[发明专利]一种空间定位系统建立基础坐标系方法

说明书

一种空间定位系统建立基础坐标系方法，属于无线定位技术领域，建立基础坐标系的步骤为：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；建立左手性空间定位系统或右手性空间定位系统；计算两两基站之间的距离；计算虚拟坐标系中基站A、B、C、D的坐标；验证左手性坐标系、右手性坐标系与虚拟坐标系的关系；确定D点基站的竖坐标Z_D的取值；在虚拟坐标系下对α平面拟合；旋转虚拟坐标系的β平面；平移虚拟坐标系。本发明采用手势识别算法，从而实现三维空间定位，采用信标空间移动的方法确定基站在参考坐标系中的位置，本发明具有效率高、定位基站的安装部署随机且容易实现。

技术领域

本发明涉及无线定位技术领域，尤其涉及一种空间定位系统建立基础坐标系方法。

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《UWB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。

在实际应用中，对于随机分布的基站需要对其进行标定，而标定的首要条件是建立空间坐标系，在传统的标定算法中，需要人为设定各个基站的方位，或者指定坐标，本实施例是通过识别信标在空间中移动的规律，进而建立空间坐标系。

因此，研究低人力成本、高准确度的建立坐标系以及测量基站位置的方法成为了本领域研究人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明是通过建立3D定位系统参考坐标系手性识别和标定方法，采用定位信标在定位系统信号覆盖范围内做特殊运动，从而确定定位系统的手性和每个基站的相对坐标，使得在安装基站时无需使用第三方设备对基站坐标进行测量，进而提供一种空间定位系统建立基础坐标系方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种空间定位系统建立基础坐标系方法，建立基础坐标系的步骤为：

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；

建立左手性空间定位系统或右手性空间定位系统；

计算两两基站之间的距离；

计算虚拟坐标系中基站A、B、C、D的坐标；

验证左手性坐标系、右手性坐标系与虚拟坐标系的关系；

确定D点基站的竖坐标Z_D的取值；

在虚拟坐标系下对α平面拟合；

旋转虚拟坐标系的β平面；