[发明专利]一种UWB室内定位基站的自动配置方法

说明书

本发明提供了一种UWB室内定位基站的自动配置方法，该方案采用选定的定位基站和未选定定位基站的配置，仅在选定定位基站配置绝对的GPS坐标。能够无需预先选择位置，无需对若干个未选定定位基站进行GPS坐标进行测量，即可得到精确的若干未选定定位基站的GPS坐标，实现一键自动化对定位基站的配置。

技术领域

本发明涉及的是UWB定位领域，尤其是UWB定位基站的自动化配置方法。

背景技术

在室内定位中，超宽带UWB(Ultra-Wide Band)技术利用功率谱密度低、脉冲宽度极窄的脉冲信号传输数据，具有时间分辨率极高、障碍穿透力强等特点，在视距LOS(Line-Of-Sight)环境下能获得厘米甚至毫秒级的测距和定位精度，适用于室内环境下的高精度定位。

在进行定位之前，首先要进行精密测量以确定基站的位置，而对基站位置的标定是较为困难的，尤其是在地面没有任何标志的情况下。这增加了UWB室内定位系统布置和展开时的难度，限制了系统的可移动性。

发明内容

针对以上问题，本发明提出了一种基于两个选定定位基站(已知GPS坐标)自动配置若干未选定的定位基站的GPS坐标的方法。该方法能有效地减少配置定位基站所需的时间和费用，能够迅速布置室内定位所需要的定位基站，减小UWB室内定位系统布置和展开时的难度，增加系统的可移动性，达到迅速布置定位基站的目的。

技术方案：

采用配有多个模块的多个定位基站，包括UWB模块和控制模块，其中每个定位基站配备的UWB模块具有发送和接收基站编码信号的功能。将定位基站获得的基站编码发送时间与接收时间以相应通讯方式，使用无线通信模块传递至控制模块或者PC端，并随时更新定位基站的实时信息。

使用UWB模块将定位基站获得的基站编码发送时间与接收时间传递至控制模块，并随时更新定位基站的实时信息。控制模块用于对UWB模块发送的信息进行分析和计算，确定随机布置各个基站的具体位置信息。所述一种UWB室内定位基站的自动配置方法的具体步骤为：

步骤S10，在定位区域内设置两个选定定位基站和若干个未选定的定位基站：对各个定位基站编号，其中选定定位基站编号为1号和2号，其余未选定定位基站依次从3号编至n号；

步骤S20，分别测量各个定位基站之间的传输基站编码信号所用的时间，记为tm-n，m为发送编码信号的定位基站编号，n为接收编码信号的定位基站编号；

步骤S30，通过x＝t×c，计算出各个定位基站之间的距离；

步骤S40，每两个所述选定的定位基站构与一个所述未选定的定位基站造成虚拟三角形；通过GPS定位测量出两个选定的定位基站的GPS绝对坐标；通过已知的两个选定定位基站的绝对坐标和未选定的定位基站构造的虚拟三角形进行坐标转换；

优选的，将步骤S40中两个所述选定的定位基站的坐标分别设为(a1，b1)和(a2，b2)，所述未选定的定位基站的坐标设为(d1，d2)三个定位基站的距离分别为：a、b和d；将所述三个定位基站距离作为所述虚拟三角形的三条边。

优选的，所述坐标转换的方法为：将其中一个选定的定位基站的GPS坐标由笛卡尔坐标系(a1，a2)转化为极坐标系(rcosθ，rsinθ)，

步骤S50，计算未选定的定基站的坐标，通过余弦定理求出构造的虚拟三角形的各个内角A，B，D，将所述(a1，a2)看作虚拟原点，再以(a1，a2)与(b1，b2)之间的连线d作为起始边，则所求的定位基站坐标(d1，d2)相对于起始边的极坐标为(dcosA，dsinA)，计算未选定的定基站的GPS绝对坐标(d1，d2)＝(cosA+a1，sinA+a2)。