CN104954992A - 用于定位基站临时坐标自动锁定的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于定位基站临时坐标自动锁定的方法，该方法具体包括以下步骤：触发测距硬件模块，选取定位基站中的原点站点；所述测距硬件模块发起站点与其相邻站点之间的测距流程；所述测距硬件模块执行站点之间的测距，并将测距结果传输到上层应用系统；所述上层应用系统根据所述测距结果自动测算站点的坐标，自动锁定站点的坐标。本发明解决了应急救援场景下的定位站点坐标快速确定问题，整个测距过程无需人工干预，由系统自动完成，迅速、准确。

Description

用于定位基站临时坐标自动锁定的方法

技术领域

本发明涉及一种在无线基站使用的定位方法。更具体地说，本发明涉及一种用在无线基站在复杂信号环境情况下的定位基站临时坐标自动锁定的方法。

背景技术

无线定位一直为各行业高度关注。近年来，在民用领域，基于WiFi，ZigBee等技术的室内定位已经开始规模商用，该类技术的主要特征是，利用既有的固定无线站点，对目标进行距离测量，经由多组数据确立目标坐标，即要求站点固定，其坐标先验已知，并且站点的电源、物理位置均不受外力影响。这对于突发应急场景，如火灾等，上述要求均无法满足。因此，对于应急场景的目标定位，定位基站需要临时紧急部署，其站点坐标的测算和标定，如果按照目前常规的做法，即人工测定并输入系统作为先验参数，显然无法应对应急救援场景，其时效性和准确性都无法保障。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种用于定位基站临时坐标自动锁定的方法，其能够解决应急救援场景下的室内定位站点坐标快速锁定的问题。

本发明还有一个目的是具有自动锁定坐标的硬件测距模块，在特定的触发条件下，如开机，基站位置发生临时变更，或者人工强行启动等，自动进行站点之间的测距，并将测距结果上传至上层应用程序，由后者经由简单的三角函数关系，完成各站点坐标的测定，整个测距过程无需人工干预，由系统自动完成，迅捷，准确。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于定位基站临时坐标自动锁定的方法，包括：

步骤一、触发测距硬件模块，选取定位基站中的原点站点；

步骤二、所述测距硬件模块发起站点与其相邻站点之间的测距流程；

步骤三、所述测距硬件模块执行站点之间的测距，并将测距结果传输到上层应用系统；

步骤四、所述上层应用系统根据所述测距结果自动测算站点的坐标，自动锁定站点的坐标。

优选的是，其中，所述测距硬件模块包括无线信号的收发射频模块，信号处理模块，以及数据接口单元。所述收发射频模块用于测距信号的收发，所述信号处理模块通过信号处理算法，完成无线信号在两个测距站点之间的传输时间信息的提取，实现两个站点之间距离的高精度测量并输出距离数据。所述数据接口单元将所述信号处理模块的输出的距离数据传输到所述上层应用系统，所述上层应用系统自动测算站点的坐标。

优选的是，其中，步骤二中站点与其相邻站点之间的测距流程由程序初始化流程主动发起，当站点初始部署完毕，或者中途位置发生移动，此时所述测距流程重新初始化并同时发起相应的站点之间的测距流程。

优选的是，其中，所述测距硬件模块是由开机、基站位置发生临时变更或者人工强行启动触发的。

优选的是，其中，还包括：所述上层应用系统通过测距的数据自动锁定所述站点原点与其相邻两站点直线的夹角，并通过间接计算所述夹角，根据夹角值与测距数据自动锁定站点坐标。

优选的是，其中，发起站点与其相邻站点之间的测距流程包括：所述原点站点发起对其相邻站点的测距流程以及所述原点站点之外的站点发起对其相邻站点的测距流程。

优选的是，其中，所述测距硬件模块采用的是激光测距、无线到达时间TOA定位、超宽带UWB无线测距或者超高精度时钟同步技术。

优选的是，其中，执行站点之间的测距采用多次重复测距，取其平均值的方法，以提升测距精度，降低系统误差。

本发明至少包括以下有益效果：

1、由于引入一种站点自动锁定坐标并自动录入系统参数设置的方法，解决应急救援场景下的定位站点坐标快速锁定问题；

2、采用相邻站点之间自动测距，以及原点基站测定一个角度的方法，实现各站点坐标的自动锁定，整个过程，无需人工参与测算和设定，完全由系统自动完成；

3、由于设置自动锁定坐标的硬件测距模块，在特定的触发条件下，如开机，基站位置发生临时变更，或者人工强行启动等，自动进行站点之间的测距，并将测距结果上传至上层应用程序，由后者经由简单的三角函数关系，完成各站点坐标的测定，整个测距过程无需人工干预，由系统自动完成，迅捷，准确；

4、最大程度减少人工干预，关键参数由系统直接/间接自动测算锁定，节省临时站点部署的时间，提升站点坐标的测算精度。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的一个实施例中用于定位基站临时坐标自动锁定的方法的流程示意图；

图2为本发明的另一个实施例中用于定位基站临时坐标自动锁定的方法的流程示意图；

图3为本发明的另一个实施例中自动测距的示意图；

图4为本发明的另一个实施例中上层应用系统通过测距的数据锁定所述站点原点与其相邻两站点直线的夹角的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

图1示出了根据本发明一种用于定位基站临时坐标自动锁定的方法的一种实现形式，其中包括：

步骤一、触发测距硬件模块，选取定位基站中的原点站点；

步骤二、所述测距硬件模块发起站点与其相邻站点之间的测距流程；

步骤三、所述测距硬件模块执行站点之间的测距，并将测距结果传输到上层应用系统；

步骤四、所述上层应用系统根据所述测距结果自动测算站点的坐标，自动锁定站点的坐标。

在其中一个实施例中，所述测距硬件模块包括无线信号的收发射频模块，信号处理模块，以及数据接口单元。所述收发射频模块用于测距信号的收发，所述信号处理模块通过信号处理算法，完成无线信号在两个测距站点之间的传输时间信息的提取，实现两个站点之间距离的高精度测量并输出距离数据。所述数据接口单元将所述信号处理模块的输出的距离数据传输到所述上层应用系统，所述上层应用系统自动测算站点的坐标。这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求方便操作的实施态样。

在其中一个实施例中，步骤二中站点与其相邻站点之间的测距流程由程序初始化流程主动发起，当站点初始部署完毕，或者中途位置发生移动，此时所述测距流程重新初始化并同时发起相应的站点之间的测距流程，使得提升了定位站点坐标的测算精度。

在其中一个实施例中，所述测距硬件模块是由开机、基站位置发生临时变更或者人工强行启动触发的。这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求方便操作的实施态样。

在其中一个实施例中，还包括：所述上层应用系统通过测距的数据自动锁定所述站点原点与其相邻两站点直线的夹角，并通过间接计算所述夹角，根据夹角值与测距数据自动锁定站点坐标。

在其中一个实施例中，发起站点与其相邻站点之间的测距流程包括：所述原点站点发起对其相邻站点的测距流程以及所述原点站点之外的站点发起对其相邻站点的测距流程。

在其中一个实施例中，所述测距硬件模块采用的是激光测距、无线到达时间TOA定位、超宽带UWB无线测距或者超高精度时钟同步技术。这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据实现基站定位坐标锁定的不同技术操作的实施态样。

在其中一个实施例中，执行站点之间的测距采用多次重复测距，取其平均值的方法，以提升测距精度，降低系统误差。

图2示出了一种用于定位基站临时坐标自动锁定的方法的一个实施例，其中定位基站为四个，具体包括：

S201：4个定位站点的临时部署；

S202：选取定位基站中的原点站点，原点站点发起向站点1，2的测距流程，并将测量结果L1，L2回传至原点站点；

其中，为了获得高精度的站点坐标，这里采用多次重复测距，并取平均的方法，提升测距精度，比如重复测距1000次，然后平均，降低系统误差。

S203：站点1发起向站点3的测距流程，并将测量结果L4回传至原点站点；

S204：站点1发起向站点2的辅助测距流程，如果其位置发生同方向的移动，则还发起向原点站点的测距流程，并将测量结果L5，L1或L2回传至原点站点；

其中的测距为辅助测距，因为1，2号站点均可沿原方向临时移动，以确保两者之间可视，保证信号的有效到达。

S205：站点2发起向站点3的测距流程，并将测量结果L3回传至原点站点；

S206：上层应用系统根据上述测距结果由底层算法与三角函数自动测算锁定站点1，2与3的坐标。

其中，步骤S206中，由一个五元二次方程组，结合坐标系的建立特征，如两个轴的正方向等，即可经由上层应用系统的一个上层软件坐标算法，自动测算出4个站点的坐标值，其中，原点坐标已知，1号站点的其中一个坐标值与原点坐标相同。

其中，在此之所以仅仅对相邻站点发起测距，主要是考虑到临时站点紧急部署在目标区域周围，部分站点之间不可视，导致无法有效测试，提高自动锁定坐标的精确度。这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求或者无线信号强度足够强的通过检测非相邻之间站点测距操作的实施态样。

图3示出了的定位基站为4个自动测距的示意图；

其中，原点站点，站点1与2为测距触发站点，其中的箭头方向表示由箭头起始端发起测距流程，从所述起始端向箭头指向端测距，双箭头表示箭头对应的双方均可以发起向对方的测距流程，进行测距操作。

图4示出了站点1沿原方向临时移动后，重新初始化，同时发起相应的站点之间的测距流程：

原点站点发起向相邻站点1，2的测距流程，并获得距离L1，L2；

1号站点发起对3号站点的测距流程，并获得L4；

在这里，之所以仅仅对相邻站点发起测距，主要是考虑到临时站点紧急部署在目标区域周围，部分站点之间不可视，导致无法有效测试；

1号站点发起对2号站点的测距流程，并获得L5；

2号站点发起对3号站点的测距流程，并获得L3；

系统根据测量结果L5，自动锁定角度A；

其中，角度A的测算是通过对应三个距离数据间接计算的，这样避免了再引入独立测量角度的软硬件系统，通过系统统一的测距方法，实现所有必要参数的自动测量；

上层应用系统根据角度A，L1，L2，L3，L4，自动锁定站点1，2，3的坐标。

这里的基站与基站之间的测距技术，业界通用的有激光测距，无线TOA，UWB无线测距，超高精度时钟同步等。本发明所提出的通过测距自动锁定定位基站坐标的方法，适用于以上任何一种技术方法。相较于常规基站通过人工测算，先验输入的方法，本发明旨在提出一种通过测距硬件模块，配套上层坐标计算算法软件的综合方法，实现站点坐标的自动锁定，并且当其中一个或一个以上基站的位置发生移动的时候，系统自动重启站点坐标锁定的流程，确保定位系统的高精度运行。

其中，硬件测距模块包括无线信号的收发射频模块，信号处理芯片，以及数据接口单元。其中，射频模块完成测距信号的收发，信号处理模块通过信号处理算法，完成无线信号在两个测距站点之间的传输时间信息的提取，从而间接实现两个站点之间距离的高精度测量。数据接口单元将信号处理模块的输出的数据传送到上层应用系统，用于通过上层应用程序自动测算站点的坐标。

本发明中，站点与其相邻站点之间的测距流程由程序初始化流程主动发起，当站点初始部署完毕，或者中途位置发生移动，均重新初始化，同时发起相应的站点之间的测距流程。

这里说明的结构数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的用于定位基站临时坐标自动锁定的方法的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

如上所述，根据本发明，在应急救援场景下，定位站点的部署将最大程度的实现自动化，减少了人工干预，并极大提升了定位站点坐标的测算精度，对目标的高精度定位提供强力支撑。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种用于定位基站临时坐标自动锁定的方法，包括：

步骤一、触发测距硬件模块，选取定位基站中的原点站点；

步骤二、所述测距硬件模块发起站点与其相邻站点之间的测距流程；

步骤三、所述测距硬件模块执行站点之间的测距，并将测距结果传输到上层应用系统；

步骤四、所述上层应用系统根据所述测距结果自动测算站点的坐标，自动锁定站点的坐标。

2.如权利要求1所述的用于定位基站临时坐标自动锁定的方法，其中，所述测距硬件模块包括无线信号的收发射频模块，信号处理模块，以及数据接口单元。所述收发射频模块用于测距信号的收发，所述信号处理模块通过信号处理算法，完成无线信号在两个测距站点之间的传输时间信息的提取，实现两个站点之间距离的高精度测量并输出距离数据。所述数据接口单元将所述信号处理模块的输出的距离数据传输到所述上层应用系统，所述上层应用系统自动测算站点的坐标。

3.如权利要求1所述的用于定位基站临时坐标自动锁定的方法，其中，步骤二中站点与其相邻站点之间的测距流程由程序初始化流程主动发起，当站点初始部署完毕，或者中途位置发生移动，此时所述测距流程重新初始化并同时发起相应的站点之间的测距流程。

4.如权利要求1所述的用于定位基站临时坐标自动锁定的方法，其中，所述测距硬件模块是由开机、基站位置发生临时变更或者人工强行启动触发的。

5.如权利要求1所述的用于定位基站临时坐标自动锁定的方法，其中，还包括：所述上层应用系统通过测距的数据自动锁定所述站点原点与其相邻两站点直线的夹角，并通过间接计算所述夹角，根据夹角值与测距数据自动锁定站点坐标。

6.如权利要求1所述的用于定位基站临时坐标自动锁定的方法，其中，发起站点与其相邻站点之间的测距流程包括：所述原点站点发起对其相邻站点的测距流程以及所述原点站点之外的站点发起对其相邻站点的测距流程。

7.如权利要求1所述的用于定位基站临时坐标自动锁定的方法，其中，所述测距硬件模块采用的是激光测距、无线到达时间TOA定位、超宽带UWB无线测距或者超高精度时钟同步技术。

8.如权利要求1所述的用于定位基站临时坐标自动锁定的方法，其中，执行站点之间的测距采用多次重复测距，取其平均值的方法，以提升测距精度，降低系统误差。