值，y1为子区域y坐标最小值,y2为子区域y坐标最大值)、定位子区域内定位基站的编号(s1,s2,s3,s4)。
[0029]其中步骤1中定位基站的布置方法为：
[0030]为保证定位信号不会在传输过程中受到遮挡物影响，每个定位子区域在划分时尽可能划分为矩形，每个定位子区域内设置4个定位基站，定位基站设置于定位子区域四个角。
[0031]若定位区域中有部分区域无法划分为矩形，此种情况下将区域扩展为矩形，在扩充前的真实定位子区域边缘设置四个定位基站。
[0032]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0033]本专利技术所提出的定位方法，基于地图增强锚点选择的方法，利用在定位区域中划分的定位子区域，根据定位标签的估计位置选择合适的定位基站，确保测量数据的准确性。该方法解决了U本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于UWB定位系统的地图增强锚点选择定位方法，所述UWB定位系统包括定位标签、定位基站、协调器以及服务器；所述定位标签与所述定位基站通过UWB通信方式完成通信以及定位测量，所述定位基站与所述协调器间使用ZigBee通信方式进行数据传输，所述协调器与所述服务器间通过RS422通信方式进行数据传输；所述定位标签为定位系统的定位目标，若应用于人员定位，可由人员佩戴定位标签，定位系统可得出定位标签的定位结果；所述定位基站配合定位标签完成定位数据的测量，设置于定位区域内，其真实坐标需要事先测量，用于定位结果的计算；所述协调器用于收集定位系统测量的定位数据，定位基站完成与定位标签的距离测量后将测量数据发送至协调器，协调器接收定位基站发送的测量数据后转发至服务器；所述服务器用于接收协调器收集的定位数据，最后计算定位结果；其中，定位系统通过布置已知坐标的UWB定位基站，需要定位的人员或者设备携带定位标签；定位标签按照一定的频率发射信号，通过测量信号空气中传播的时间，和已知位置的基站进行测距；定位系统计算以各定位基站为球心、以测得距离为半径的空心球体的交点，此交点即为定位标签的实际位置；所述地图增强锚点选择定位方法，包括以下步骤：步骤1：将定位区域划分为若干个定位子区域，在每个定位子区域设置多个定位基站；记录定位子区域分组情况、定位基站真实坐标，将记录数据存储于服务器中；步骤2：定位标签进入定位区域，定位标签通过UWB通信方式向定位基站广播发起测距请求，经过距离测量后，在发起测距请求的定位标签信号覆盖范围内的定位基站获得与发起测距请求的定位标签的距离；步骤3：定位基站将步骤2中测量的距离测量结果数据通过数据包的形式发送至协调器；数据包内包括起测距请求的定位标签地址、测距结果对应的定位基站地址、定位标签发起定位测量请求的序号、定位标签与定位基站的距离测量数据；步骤4：协调器接收步骤3中定位基站发送的距离测量结果数据，将测距结果数据发送至服务器；步骤5：服务器接收步骤4中协调器发送的距离测量结果数据；步骤6：服务器按照定位标签的编号将步骤5中接收到的距离测量结果数据存储与数据库中；每个测距结果数...
【专利技术属性】
技术研发人员：王克浩，马国桐，刘克中，曾旭明，曹辉，李昌振，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
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