[发明专利]应用于3D定位系统操控坐标系相对位置的调整方法

说明书

应用于3D定位系统操控坐标系相对位置的调整方法，属于无线定位技术领域，包括以下步骤：在α平面上移动信标；采集移动信标的坐标；拟合平面α的方程；计算平面α与平面β的交角；计算旋转轴；将平面β旋转至平面γ。本发明通过对α平面的求解，以及旋转角度的计算，最后通过平移能够实现两个平面的相对水平。

技术领域

本发明涉及无线定位技术领域，尤其涉及应用于3D定位系统操控坐标系相对位置的调整方法。

背景技术

2016年，虞坤霖等人(申请公布号：CN 106211080A)申请的《一种UWB基站坐标自校准方法》专利中提出，采用标签来校准基站变动后的位置，但是专利中并没有实质性的说明怎样使用标签来自动标定基站的坐标。

2017年，朱晓章等人(申请公布号：CN 106990389A)申请的《定位系统中基站间建立坐标系的方法》专利中提出，利用基站间距离建立坐标系的方法解决了现有技术中采用借助全站仪、激光测距仪等测量仪器进行人工测量的方式建立坐标系，但是存在的问题是，该定位系统在建立坐标系时，首先需要明确各个基站的大致方位，对于非视距或者方位不清楚的情况下，仍然无法正常获取定位数据。

2018年，田世伟等人(申请公布号：CN 109218967A)申请的《U WB系统定位基站标定方法及其设备》专利中提出，采用人工测量的方式测量待标定基站在当前定位环境中的真实坐标值，进而建立参考坐标系，此种方式建立的参考坐标系精度不高，具有人为误差影响。

2019年，许晟等人(申请公布号：CN 110290463A)申请的《基于最优化理论的UWB基站坐标自动标定方法和系统》专利中提出，首先将基站以及标签放置相应位置，构建最小UWB系统，并采用最优化理论，对所有理论距离和实际测量距离的残差和进行最优化处理，进而校准系统，在一定程度上，实现了自动化校准过程，但是对于最小UWB系统参考坐标系的建立，仍然采用人为规定基站以及标签放置位置的方式，人为决策多，不具有灵活性。

对于3D定位系统，通常建立的虚拟坐标系不是特别理想，信标活动的平面与虚拟坐标系所在的XOY平面相对是倾斜的，需要将其调整为水平的是有必要的。

发明内容

本发明为了解决信标活动平面与虚拟坐标系所在的平面不平行的问题，进而提供应用于3D定位系统操控坐标系相对位置的调整方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

应用于3D定位系统操控坐标系相对位置的调整方法，包括以下步骤：

随机安装至少四个不共面的基站A、B、C、D组成一个基础的定位系统,计算虚拟坐标系中基站A、B、C、D的坐标；

建立信标活动平面α平面和虚拟坐标系所在的XOY平面为β平面；

在α平面上移动信标并采集移动信标的坐标；

拟合平面α的方程；

计算平面α与平面β的交角；

计算旋转轴；

将平面β旋转至平面γ。

进一步，3D空间平面表达式为

Ax+By+Cz+D＝0，其中

3D测距型空间定位系统测量出的α平面内一系列坐标点，(x_i,y_i,z_i),i＝1,Λ,n,

所有采样点到平面距离的平方和最小时，对应的平面即为所求平面，最小值f，

即

令

得