一种室内定位基站坐标标定方法与流程

本发明涉及一种传感器标定方法，具体涉及一种室内定位基站的初始坐标的自动标定算法。

背景技术：

GPS全球卫星定位系统已经在室外有了广泛应用，但是在室内由于信号衰减无法准确定位。于是，基于蓝牙、WIFI、UWB信号的室内基站补充了GPS的不足。为了解算定位坐标，定位基站（如卫星、蓝牙、WIFI路由器）的坐标必须是事先已知的。GPS是通过星历查询出卫星的坐标，而室内基站是现场实地测绘。这就需要在现场安装基站时使用卷尺等其他测量工具进行测量，时间较长，非常不便。

技术实现要素：

本申请要解决的是基站安装完成后初始坐标标定问题。本申请公开了一种室内基站坐标的标定算法，使得仅需要使用被定位标签与基站测距，就可以解算基站坐标，大大缩短了基站的坐标测绘时间。本申请采用以下技术方案，具体内容如下：

1. 安装基站

将基站安装在天花板上，接上电源，保证在定位标签活动范围内能与基站直线通信，中间没有遮挡物，如墙，柱子等。

2. 测量

a)将定位标签放置于基站信号覆盖范围内的一个固定点，测量其与每个基站的距离。定位标签与每个基站之间获得定位标签到定位基站之间的距离，重复测量N次，取N次测量所得距离的平均值，与n个基站一共测量n*N次，得到n个平均值。这n个平均值称为“一组测量值”，N可以为100。

b)重新选取一个与第一次不同的固定点，重复上述过程，再得到一组测量值。

c)重复M次，得到M组测量值，要求对应的20个固定点较为均匀地平铺在信号覆盖范围内，使得两两固定之间的距离不小于1米。M可以为20。

3. 计算

a)在软件界面上人为设置的基站初始坐标；

b)使用基站初始坐标，以及测量值，使用经典的GPS三角定位算法对每一组测量值计算定位标签坐标。

c)求计算出的定位标签坐标与基站初始坐标的距离，对比测量值，得到定位残差。

d)每个基站分别向x,y,z三个方向平移，x、y、z三个方向两两垂直，求定位残差因此产生的变化率，即求每个标签初始位置对定位残差的梯度。

e)将初始位置向使得定位残差减小的方向（负梯度方向）移动。

f)重复迭代d)、e)两步，并一直检测定位残差的平均值，直到基站位置使得定位残差的平均值收敛到0。

g)输出每个基站的标定坐标。

名词解释：基站：布置于室内的定位设备，可以标签通信测距；标签：在室内移动的被定位设备，可以与基站通信，测出与每个基站的距离；定位：标签通过与基站通信测距，进行一系列计算，得到自己的相对坐标；基站坐标标定：在室内安装完基站后，测量出基站之前的初始相对坐标。

该方法使得基站坐标标定无需增加新的测量工具，仅使用定位标签即可完成，缩短了初始坐标的标定的时间，简化了操作流程。

附图说明

图1.测量与计算过程流程图；

图2.计算软件界面，可输入初始坐标，观察定位位置，观察基站迭代过程。

具体实施方式

1.安装基站

将基站安装在天花板上，接上电源，保证在定位标签活动范围内能与基站直线通信，中间没有遮挡物，如墙，柱子等。

2.测量

如图1所示，

a)将定位标签放置于基站信号覆盖范围内的一个固定点，测量其与每个基站的距离。定位标签与每个基站之间获得定位标签到定位基站之间的距离，重复测量N次，取N次测量所得距离的平均值，与n个基站一共测量n*N次，得到n个平均值。这n个平均值称为“一组测量值”，N可以为100。

b)重新选取一个与第一次不同的固定点，重复上述过程，再得到一组测量值。

c)重复M次，得到M组测量值，要求对应的20个固定点较为均匀地平铺在信号覆盖范围内，使得两两固定之间的距离不小于1米。M可以为20。

3.计算

a)在软件界面上人为设置的基站初始坐标，如图2所示。

b)使用基站初始坐标，以及测量值，使用经典的GPS三角定位算法对每一组测量值计算定位标签坐标。

c)求计算出的定位标签坐标与基站初始坐标的距离，对比测量值，得到定位残差。

d)每个基站分别向x,y,z三个方向平移，x、y、z三个方向两两垂直，求定位残差因此产生的变化率，即求每个标签初始位置对定位残差的梯度。

e)将初始位置向使得定位残差减小的方向（负梯度方向）移动。

f)重复迭代d)、e)两步，并一直检测定位残差的平均值，直到基站位置使得定位残差的平均值收敛到0。

g)输出每个基站的标定坐标。