UWB定位基站布置方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本申请公开了一种UWB定位基站布置方法、装置、设备及存储介质。该方法包括：获取UWB定位区域的区域形态特征，其包括：用于划分UWB定位区域的多个线段；基于多个线段，对UWB定位区域进行离散化处理，得到UWB定位区域内的所有采样单元；基于所有采样单元和用于布置UWB定位基站的设定优化模型，生成UWB定位基站的基站布置方案；可以针对UWB定位区域内的采样单元，采用设定优化模型自动生成UWB定位基站的基站布置方案，能够最大程度减小信号覆盖盲区和信号覆盖冗余，保障全局定位精度，且安装的定位基站数目最小化，有效控制建设成本。有效控制建设成本。有效控制建设成本。

【技术实现步骤摘要】
UWB定位基站布置方法、装置、设备及存储介质


[0001]本申请涉及无线通信领域，尤其涉及一种UWB（Ultra Wide Band，超宽带）定位基站布置方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]基于UWB的精确定位技术是利用定位标签与定位基站之间发射和接收脉冲信号，根据脉冲信号的发射时间、到达时间及脉冲信号传播速度等计算定位标签与定位基站的距离或距离差，进而获得定位标签的精确位置数据。
[0003]基于UWB的精确定位技术是当前在没有卫星信号场景下的主要精确定位方法，影响UWB定位精度的因素包括信号遮挡、多径效应、非视距传播、信号干扰、定位基站数量和定位基站位置等，因此，对于边界形态复杂的精确定位区域，定位基站的安装数量及安装位置选址将直接影响精确定位的信号覆盖率和定位精度。定位基站安装数量不足或安装位置选址不合理时，将导致信号覆盖率低和定位精度不足等问题，定位基站安装数量过多则必然导致建设成本增加，同时基站之间信号防干扰管理也将更复杂。
[0004]目前定位基站的安装数量及安装位置选址是由人工根据经验制定，具有较大的随机性和不确定性，复杂形态定位区域中常存在信号覆盖盲区、信号覆盖冗余或局部区域定位精度不高等问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请实施例提供了一种UWB定位基站布置方法、装置、设备及存储介质，旨在有效减小信号覆盖盲区和信号覆盖冗余的同时，保障全局定位精度且节约成本。
[0006]本申请实施例的技术方案是这样实现的：第一方面，本申请实施例提供了一种UWB定位基站布置方法，包括：获取UWB定位区域的区域形态特征，所述区域形态特征包括：用于划分所述UWB定位区域的多个线段；基于所述多个线段，对所述UWB定位区域进行离散化处理，得到所述UWB定位区域内的所有采样单元；基于所述所有采样单元和用于布置UWB定位基站的设定优化模型，生成UWB定位基站的基站布置方案；其中，所述设定优化模型以所述UWB定位基站的安装数量最小为优化目标；所述设定优化模型的决策变量包括：各所述采样单元是否作为UWB定位基站的安装位置的第一变量、以及各采样单元的定位基站安装位置选址可行方案是否作为最终方案的第二变量；所述基站布置方案包括：UWB定位基站的安装数量和安装位置。
[0007]在一些实施例中，所述设定优化模型如下所示：
[0008]其中，s.t.表示约束规则，i为采样单元的索引，j为定位基站安装位置选址可行方案的索引，表示采样单元i对应的所述第一变量，若=1，则表示采样单元i作为UWB定位基站的安装位置，若=0，则表示采样单元i不作为UWB定位基站的安装位置，为采样单元的集合，为采样单元i的定位基站安装位置选址可行方案的集合，表示采样单元i对应的所述第二变量，若=1，则表示采样单元i对应的第j个定位基站安装位置选址可行方案作为最终方案，若=0，则表示采样单元i对应的第j个定位基站安装位置选址可行方案不作为最终方案，表示采样单元i对应的第j个定位基站安装位置选址可行方案中主线区域内的采样单元的集合，表示采样单元i对应的第j个定位基站安装位置选址可行方案中非主线区域内的采样单元的集合，n为所述UWB定位区域内采样单元的总数，m为设定的信号覆盖率。
[0009]在一些实施例中，采样单元i的定位基站安装位置选址可行方案构建如下：以采样单元i的设定位置为圆心，以UWB定位基站的有效测距范围为半径构建待搜索范围；在所述待搜索范围内，基于设定的选址精度和设定的方位角偏差阈值，搜索与采样单元i之间不存在信号遮挡的所有其他采样单元，形成采样单元i的定位基站安装位置选址可行方案；其中，所述设定的选址精度表示搜索的距离步长，所述设定的方位角偏差阈值基于所述选址精度和所述有效测距范围确定。
[0010]在一些实施例中，所述主线区域为针对所述圆心，基于所述设定的选址精度和所述设定的方位角偏差阈值构建的直线，其中，所述直线与所述圆心的距离为所述设定的选址精度的整数倍，所述直线的垂线与所述圆心之间的方位角为所述设定的方位角偏差阈值的整数倍。
[0011]在一些实施例中，所述基于所述多个线段，对所述UWB定位区域进行离散化处理，
得到所述UWB定位区域内的所有采样单元，包括：对所述UWB定位区域基于所述设定的选址精度构建网格阵列；对所述网格阵列基于表示定位区域边界的第一线段和表示禁区的第二线段，提取位于所述定位区域边界之内且位于所述禁区之外的区域对应的网格，构成采样单元的集合。
[0012]第二方面，本申请实施例提供了一种UWB定位基站布置装置，包括：获取模块，用于获取UWB定位区域的区域形态特征，所述区域形态特征包括：用于划分所述UWB定位区域的多个线段；离散化模块，用于基于所述多个线段，对所述UWB定位区域进行离散化处理，得到所述UWB定位区域内的所有采样单元；布置方案生成模块，用于基于所述所有采样单元和用于布置UWB定位基站的设定优化模型，生成UWB定位基站的基站布置方案；其中，所述设定优化模型以所述UWB定位基站的安装数量最小为优化目标；所述设定优化模型的决策变量包括：各所述采样单元是否作为UWB定位基站的安装位置的第一变量、以及各采样单元的定位基站安装位置选址可行方案是否作为最终方案的第二变量；所述基站布置方案包括：UWB定位基站的安装数量和安装位置。
[0013]第三方面，本申请实施例提供了一种UWB定位基站布置设备，包括：处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器，其中，所述处理器，用于运行计算机程序时，执行本申请实施例第一方面所述方法的步骤。
[0014]第四方面，本申请实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现本申请实施例第一方面所述方法的步骤。
[0015]本申请实施例提供的技术方案，获取UWB定位区域的区域形态特征，区域形态特征包括：用于划分UWB定位区域的多个线段；基于多个线段，对UWB定位区域进行离散化处理，得到UWB定位区域内的所有采样单元；基于所有采样单元和用于布置UWB定位基站的设定优化模型，生成UWB定位基站的基站布置方案；其中，设定优化模型以UWB定位基站的安装数量最小为优化目标；设定优化模型的决策变量包括：各采样单元是否作为UWB定位基站的安装位置的第一变量、以及各采样单元的定位基站安装位置选址可行方案是否作为最终方案的第二变量；基站布置方案包括：UWB定位基站的安装数量和安装位置。如此，可以针对UWB定位区域内的采样单元，采用设定优化模型自动生成该UWB定位区域的UWB定位基站的基站布置方案，能够最大程度减小信号覆盖盲区和信号覆盖冗余，保障全局定位精度，且安装的定位基站数目最小化，有效控制建设成本。
附图说明
[0016]图1为本申请实施例UWB定位基站布置方法的流程示意图；图2为本申请应用示例中UWB定位区域的划分示意图；图3为图2所示的UWB定位区域离散化的原理示意图；图4为本申请应用示例中的主线区域的示意图；图5为本申请本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超宽带UWB定位基站布置方法，其特征在于，包括：获取UWB定位区域的区域形态特征，所述区域形态特征包括：用于划分所述UWB定位区域的多个线段；基于所述多个线段，对所述UWB定位区域进行离散化处理，得到所述UWB定位区域内的所有采样单元；基于所述所有采样单元和用于布置UWB定位基站的设定优化模型，生成UWB定位基站的基站布置方案；其中，所述设定优化模型以所述UWB定位基站的安装数量最小为优化目标；所述设定优化模型的决策变量包括：各所述采样单元是否作为UWB定位基站的安装位置的第一变量、以及各采样单元的定位基站安装位置选址可行方案是否作为最终方案的第二变量；所述基站布置方案包括：UWB定位基站的安装数量和安装位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设定优化模型如下所示：；其中，s.t.表示约束规则，i为采样单元的索引，j为定位基站安装位置选址可行方案的索引，表示采样单元i对应的所述第一变量，若=1，则表示采样单元i作为UWB定位基站的安装位置，若=0，则表示采样单元i不作为UWB定位基站的安装位置，为采样单元的集合，为采样单元i的定位基站安装位置选址可行方案的集合，表示采样单元i对应的所述第二变量，若=1，则表示采样单元i对应的第j个定位基站安装位置选址可行方案作为最终方案，若=0，则表示采样单元i对应的第j个定位基站安装位置选址可行方案不作为最终方案，表示采样单元i对应的第j个定位基站安装位置选址可行方案中主线区域内的采样单元的集合，表示采样单元i对应的第j个定位基站安装位置选址可行方案中非主线区域内的采样单元的集合，n为所述UWB定位区域内采样单元的总数，m为设定的信号覆盖率。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采样单元i的定位基站安装位置选址可行方案构建如下：
以采样单元i的设定位置为圆心，以UWB定位基站的有效测距范围为半径构建待搜索范围；在所述待搜索范围内，基于设定的选址精度和设定的方位角偏差阈值，搜索与采样单元i之间不存在信号遮挡的所有其他采样单元，形成采样单元i的定位基站安装位...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金玲，陈鑫，王李管，毕林，
申请(专利权)人：长沙迪迈数码科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：