CN109474903A - 一种定位精度验证系统及其验证方法 - Google Patents

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Abstract

一种定位精度验证系统及其验证方法：其中定位精度验证系统包括多个参考点，其均匀设置，并且参考位置已知；测量装置，设置于定位场景中，其中测量装置包括定位装置P，连接杆和验证装置S；其中，连接杆两端分别连接定位装置P和验证装置S，连接杆长度记为L，其实现方式简便，成本低，可以实现对定位系统的精度进行验证，并且可以提高后期定位系统的定位精度。

Description

一种定位精度验证系统及其验证方法
技术领域
本发明涉及无线定位领域，具体涉及一种定位精度验证系统及其验证方法。
背景技术
GPS(全球定位系统)是目前应用最为广泛的定位技术。但是，当GPS接收机在室内工作时，由于信号受建筑物的影响而大大衰减，其定位精度很低，定位速度也相对较慢，而且定位器终端的成本较高，也经常会出现无法定位的情况。因此，在建筑物内进行定位时，GPS由于其自身的特点，其在此环境下的应用有限。
无线定位技术是通过特定算法对接收到的电磁波的某些参数进行处理，以此来推断待测对象的位置。测量参数包括测试信号的传输时间、幅度、相位、达到角度和信号强度等。目前，随着无线技术、移动计算装置和和互联网的不断发展，室内定位服务系统越来越引起人们的注意。并且，这种方式很大程度弥补了GPS无法实现室内的有效定位的缺陷，让室内定位也可以以高精度的方式实现。
然而，室内定位的方式多样，但是都需要对室内定位设备进行安装调试，尤其是需要对锚点等定位点进行精准的校准和定位后，将其作为已知的定位参考点来实现定位，并且由于通常情况下需要在室内布置多个定位参考点，其各个参考点自身的参数无法做到统一，根据其制作工艺，性能参数，以及使用时间，都会出现多个定位参考点的性能参数不同，甚至是故障出现。
目前，现有技术中对于室内定位系统的安装校准的方式并不多，通常情况下，也仅仅是通过简单的方式对参考点进行坐标的校准后，将其作为已知参考点利用，其精度低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种定位精度验证系统及其验证方法，其实现方式简便，成本低，可以实现对定位系统的精度进行验证，并且可以提高后期定位系统的定位精度。
本发明提供了一种定位精度验证系统包括：
多个参考点，其均匀设置，并且参考位置已知；
测量装置，设置于定位场景中，其中测量装置包括定位装置P，连接杆和验证装置S；
其中，连接杆两端分别连接定位装置P和验证装置S，连接杆长度记为L；
定位装置P和验证装置S，分别用于发射定位信号，并接收由对应的参考点接收到对应发射定位信号后，分别发送的应答信号和数据信息；以及分别用于将距离定位装置P最近的三个参考点作为计算参考点，利用上述三个参考点的应答信号和数据信息，分别计算求出定位装置P的坐标P(xP,yP,zP)和验证装置S的坐标S(xs,ys,zs)；
测量装置，还用于通过公式计算：计算相对误差w＝(L-L')/L，将w与预设误差阈值进行比较，根据比较结果确定验证结果是否准确。
优选地，连接杆的长度能够调节。
优选地，调节的方式为电动驱动，长度的调节数值已知。
优选地，数据信息为编号信息、时间信息和/或位置信息。
优选地，所述分别用于将距离定位装置P最近的三个参考点作为计算参考点，利用上述三个参考点的应答信号和数据信息，分别计算求出定位装置P的坐标P(xP,yP,zP)和验证装置S的坐标S(xs,ys,zs)，具体为：利用三个参考点对应的坐标和测量的到达时间Ti，以及对应的测量距离Li分别求出定位装置P的坐标P(xP,yP,zP)和验证装置S的坐标S(xs,ys,zs)。
本发明还提供了一种定位精度验证方法，包括依次进行的如下步骤：
(1)在定位场景中的多个参考位置已知的位置处，均匀设置参考点，参考点的数目大于等于4；
(2)将测量装置设置于定位场景中的任意一点；
(3)利用定位装置P和验证装置S同时发射定位信号；
(4)对应的参考点接收到对应发射定位信号后，分别发送应答信号和数据信息至定位装置P和验证装置S；
(5)定位装置P和验证装置S接收到发送的应答信号和数据信息后，定位装置P将距离其最近的三个参考点作为计算参考点；
(6)定位装置P和验证装置S分别利用上述三个参考点的应答信号和数据信息，分别计算求出定位装置P的坐标P(xP,yP,zP)和验证装置S的坐标S(xs,ys,zs)；
(7)通过公式计算：计算相对误差w＝(L-L')/L，将w与预设误差阈值进行比较，如果w小于预设误差阈值，则认为测量结果准确，进入下一步骤；如果大于或等于预设误差阈值，则认为测量结果不准确，检修对应的参考点后，返回步骤步骤(1)；
(8)将测量装置设置于定位场景中区别于上述任意一点的其他位置点处，并且调整连接杆长度为不同于L的另一长度,返回步骤(3)；当测量装置在定位场景中在不同测量点测量的次数超过20次后，进入下一步骤；
(9)验证完成，将所有的计算数据进行汇总后存储，作为备份数据，供后续分析处理。
其中，步骤(6)具体为利用三个参考点对应的坐标和测量的到达时间Ti，以及对应的测量距离Li分别求出定位装置P的坐标P(xP,yP,zP)和验证装置S的坐标S(xs,ys,zs)。
本发明的定位精度验证系统及其验证方法，其可以实现：方式简便，成本低，可以实现对定位系统的精度进行验证，并且可以提高后期定位系统的定位精度。
附图说明
图1现有室内无线定位系统结构示意图；
图2为定位精度验证系统结构示意图；
图3为定位精度验证系统原理图。
具体实施方式
下面详细说明本发明的具体实施，有必要在此指出的是，以下实施只是用于本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整，仍然属于本发明的保护范围。
本发明提供了一种定位精度验证系统，其具体结构如附图2-3所示。图1为现有的室内无线定位系统的结构示意图，如附图1所示，均匀设置多个参考位置已知的参考点，其中参考点的个数根据实际的场景进行选择，通常情况下，越多覆盖的定位面积越大，但是考虑到成本，选择适当的数目即可。定位点位于定位场景中，由定位点点发射定位信号，参考点接收到发射定位信号后发送应答信号和数据信息至定位点，定位点接收到发送应答信号和数据信息后，计算得到其自身的位置。具体的，参考点的位置已知，其坐标可以表示为C(Xi，Yi，Zi)，i为参考点的编号，参考点的总数为N。通常情况下，定位点将距离自己最近的三个参考点作为计算的基础，利用其对应的坐标和测量的到达时间Ti和对应的测量距离Li则可以求出定位点的坐标。
如图2所示，为本发明定位精度验证系统的结构示意图，如图所示，定位精度验证系统包括均匀设置的多个参考位置已知的参考点(此处的位置为正常设置时校准得到的位置)，其中参考点的个数根据实际的场景进行选择。
定位精度验证系统还包括测量装置，其中测量装置包括定位装置P，连接杆和验证装置S，结合附图2所示，测量装置设置于定位场景中。
如附图1-2所示，具体的连接杆的两端分别连接定位装置P和验证装置S，连接杆的长度可以调节，其调节后的长度记为L(其中调节的方式可以以现有技术中电动驱动的方式实现，并且其内部具有对应的长度记录设备，其长度的调节数值为已知)，通过调节连接杆的长度，可以改变定位装置P和验证装置S之间的距离L。
结合附图3所示，在测量的过程中，定位装置P和验证装置S之间的距离L确定后，由定位装置P和验证装置S同时发射定位信号，对应的参考点接收到对应发射定位信号后，分别发送应答信号和数据信息(编号信息、时间信息，位置信息等)至定位装置P和验证装置S，定位装置P和验证装置S接收到发送的应答信号和数据信息后，就可以分别计算出自身的位置坐标。具体的，参考点的位置已知，其坐标可以表示为C(Xi，Yi，Zi)，i为参考点的编号，参考点的总数为N，定位装置P将距离其最近的三个参考点作为计算参考点，利用三个参考点对应的坐标和测量的到达时间Ti，以及对应的测量距离Li求出定位装置P的坐标P(xP,yP,zP)。同时，验证装置S将上述三个参考点对应的坐标和测量的到达时间Ti，以及对应的测量距离Li求出验证装置S的坐标S(xs,ys,zs)。此时，通过公式计算：
最后，通过计算相对误差w＝(L-L')/L'(按照本领域的通常计算方式，此处的计算取正值，因此公式中不再具体限制)，将w与预设误差阈值进行比较，如果小于预设误差阈值则认为测量结果准确，如果大于或等于预设误差阈值，则认为测量结果不准确。此外，预设误差阈值可以根据实际需要(例如成本，功能参数等)进行选择，再对精度要求不高的情况下，可以选择相对较大的值，相反情况下可以选择较小的值，这样可以对定位系统的验证进行调整，更加的灵活。
本发明还提供了一种定位精度验证方法，其具体包括依次进行的如下步骤：
(1)在定位场景中的多个参考位置已知的位置处，均匀设置参考点，参考点的数目大于等于4；
(2)将测量装置设置于定位场景中的任意一点；
(3)利用定位装置P和验证装置S同时发射定位信号；
(4)对应的参考点接收到对应发射定位信号后，分别发送应答信号和数据信息至定位装置P和验证装置S；
(5)定位装置P和验证装置S接收到发送的应答信号和数据信息后，定位装置P将距离其最近的三个参考点作为计算参考点；
(6)定位装置P和验证装置S分别利用上述三个参考点的应答信号和数据信息，分别计算求出定位装置P的坐标P(xP,yP,zP)和验证装置S的坐标S(xs,ys,zs)，具体为利用三个参考点对应的坐标和测量的到达时间Ti，以及对应的测量距离Li分别求出定位装置P的坐标P(xP,yP,zP)和验证装置S的坐标S(xs,ys,zs)；
(7)通过公式计算：计算相对误差w＝(L-L')/L'，将w与预设误差阈值进行比较，如果w小于预设误差阈值，则认为测量结果准确，进入下一步骤；如果大于或等于预设误差阈值，则认为测量结果不准确，检修对应的参考点后，返回步骤步骤(1)；
(8)将测量装置设置于定位场景中区别于上述任意一点的其他位置点处，并且调整连接杆长度为不同于L的另一长度,返回步骤(3)；当测量装置在定位场景中在不同测量点测量的次数超过20次后，进入下一步骤；
(9)验证完成，将所有的计算数据进行汇总后存储，作为备份数据，供后续分析处理。
尽管为了说明的目的，已描述了本发明的示例性实施方式，但是本领域的技术人员将理解，不脱离所附权利要求中公开的发明的范围和精神的情况下，可以在形式和细节上进行各种修改、添加和替换等的改变，而所有这些改变都应属于本发明所附权利要求的保护范围，并且本发明要求保护的产品各个部门和方法中的各个步骤，可以以任意组合的形式组合在一起。因此，对本发明中所公开的实施方式的描述并非为了限制本发明的范围，而是用于描述本发明。相应地，本发明的范围不受以上实施方式的限制，而是由权利要求或其等同物进行限定。

Claims (7)

1.一种定位精度验证系统，其特征在于，包括：
多个参考点，其均匀设置，并且参考位置已知；
测量装置，设置于定位场景中，其中测量装置包括定位装置P，连接杆和验证装置S；
其中，连接杆两端分别连接定位装置P和验证装置S，连接杆长度记为L；
定位装置P和验证装置S，分别用于发射定位信号，并接收由对应的参考点接收到对应发射定位信号后，分别发送的应答信号和数据信息；以及分别用于将距离定位装置P最近的三个参考点作为计算参考点，利用上述三个参考点的应答信号和数据信息，分别计算求出定位装置P的坐标P(xP,yP,zP)和验证装置S的坐标S(xs,ys,zs)；
测量装置，还用于通过公式计算：计算相对误差w＝(L-L')/L，将w与预设误差阈值进行比较，根据比较结果确定验证结果是否准确。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：连接杆的长度能够调节。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于：调节的方式为电动驱动，长度的调节数值已知。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于：数据信息为编号信息、时间信息和/或位置信息。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述分别用于将距离定位装置P最近的三个参考点作为计算参考点，利用上述三个参考点的应答信号和数据信息，分别计算求出定位装置P的坐标P(xP,yP,zP)和验证装置S的坐标S(xs,ys,zs)，具体为：利用三个参考点对应的坐标和测量的到达时间Ti，以及对应的测量距离Li分别求出定位装置P的坐标P(xP,yP,zP)和验证装置S的坐标S(xs,ys,zs)。
6.一种利用如上述权利要求1-5任一项所述的定位精度验证系统的验证方法，其特征在于，包括依次进行的如下步骤：
(1)在定位场景中的多个参考位置已知的位置处，均匀设置参考点，参考点的数目大于等于4；
(2)将测量装置设置于定位场景中的任意一点；
(3)利用定位装置P和验证装置S同时发射定位信号；
(4)对应的参考点接收到对应发射定位信号后，分别发送应答信号和数据信息至定位装置P和验证装置S；
(5)定位装置P和验证装置S接收到发送的应答信号和数据信息后，定位装置P将距离其最近的三个参考点作为计算参考点；
(6)定位装置P和验证装置S分别利用上述三个参考点的应答信号和数据信息，分别计算求出定位装置P的坐标P(xP,yP,zP)和验证装置S的坐标S(xs,ys,zs)；
(7)通过公式计算：计算相对误差w＝(L-L')/L，将w与预设误差阈值进行比较，如果w小于预设误差阈值，则认为测量结果准确，进入下一步骤；如果大于或等于预设误差阈值，则认为测量结果不准确，检修对应的参考点后，返回步骤(1)；
(8)将测量装置设置于定位场景中区别于上述任意一点的其他位置点处，并且调整连接杆长度为不同于L的另一长度,返回步骤(3)；当测量装置在定位场景中在不同测量点测量的次数超过20次后，进入下一步骤；
(9)验证完成，将所有的计算数据进行汇总后存储，作为备份数据，供后续分析处理。
7.如权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤(6)具体为利用三个参考点对应的坐标和测量的到达时间Ti，以及对应的测量距离Li分别求出定位装置P的坐标P(xP,yP,zP)和验证装置S的坐标S(xs,ys,zs)。
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