基于单测距基站与GPS的电子标签协同定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于单测距基站与GPS的电子标签协同定位方法，所述方法包括以下步骤：将测距基站及GPS接收器置于测距车上，将有源电子标签放置在待定位对象上；在所述测距车行驶过程中，由所述测距基站实时获所述测距基站与所述有源电子标签的距离数据，同时所述GPS接收器获取所述测距基站的GPS定位数据；将获取的所述距离数据及GPS定位数据传送到定位处理中心；所述定位处理中心对所述距离数据及GPS定位数据根据预设程序进行处理，解算出所述有源电子标签的位置坐标，即所述待定位对象的位置坐标。本发明专利技术不仅可以实现单测距基站移动定位，而且对室外复杂环境也有很强的适应能力，是一种新型的室外位置感知的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及定位方法
，特别是指基于单测距基站与GPS的电子标签协同定位方法。
技术介绍
近年来，随着物联网技术的迅猛发展，作为核心技术之一的电子标签(也称射频识别标签或RFID标签)定位技术也越来越受到各方面的关注。电子标签按照其是否需要供电，目前主要分为有源和无源两种。相比有源电子标签，无源电子标签在感应距离以及适应载体运动速度方面受到很大的局限如有源电子标签感应距离通常达上百米，而一般无源电子标签感应距离只在10米以下，很难利用无源电子标签获取载体位置信息。然而，即使使用有源电子标签进行定位，由于其信号强度受环境的影响很大，室外定位的准确性很难保证。而且，目前的有源电子标签定位通常是采用多个测距基站联合定位的方式。多测距基站联合定位方式如图I所示。其定位原理为多个感应基站的位置是已知的，这些感应基站分别获取有源电子标签的距离信息(即标签到基站的距离)，控制中心以这些距离和已知位置为参数利用多点定位原理，就能计算标签的位置了。多测距基站联合定位方式在室内，或者一个小区域很好实现。在室外，特别在一个大区域，如整个城市，需要布置大量的感应基站来覆盖整个区域，不但费用很高，而且计算过程也会更复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于单测距基站与GPS的电子标签协同定位方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下基于单测距基站与GPS的电子标签协同定位方法，包括以下步骤将测距基站及GPS接收器置于测距车上，将有源电子标签放置在待定位对象上；在所述测距车行驶过程中，由所述测距基站实时获所述测距基站与所述有源电子标签的距离数据，同时所述GPS接收器获取所述测距基站的GPS定位数据；将获取的所述距离数据及GPS定位数据传送到定位处理中心；所述定位处理中心对所述距离数据及GPS定位数据根据预设程序进行处理，解算出所述有源电子标签的位置，即所述待定位对象的位置。所述定位处理中心对所述距离数据及GPS定位数据根据预设程序进行处理的步骤包括利用所述距离数据及GPS定位数据，获取解算用距离数据及定位数据；根据有源电子标签ID号，将所述距离数据分发到对应待定位对象；根据所述距离数据及对应的定位数据，运用三角定位原理，解算待定位对象位置坐标。、所述的利用所述距离数据及GPS定位数据，获取解算用距离数据及定位数据的步骤是剔除所述距离数据中的异常数据；剔除所述GPS定位数据中的异常数据，运用卡尔曼滤波器对剔除异常数据后GPS定位数据优化；对剔除异常数据后的距离数据及优化的GPS定位数据同步模拟，获取解算用距离数据及定位数据。本专利技术实施例中，所述的同步模拟的方法是将每次收到的GPS定位点与前一个GPS定位点间所有测距点的距离数据由大到小排列，取所述距离数据中的中间值距离数据及所述前后两GPS定位点的坐标平均值分别作为解算用的距离数据及坐标数据。 所述根据所述距离数据及定位数据，运用三角定位原理，解算待定位对象位置坐标的步骤如下步骤I、选取三个测距点及所述测距点对应的距离数据构建定位三角形；步骤2、所述定位三角形是否病态三角形，是则返回步骤1，否则下一步；步骤3、是否有4个定位三角形，是则下一步，否则返回步骤I ;步骤4、利用所述定位三角形运用三角定位原理解算出4个定位点坐标；步骤5、从所述4个定位点坐标中选取距离最近的2个定位点坐标，利用平均法对所述2个定位点坐标解算，获得一个定位点坐标；步骤6、重复上述步骤f 5，分别获得一个定位点坐标；步骤7、对通过平均法获得的所述定位点坐标进行加权重心处理，最终获得一定位点坐标，即待定位对象的位置坐标。所述病态三角形是指由两个测距点与对应的距离数据构成的三角形中，以定位点为顶点的内角的度数小于15度；该定位点为由所述测距点与对应的距离数据根据三角定位原理解算出的虚拟定位点。经过测试，本专利技术在相对开阔以及无遮挡情况下，绝对定位精度在5米以内；在城市道路这种复杂环境下，绝对定位精度也在10米以内，有效定位距离100米以内。综上所述，利用本专利技术不仅可以实现单测距基站移动定位，而且对室外复杂环境也有很强的适应能力，是一种新型的室外位置感知的方法。附图说明图I是现有多测距基站联合定位方法的示意图；图2是本专利技术实施例提供的转载单测距基站与GPS的电子标签协同定位方法示意图；图3是本专利技术实施例提供的转载单测距基站与GPS的电子标签协同定位方法的流程图；图4是本专利技术实施例提供的定位处理中心对距离数据及GPS定位数据处理流程图；图5是本专利技术实施例提供的从距离数据及GPS定位数据中获取定位计算用的距离数据及定位数据的流程图；图6是本专利技术实施例提供的运用三角定位原理解算有源电子标签坐标位置的流程图；图7、是运用三角定位原理解算有源电子标签的坐标的方法有理示意图；图10是测距点 与GPS点非同步的示意图。具体实施例方式本专利技术通过将有源电子标签与室外待定位对象绑定，然后通过GPS接收器与移动单测距基站协同方式定位有源电子标签，从而定位室外待定位对象。这里默认有源电子标签的位置即为室外待定位对象的位置。GPS是全球定位系统的英文缩写，是指利用卫星在全球范围内实时进行定位、导航的系统，目前应用广泛。在通常情况下，GPS定位的精度民用精度在15米左右，设备精度高的可以到5米；而采用实时动态差分法(简称RTK)的GPS定位精度可达厘米级。因此，本专利技术中利用GPS获取已知点位置(车辆位置)坐标，利用移动单测距基站模拟多基站情况，并在应用中对以下几个方面情况予以了考虑I.周边环境不理想情况下的定位。人、树、车辆等对测距信号的影响较大，定位时要求能剔除大部分粗差，并有较强容错能力。2.多个标签应能同时进行定位。只能定位一个标签会导致应用范围大大缩小。3.保证定位精度满足特定需要。定位到一个什么精度，是一个很重要的性能指标。参见图2所示，该图示出了本专利技术实施例提供的基于单测距基站与GPS的电子标签协同定位的原理。图中A、B、C为测距基站的位置，也称为测距点；D、E为测距车2的起点与终点，在所述的起点与终点E间为测距车2的行车路线1，20、21分别是测距基站及GPS接收器，放在测距车2上，4为待定位对象，3为安装在待定位对象上的源电子标签，P为待定位对象的位置。本专利技术是利用车载单测距基站方式模拟多测距基站方式，车上同时配备GPS接收器实时获取车载测距基站当前位置；在待定位对象点安装有源电子标签(有源电子标签应放置待定位对象4上不容易被遮挡的地方)，本专利技术实施例中，默认有源电子标签的位置即为室外待定位对象的位置；在车辆行驶过程中，车辆进入可测距范围内后，测距基站不断接收有源电子标签信号，解算出测距基站距离有源电子标签的距离，GPS接收器通过GPS定位卫星同时获取测距基站位置；由处理中心根据所述测距基站获得的距离及所述的GPS接收器同时获取测距基站位置，利用“三点定位”原理可以解算出有源电子标签的位置，即室外待定位对象的位置P。以下对本专利技术实施例所述的定位方法详细说明如下本专利技术实施例中，所述的GPS点是指车载测距基站测距过程中，由所述的GPS接收器获取的测距基站的位置坐标所确定应的点；如无特别说明，本专利技术实施例中，所述的距离数据与测距数据同义，所述的GPS定位数据是指所述的GPS接收器获取的测距基站的位置坐标数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于单测距基站与GPS的电子标签协同定位方法，其特征在于，包括：将测距基站及GPS接收器置于测距车上，将有源电子标签放置在待定位对象上；在所述测距车行驶过程中，由所述测距基站实时获所述测距基站与所述有源电子标签的距离数据，同时所述GPS接收器获取所述测距基站的GPS定位数据；将获取的所述距离数据及GPS定位数据传送到定位处理中心；所述定位处理中心对所述距离数据及GPS定位数据根据预设程序进行处理，解算出所述有源电子标签的位置，即所述待定位对象的位置。

【技术特征摘要】
1.基于单测距基站与GPS的电子标签协同定位方法，其特征在于，包括 将测距基站及GPS接收器置于测距车上，将有源电子标签放置在待定位对象上； 在所述测距车行驶过程中，由所述测距基站实时获所述测距基站与所述有源电子标签的距离数据，同时所述GPS接收器获取所述测距基站的GPS定位数据； 将获取的所述距离数据及GPS定位数据传送到定位处理中心； 所述定位处理中心对所述距离数据及GPS定位数据根据预设程序进行处理，解算出所述有源电子标签的位置，即所述待定位对象的位置。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述定位处理中心对所述距离数据及GPS定位数据根据预设程序进行处理包括 利用所述距离数据及GPS定位数据，获取解算用距离数据及定位数据； 根据有源电子标签ID号，将所述距离数据分发到对应待定位对象； 根据所述距离数据及对应的定位数据，运用三角定位原理，解算待定位对象位置坐标。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在干，所述的利用所述距离数据及GPS定位数据，获取解算用距离数据及定位数据包括 剔除所述距离数据中的异常数据； 剔除所述GPS定位数据中的异常数据，运用卡尔曼滤波器对剔除异常数据后GPS定位数据优化； 对剔除异常数据后的距离数据及优化的GPS定位数据同步模拟，获取解算用距离数据及定位数据。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜明义，刘扬，靖常峰，尚利堃，程顺清，杜萌，
申请(专利权)人：北京建筑工程学院，北京英泰思迪空间信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：