[发明专利]一种三维空间定位方法及系统

权利要求书

1.一种三维空间定位方法，其特征在于，所述定位方法包括：

构建三维坐标系XYZ，X轴和Y轴构成了坐标系的底面，Z轴和所述底面垂直，坐标系中任意一点的坐标为(α,β,L)，其中，坐标系中的点到原点的连线在X-Y面上投影线与X轴线间的夹角为α，坐标系中的点到原点的连线和z轴线间的夹角为β，坐标系中的点到原点的距离为L；

在坐标系原点处设置有UWB发射基站和第一蓝牙发射基站，在坐标系点(0,0,L₁)处设置有第二蓝牙发射基站，在坐标系点处设置有第三蓝牙发射基站；

待定位物体通过蓝牙接收设备接收各蓝牙发射基站通信信息，获取通信信息中的RSSI值；

根据各所述RSSI值确定待定位物体到各蓝牙发射基站的距离；

根据待定位物体到各蓝牙发射基站的距离以及L₁，确定待定位物体坐标中的α和β；

待定位物体中的蓝牙设备接收所述UWB发射基站电磁波信号，根据电磁波信号的传播时间确定待定位物体到原点的距离即待定位物体坐标中的L。

2.根据权利要求1所述的三维空间定位方法，其特征在于，所述根据电磁波信号的传播时间确定待定位物体到原点的距离，具体计算公式为：

其中，T表示光在UWB发射基站和待定位物体之间传播的时间，D₁表示UWB发射基站和待定位物体之间的距离。

3.根据权利要求1所述的三维空间定位方法，其特征在于，所述RSSI值计算公式为：

RSSI＝P_t+G_r+G_t-L_c-L_bf

其中，P_t表示发射功率，G_r表示接收天线增益，G_t表示发射天线增益，L_c表示电缆和线头损耗，L_bf表示空间传播衰减量。

4.根据权利要求3所述的三维空间定位方法，其特征在于，所述空间传播衰减量具体计算公式为：

L_bf＝32.5+20lgF+20lgD₂

其中，F表示信号频率，D₂表示信号传输距离。

5.根据权利要求1所述的三维空间定位方法，其特征在于，所述根据各所述RSSI值确定待定位物体到各蓝牙发射基站的距离，具体计算公式为：

其中，F表示信号频率，P_t表示发射功率，G_r表示接收天线增益，G_t表示发射天线增益，L_c表示电缆和线头损耗，RSSI表示RSSI值的大小。

6.一种三维空间定位系统，其特征在于，所述定位系统包括：

坐标系构建模块，用于构建三维坐标系XYZ，X轴和Y轴构成了坐标系的底面，Z轴和所述底面垂直，坐标系中任意一点的坐标为(α,β,L)，其中，坐标系中的点到原点的连线在X-Y面上投影线与X轴线间的夹角为α，坐标系中的点到原点的连线和z轴线间的夹角为β，坐标系中的点到原点的距离为L；

基站设置模块，用于在坐标系原点处设置有UWB发射基站和第一蓝牙发射基站，在坐标系点(0,0,L₁)处设置有第二蓝牙发射基站，在坐标系点处设置有第三蓝牙发射基站；

RSSI值获取模块，用于待定位物体通过蓝牙接收设备接收各蓝牙发射基站通信信息，获取通信信息中的RSSI值；

距离确定模块，用于根据各所述RSSI值确定待定位物体到各蓝牙发射基站的距离；

待定位物体坐标确定模块一，用于根据待定位物体到各蓝牙发射基站的距离以及L₁，确定待定位物体坐标中的α和β；

待定位物体坐标确定模块二，用于待定位物体中的蓝牙设备接收所述UWB发射基站电磁波信号，根据电磁波信号的传播时间确定待定位物体到原点的距离即待定位物体坐标中的L。