CN116112870A - 一种基于uwb链式定位的基站选择方法及选择系统 - Google Patents

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李晓鹏
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Abstract

本发明实施例涉及无线定位技术领域，公开了一种基于UWB链式定位的基站选择方法及选择系统，该方法包括：将相邻且连续的N个定位基站连接起来的形状扩展成指定形状，并将所述指定形状设定为定位区域；其中，所述N为不小于3的自然数；当标签当前处于所述定位区域内部时，检测所述定位区域内相邻且连续的定位基站的数量是否超过第一指定阈值；若否，将所述N个定位基站设定为目标定位基站。实施本发明实施例，能够使得基站选择计算量低，简单高效，同时提升定位精度。

Description

一种基于UWB链式定位的基站选择方法及选择系统
技术领域
本发明涉及无线定位技术领域，尤其涉及一种基于UWB链式定位的基站选择方法及选择系统。
背景技术
目前主流的室内定位用的时UWB定位技术，但是基于室内复杂的环境以及在基站布置完成后可能会受到一些遮挡等问题导致标签在移动过程中不能实时选出最优的基站进行定位解算。同时在室外开阔环境中，在布置完UWB基站后，标签在移动过程中也会面临基站选择的问题。
在目前已有的方案中，一般都是所有的基站信息数据都收集在一起，通过先筛选基站的信号质量后，再无差别的选择其中的部分基站进行排列组合。结合几何精度因子(DOP)，最终确定基站的选择。如专利号“CN2020109824816”公开的“一种基于多维度评分的TDOA定位基站选择方法及系统”。
但在实践中发现，现有的这些基站选择方法大多都存在着以下问题：
1.计算量大，需要多次选择基站之间的排列组合进行定位解算，在现在的移动设备上，轻量级，低功耗的要求不能满足。
2.无法选择出最优的基站拓扑结构。在基站拓扑结构布置阶段，没有充分的考虑环境的复杂性，使用单个主基站进行时钟同步，导致定位的区域选择的基站可能不是最优的拓扑结构。
发明内容
本发明实施例公开一种基于UWB链式定位的基站选择方法及选择系统，能够使得基站选择计算量低，简单高效，同时提升定位精度。
本发明实施例第一方面公开一种基于UWB链式定位的基站选择方法，所述方法包括：
将相邻且连续的N个定位基站连接起来的形状扩展成指定形状，并将所述指定形状设定为定位区域；其中，所述N为不小于3的自然数；
当标签当前处于所述定位区域内部时，检测所述定位区域内相邻且连续的定位基站的数量是否超过第一指定阈值；若否，将所述N个定位基站设定为目标定位基站。
作为另一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述方法还包括：
若检测出所述定位区域内相邻且连续的定位基站的数量超过第一指定阈值时，将相邻且连续的Y个定位基站设定为一个待选择基站集；其中，所述Y为不小于3的自然数；
根据所述定位基站的第一定位数据信息，计算出所述定位区域内每一所述待选择基站集的标准差；其中，所述第一定位数据信息内至少包括有每一所述定位基站的第一定位基站坐标；
计算出每一所述待选择基站集的拓扑结构和所述标签之间的几何精度因子；
根据所述标准差和所述几何精度因子的权重分配信息，计算出每一所述待选择基站集的定位评分；
选择出所述定位评分最低的所述待选择基站集作为所述目标定位基站。
作为另一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述计算出每一所述待选择基站集的拓扑结构和所述标签之间的几何精度因子，包括：
将定位误差的协方差值除以基准均方根伪距误差值，以计算出每一所述待选择基站集的基站块数据；
将所述基站块数据的迹确定为所述几何精度因子。
作为另一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述将相邻且连续的N个定位基站连接起来的形状扩展成指定形状，并将所述指定形状设定为定位区域之前，所述方法还包括：
根据所述标签接收到的定位基站信号的质量数据信息，计算出所述标签当前的标签位置坐标；
检测所述标签位置坐标是否符合实际要求；若是，确定出所述标签的位置信息。
作为另一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述方法还包括：
若检测出所述标签位置坐标不符合实际要求时，重新计算所述标签位置坐标，直至所述标签位置坐标符合实际要求；
作为另一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述将相邻且连续的N个定位基站连接起来的形状扩展成指定形状，并将所述指定形状设定为定位区域，包括：
指定一个区域边缘位置点，以使所述区域边缘位置点与所述N个定位基站连接起来的形状为所述指定形状；
根据所述N个定位基站的第二定位数据信息及所述指定形状的位置关系，计算出所述区域边缘位置点的区域边缘位置坐标；其中，所述第二定位数据信息内至少包括有所述N个定位基站的第二定位基站坐标；
根据所述第二定位基站坐标与所述区域边缘位置坐标，确定出初始定位区域的位置；
将所述初始定位区域扩大K倍，以获得所述定位区域；其中，所述K为不小于1的自然数。
执行所述确定出所述标签的位置信息的操作。
作为另一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述将所述初始定位区域扩大K倍，以获得所述定位区域之后，以及所述当标签当前处于所述定位区域内部时，检测所述定位区域内相邻且连续的定位基站的数量是否超过第一指定阈值之前，所述方法还包括：
将所述标签位置坐标、所述第二定位基站坐标和所述区域边缘位置坐标向量化；
将向量化后的所述标签位置坐标分别与向量化后的所述第二定位基站坐标、向量化后的所述区域边缘位置坐标进行向量叉乘，以计算出多个向量计算结果；
若多个所述向量计算结果同时达到第二指定阈值时，确定出所述标签当前处于所述定位区域内部。
本发明实施例第二方面公开一种选择系统，所述选择系统包括：
扩展与设定单元，用于将相邻且连续的N个定位基站连接起来的形状扩展成指定形状，并将所述指定形状设定为定位区域；其中，所述N为不小于3的自然数；
第一检测单元，用于当标签当前处于所述定位区域内部时，检测所述定位区域内相邻且连续的定位基站的数量是否超过第一指定阈值；
第一设定单元，用于在第一检测单元检测出所述定位区域内相邻且连续的定位基站的数量未超过第一指定阈值时，将所述N个定位基站设定为目标定位基站。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述的选择系统还包括：
第二设定单元，用于在第一检测单元检测出所述定位区域内相邻且连续的定位基站的数量超过第一指定阈值时，将相邻且连续的Y个定位基站设定为一个待选择基站集；其中，所述Y为不小于3的自然数；
第一计算单元，用于根据所述定位基站的第一定位数据信息，计算出所述定位区域内每一所述待选择基站集的标准差；其中，所述第一定位数据信息内至少包括有每一所述定位基站的第一定位基站坐标；
第二计算单元，用于计算出每一所述待选择基站集的拓扑结构和所述标签之间的几何精度因子；
第三计算单元，用于根据所述标准差和所述几何精度因子的权重分配信息，计算出每一所述待选择基站集的定位评分；
选择单元，用于选择出所述定位评分最低的所述待选择基站集作为所述目标定位基站。
本发明实施例第三方面公开一种选择系统，所述选择系统包括：
存储有可执行程序代码的存储器；
与所述存储器耦合的处理器；
所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行本发明实施例第一方面公开的一种基于UWB链式定位的基站选择方法。
本发明实施例第四方面公开一种计算机可读存储介质，其存储计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行本发明实施例第一方面公开的一种基于UWB链式定位的基站选择方法。
本发明实施例第五方面公开一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得所述计算机执行第一方面的任意一种基于UWB链式定位的基站选择方法的部分或全部步骤。
本发明实施例第六方面公开一种应用发布平台，所述应用发布平台用于发布计算机程序产品，其中，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得所述计算机执行第一方面的任意一种基于UWB链式定位的基站选择方法的部分或全部步骤。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
本发明实施例中，将相邻且连续的N个定位基站连接起来的形状扩展成指定形状，并将所述指定形状设定为定位区域；其中，所述N为不小于3的自然数；当标签当前处于所述定位区域内部时，检测所述定位区域内相邻且连续的定位基站的数量是否超过第一指定阈值；若否，将所述N个定位基站设定为目标定位基站。可见，本发明实施例，能够使得基站选择计算量低，简单高效，同时提升定位精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例公开的一种基于UWB链式定位的基站选择方法的流程示意图；
图2是本发明实施例公开的另一种基于UWB链式定位的基站选择方法的流程示意图；
图3是本发明实施例公开的多个相邻且连续的基站组成的定位区域图；
图4是本发明实施例公开的一种选择系统的结构示意图；
图5是本发明实施例公开的另一种选择系统的结构示意图；
图6是本发明实施例公开的另一种选择系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明实施例公开了一种基于UWB链式定位的基站选择方法及选择系统，能够使得基站选择计算量低，简单高效，同时提升定位精度。
以下结合附图进行详细描述。
实施例一
请参阅图1，图1是本发明实施例公开的一种基于UWB链式定位的基站选择方法的流程示意图。如图1所示，该基于UWB链式定位的基站选择方法可以包括以下步骤。
101、选择系统将相邻且连续的N个定位基站连接起来的形状扩展成指定形状，并将指定形状设定为定位区域；其中，N为不小于3的自然数。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，本申请在将UWB基站布置完成后，可以将相连的三个基站扩展成四边形，作为标签选择的区域。
102、当标签当前处于定位区域内部时，选择系统检测定位区域内相邻且连续的定位基站的数量是否超过第一指定阈值，若是，执行步骤103，若是，结束本次流程。
在本发明实施例中，本申请需要N个定位基站进行二维定位。首先确定定位的标签此时是否在定位区域内部。通过上一时刻的坐标值判断此刻是否在当前定位区域中。
举例来说，若指定形状为平行四边形，在N个定位基站组成指定形状之后，系统可通过向量的叉乘，确定P在ABCM的内部还是外部，即AB x AP、BC x BP、CM x CP、ME x MP的结果同时大于0或同时小于0时，则点P在定位区域ABCM内部，否则在定位区域外部。
103、选择系统将N个定位基站设定为目标定位基站，结束本次流程。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，标签在定位区域移动的过程中，若在当前的定位区域中只有1个相邻的3个基站符合定位要求，则选择当前的定位基站作为最优基站选择。若在当前的定位区域中有多个相邻的3个基站符合定位要求，则继续判断。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，本申请可采用链式下行基站定位，即基站的定位信号是通过第一个启始基站开始，逐级向后传播，后一个基站在收到前一个基站的信号后，延迟一段时间再往后一级基站定位信号，形成类似波浪的一种链式传播形式。将系统中的基站轮训一遍后，启始主基站重复上一级过程，从而形成全局高精度定位。如下图3所示，基站A1、A2、A3形成一片定位区域1；基站A2、A3、A4形成一片定位区域2；基站A3、A4、A5形成一片定位区域3，以此形式延续下去，形成链式链路。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，本申请是采用UWB链式定位的方式进行的。本申请的定位基站为UWB基站，UWB基站的主要功能可包括定位基站、系统启动、系统定位频率的设定。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，本申请可将UWB网络分割为多个UWB子网络，其中，3个连续的定位基站可作为一个定位的最小子系统，系统可通过标签的移动过程，接收到不同的定位基站原始信号与数据来进行最佳定位基站的筛选，从而实现高精度定位的需求。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，选择系统可以根据实际环境，选择链式UWB定位方法进行基站的布置。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，本申请与现有的基站选择方法不同点在于使用连续N个基站这样的链式的结构进行基站选择与定位，使得基站选择计算量低，简单高效，同时提升定位精度。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，本申请使用链式UWB定位方法，在基站的拓扑结构布置的时候，充分考虑复杂的环境，根据现场的环境，布置相连的3个基站进行区域定位。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，本申请具有计算量低，简单方便的优势。在UWB基站布置完成后，由于所有的坐标已知，能够将所定位的大区域分割成小片区域进行定位，从而实现简单高效，同时提升定位精度的基站选择方法。
在图1所示的基于UWB链式定位的基站选择方法中，以选择系统作为执行主体为例进行描述。需要说明的是，图1所示的基于UWB链式定位的基站选择方法的执行主体还可以是与选择系统相关联的独立设备，本发明实施例不作限定。
可见，实施图1所描述的一种基于UWB链式定位的基站选择方法，能够使得基站选择计算量低，简单高效，同时提升定位精度。
此外，实施图1所描述的一种基于UWB链式定位的基站选择方法，能够将所定位的大区域分割成小片区域进行定位，从而实现简单高效，同时提升定位精度的基站选择方法。
实施例二
请参阅图2，图2是本发明实施例公开的另一种基于UWB链式定位的基站选择方法的流程示意图。如图2所示，该基于UWB链式定位的基站选择方法可以包括以下步骤：
201、选择系统根据标签接收到的定位基站信号的质量数据信息，计算出标签当前的标签位置坐标。
202、选择系统检测标签位置坐标是否符合实际要求，若否，执行步骤203～步骤212，若是，执行步骤204～212。
203、选择系统重新计算标签位置坐标，直至标签位置坐标符合实际要求。
204、选择系统确定出标签的位置信息。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，在初始化阶段，第一次计算标签位置时，系统可以通过标签接收基站信号的质量来确定一个初始位置P。若该初始位置P不符合实际的位置那么系统可重新计算初始位置P。
205、选择系统指定一个区域边缘位置点，以使区域边缘位置点与N个定位基站连接起来的形状为指定形状。
206、选择系统根据N个定位基站的第二定位数据信息及指定形状的位置关系，计算出区域边缘位置点的区域边缘位置坐标；其中，第二定位数据信息内至少包括有N个定位基站的第二定位基站坐标。
207、选择系统根据第二定位基站坐标与区域边缘位置坐标，确定出初始定位区域的位置。
208、选择系统将初始定位区域扩大K倍，以获得定位区域；其中，K为不小于1的自然数。
在本发明实施例中，本申请的指定形状为平行四边形的时候，那么区域边缘位置点(M)可以与N个定位基站(如3个定位基站)连接起来形成一个平行四边形，由于这3个定位基站(ABC)的坐标已知，那么由平行四边形的的位置关系，可以得出由于ab//cm且am//bc向量，那么由ab*cm＝0，am*bc＝0，可求出m坐标。在本申请求出m坐标后，可以将定位区域扩大K倍(K>1)，能够有效的防止由于测量误差原因导致标签在定位区域边界处无法识别定位区域，所以扩大K倍得到ABCM。
209、选择系统将标签位置坐标、第二定位基站坐标和区域边缘位置坐标向量化。
210、选择系统将向量化后的标签位置坐标分别与向量化后的第二定位基站坐标、向量化后的区域边缘位置坐标进行向量叉乘，以计算出多个向量计算结果。
211、若多个向量计算结果同时达到第二指定阈值时，选择系统确定出标签当前处于定位区域内部。
在本发明实施例中，标签在各个定位区域里面移动的过程中，通过判断上一时刻标签P的位置来选择此刻的解算基站。本申请的指定形状为平行四边形的时候，那么在ABCM组成四边形后，可以通过向量的叉乘，确定P在ABCM的内部还是外部，即AB x AP、BC x BP、CM x CP、ME x MP的结果同时大于0或同时小于0时，则点P在定位区域ABCM内部，否则在定位区域外部。
212、当标签当前处于定位区域内部时，选择系统检测定位区域内相邻且连续的定位基站的数量是否超过第一指定阈值，若否，执行步骤213，若是，执行步骤212～步骤219。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，标签在定位区域移动的过程中，若在当前的定位区域中只有1个相邻的3个基站符合定位要求，则选择当前的定位基站作为最优基站选择。若在当前的定位区域中有多个相邻的3个基站符合定位要求，则继续判断。如图3所示，定位区域2可以由基站A2、A3、A4或者A3、A4、A5来定位。此时通过定位数据的标准差以及DOP值来判断基站的最优选择。
213、选择系统将N个定位基站设定为目标定位基站，结束本次流程。
214、选择系统将相邻且连续的Y个定位基站设定为一个待选择基站集；其中，Y为不小于3的自然数。
215、选择系统根据定位基站的第一定位数据信息，计算出定位区域内每一待选择基站集的标准差；其中，第一定位数据信息内至少包括有每一定位基站的第一定位基站坐标。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，假设标准差
Figure BDA0004020162900000101
Figure BDA0004020162900000111
其中，xi与yi为测量数据，
Figure BDA0004020162900000112
和
Figure BDA0004020162900000113
为测量数据平均值，m为记录的数据个数。
216、选择系统将定位误差的协方差值除以基准均方根伪距误差值，以计算出每一待选择基站集的基站块数据。
217、选择系统将基站块数据的迹确定为几何精度因子。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，假设定位误差的协方差为：cov(δx)＝(HHT)-1σs2，其中
Figure BDA0004020162900000114
σs2基准均方根伪距误差，H为观测矩阵(axiayi1)(i＝1,2,3表示第i基站的方向余弦，令G＝(HHT)-1，则DOP＝tr(G)，即G的迹。
218、选择系统根据标准差和几何精度因子的权重分配信息，计算出每一待选择基站集的定位评分。
219、选择系统选择出定位评分最低的待选择基站集作为目标定位基站，结束本次流程。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，本申请在计算得到符合定位区域的各个基站块G(i)后，记录各自的标准差与DOP值，可在这两个维度上进行评分。F(i)＝w1*f(i)+w2*h(i),式中，其中，w1与w2为权重，w1与w2的区间为[0,1]。f(i)与h(i)分别为标准差与DOP值。最后系统可选择MIN(F(i))的值作为最优基站的选择。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，在多重定位区域中，本申请可选择定位数据的标准差与精度几何因子作为评分条件，选择最优的定位基站。
可见，实施图2所描述的另一种基于UWB链式定位的基站选择方法，能够使得基站选择计算量低，简单高效，同时提升定位精度。
此外，实施图2所描述的另一种基于UWB链式定位的基站选择方法，能实时选择最优的基站拓扑结构进行实时定位。
实施例三
请参阅图4，图4是本发明实施例公开的一种选择系统的结构示意图。如图4所示，该选择系统400可以包括扩展与设定单元401、第一检测单元402和第一设定单元403，其中：
扩展与设定单元401，用于将相邻且连续的N个定位基站连接起来的形状扩展成指定形状，并将指定形状设定为定位区域；其中，N为不小于3的自然数。
第一检测单元402，用于当标签当前处于定位区域内部时，检测定位区域内相邻且连续的定位基站的数量是否超过第一指定阈值。
第一设定单元403，用于在第一检测单元402检测出定位区域内相邻且连续的定位基站的数量未超过第一指定阈值时，将N个定位基站设定为目标定位基站。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，扩展与设定单元401在将UWB基站布置完成后，可以将相连的三个基站扩展成四边形，作为标签选择的区域。
在本发明实施例中，本申请需要N个定位基站进行二维定位。首先确定定位的标签此时是否在定位区域内部。通过上一时刻的坐标值判断此刻是否在当前定位区域中。
举例来说，若指定形状为平行四边形，在N个定位基站组成指定形状之后，系统可通过向量的叉乘，确定P在ABCM的内部还是外部，即AB x AP、BC x BP、CM x CP、ME x MP的结果同时大于0或同时小于0时，则点P在定位区域ABCM内部，否则在定位区域外部。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，标签在定位区域移动的过程中，若在当前的定位区域中只有1个相邻的3个基站符合定位要求，第一设定单元403则选择当前的定位基站作为最优基站选择。若在当前的定位区域中有多个相邻的3个基站符合定位要求，则继续判断。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，本申请可采用链式下行基站定位，即基站的定位信号是通过第一个启始基站开始，逐级向后传播，后一个基站在收到前一个基站的信号后，延迟一段时间再往后一级基站定位信号，形成类似波浪的一种链式传播形式。将系统中的基站轮训一遍后，启始主基站重复上一级过程，从而形成全局高精度定位。如下图3所示，基站A1、A2、A3形成一片定位区域1；基站A2、A3、A4形成一片定位区域2；基站A3、A4、A5形成一片定位区域3，以此形式延续下去，形成链式链路。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，本申请是采用UWB链式定位的方式进行的。本申请的定位基站为UWB基站，UWB基站的主要功能可包括定位基站、系统启动、系统定位频率的设定。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，本申请可将UWB网络分割为多个UWB子网络，其中，3个连续的定位基站可作为一个定位的最小子系统，系统可通过标签的移动过程，接收到不同的定位基站原始信号与数据来进行最佳定位基站的筛选，从而实现高精度定位的需求。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，选择系统可以根据实际环境，选择链式UWB定位方法进行基站的布置。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，本申请与现有的基站选择方法不同点在于使用连续N个基站这样的链式的结构进行基站选择与定位，使得基站选择计算量低，简单高效，同时提升定位精度。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，本申请使用链式UWB定位方法，在基站的拓扑结构布置的时候，充分考虑复杂的环境，根据现场的环境，布置相连的3个基站进行区域定位。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，本申请具有计算量低，简单方便的优势。在UWB基站布置完成后，由于所有的坐标已知，能够将所定位的大区域分割成小片区域进行定位，从而实现简单高效，同时提升定位精度的基站选择方法。
可见，实施图4所描述的选择系统，能够使得基站选择计算量低，简单高效，同时提升定位精度。
此外，实施图4所描述的选择系统，能够将所定位的大区域分割成小片区域进行定位，从而实现简单高效，同时提升定位精度的基站选择方法。
实施例四
请参阅图5，图5是本发明实施例公开的另一种选择系统的结构示意图。其中，图5所示的选择系统是由图4所示的选择系统进行优化得到的。与图4所示的选择系统相比较，图5所示的选择系统还包括：
第二设定单元404，用于在第一检测单元402检测出定位区域内相邻且连续的定位基站的数量超过第一指定阈值时，将相邻且连续的Y个定位基站设定为一个待选择基站集；其中，Y为不小于3的自然数。
第一计算单元405，用于根据定位基站的第一定位数据信息，计算出定位区域内每一待选择基站集的标准差；其中，第一定位数据信息内至少包括有每一定位基站的第一定位基站坐标。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，假设标准差σ(j)＝
Figure BDA0004020162900000141
其中，xi与yi为测量数据，
Figure BDA0004020162900000142
和
Figure BDA0004020162900000143
为测量数据平均值，m为记录的数据个数。
第二计算单元406，用于计算出每一待选择基站集的拓扑结构和标签之间的几何精度因子。
第三计算单元407，用于根据标准差和几何精度因子的权重分配信息，计算出每一待选择基站集的定位评分。
选择单元408，用于选择出定位评分最低的待选择基站集作为目标定位基站。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，标签在定位区域移动的过程中，若在当前的定位区域中只有1个相邻的3个基站符合定位要求，选择单元408则选择当前的定位基站作为最优基站选择。若在当前的定位区域中有多个相邻的3个基站符合定位要求，则继续判断。如图3所示，定位区域2可以由基站A2、A3、A4或者A3、A4、A5来定位。此时通过定位数据的标准差以及DOP值来判断基站的最优选择。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，本申请在计算得到符合定位区域的各个基站块G(i)后，记录各自的标准差与DOP值，可在这两个维度上进行评分。F(i)＝w1*f(i)+w2*h(i),式中，其中，w1与w2为权重，w1与w2的区间为[0,1]。f(i)与h(i)分别为标准差与DOP值。最后系统可选择MIN(F(i))的值作为最优基站的选择。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，在多重定位区域中，本申请可选择定位数据的标准差与精度几何因子作为评分条件，选择最优的定位基站。
与图4所示的选择系统相比较，图5所示的第二计算单元406包括：
第一计算子单元4061，用于将定位误差的协方差值除以基准均方根伪距误差值，以计算出每一待选择基站集的基站块数据。
确定子单元4062，用于将基站块数据的迹确定为几何精度因子。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，假设定位误差的协方差为：cov(δx)＝(HHT)-1σs2，其中
Figure BDA0004020162900000151
σs2基准均方根伪距误差，H为观测矩阵(axiayi1)(i＝1,2,3表示第i基站的方向余弦，令G＝(HHT)-1，则DOP＝tr(G)，即G的迹。
与图4所示的选择系统相比较，图5所示的选择系统还包括：
第四计算单元409，用于在扩展与设定单元401将相邻且连续的N个定位基站连接起来的形状扩展成指定形状，并将指定形状设定为定位区域之前，根据标签接收到的定位基站信号的质量数据信息，计算出标签当前的标签位置坐标。
第二检测单元410，用于检测标签位置坐标是否符合实际要求。
第一确定单元411，用于在第二检测单元410检测出标签位置坐标符合实际要求时，确定出标签的位置信息。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，在初始化阶段，第一次计算标签位置时，系统可以通过标签接收基站信号的质量来确定一个初始位置P。若该初始位置P不符合实际的位置那么系统可重新计算初始位置P。
与图4所示的选择系统相比较，图5所示的选择系统还包括：
重新计算单元412，用于在第二检测单元410检测出标签位置坐标不符合实际要求时，重新计算标签位置坐标，直至标签位置坐标符合实际要求。
执行单元413，用于执行确定出标签的位置信息的操作。
与图4所示的选择系统相比较，图5所示的扩展与设定单元401包括：
指定子单元4011，用于指定一个区域边缘位置点，以使区域边缘位置点与N个定位基站连接起来的形状为指定形状。
第二计算子单元4012，用于根据N个定位基站的第二定位数据信息及指定形状的位置关系，计算出区域边缘位置点的区域边缘位置坐标；其中，第二定位数据信息内至少包括有N个定位基站的第二定位基站坐标。
第二确定子单元4013，用于根据第二定位基站坐标与区域边缘位置坐标，确定出初始定位区域的位置。
扩大子单元4014，用于将初始定位区域扩大K倍，以获得定位区域；其中，K为不小于1的自然数。
在本发明实施例中，本申请的指定形状为平行四边形的时候，那么区域边缘位置点(M)可以与N个定位基站(如3个定位基站)连接起来形成一个平行四边形，由于这3个定位基站(ABC)的坐标已知，那么由平行四边形的的位置关系，可以得出由于ab//cm且am//bc向量，那么由ab*cm＝0，am*bc＝0，可求出m坐标。在本申请求出m坐标后，可以将定位区域扩大K倍(K>1)，能够有效的防止由于测量误差原因导致标签在定位区域边界处无法识别定位区域，所以扩大K倍得到ABCM。
与图4所示的选择系统相比较，图5所示的选择系统还包括：
向量化单元414，用于扩大子单元4014将初始定位区域扩大K倍，以获得定位区域之后，以及当标签当前处于定位区域内部时，第一检测单元402检测定位区域内相邻且连续的定位基站的数量是否超过第一指定阈值之前，将标签位置坐标、第二定位基站坐标和区域边缘位置坐标向量化。
第五计算单元415，用于将向量化后的标签位置坐标分别与向量化后的第二定位基站坐标、向量化后的区域边缘位置坐标进行向量叉乘，以计算出多个向量计算结果。
第二确定单元416，用于在若多个向量计算结果同时达到第二指定阈值时，确定出标签当前处于定位区域内部。
在本发明实施例中，标签在各个定位区域里面移动的过程中，通过判断上一时刻标签P的位置来选择此刻的解算基站。本申请的指定形状为平行四边形的时候，那么在ABCM组成四边形后，可以通过向量的叉乘，确定P在ABCM的内部还是外部，即AB x AP、BC x BP、CM x CP、ME x MP的结果同时大于0或同时小于0时，则点P在定位区域ABCM内部，否则在定位区域外部。
可见，实施图5所描述的另一种选择系统，能够使得基站选择计算量低，简单高效，同时提升定位精度。
此外，实施图5所描述的另一种选择系统，能实时选择最优的基站拓扑结构进行实时定位。
实施例五
请参阅图6，图6是本发明实施例公开的另一种选择系统的结构示意图。
如图6所示，该选择系统可以包括：
存储有可执行程序代码的存储器601；
与存储器601耦合的处理器602；
其中，处理器602调用存储器601中存储的可执行程序代码，执行图1～图2任意一种基于UWB链式定位的基站选择方法。
本发明实施例公开一种计算机可读存储介质，其存储计算机程序，其中，该计算机程序使得计算机执行图1～图2任意一种基于UWB链式定位的基站选择方法。
本发明实施例还公开一种计算机程序产品，其中，当计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行如以上各方法实施例中的方法的部分或全部步骤。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存储器(Random Access Memory，RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、一次可编程只读存储器(One-time Programmable Read-Only Memory，OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。
以上对本发明实施例公开的一种基于UWB链式定位的基站选择方法及选择系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于UWB链式定位的基站选择方法，其特征在于，包括：
将相邻且连续的N个定位基站连接起来的形状扩展成指定形状，并将所述指定形状设定为定位区域；其中，所述N为不小于3的自然数；
当标签当前处于所述定位区域内部时，检测所述定位区域内相邻且连续的定位基站的数量是否超过第一指定阈值；若否，将所述N个定位基站设定为目标定位基站。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若检测出所述定位区域内相邻且连续的定位基站的数量超过第一指定阈值时，将相邻且连续的Y个定位基站设定为一个待选择基站集；其中，所述Y为不小于3的自然数；
根据所述定位基站的第一定位数据信息，计算出所述定位区域内每一所述待选择基站集的标准差；其中，所述第一定位数据信息内至少包括有每一所述定位基站的第一定位基站坐标；
计算出每一所述待选择基站集的拓扑结构和所述标签之间的几何精度因子；
根据所述标准差和所述几何精度因子的权重分配信息，计算出每一所述待选择基站集的定位评分；
选择出所述定位评分最低的所述待选择基站集作为所述目标定位基站。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算出每一所述待选择基站集的拓扑结构和所述标签之间的几何精度因子，包括：
将定位误差的协方差值除以基准均方根伪距误差值，以计算出每一所述待选择基站集的基站块数据；
将所述基站块数据的迹确定为所述几何精度因子。
4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述将相邻且连续的N个定位基站连接起来的形状扩展成指定形状，并将所述指定形状设定为定位区域之前，所述方法还包括：
根据所述标签接收到的定位基站信号的质量数据信息，计算出所述标签当前的标签位置坐标；
检测所述标签位置坐标是否符合实际要求；若是，确定出所述标签的位置信息。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若检测出所述标签位置坐标不符合实际要求时，重新计算所述标签位置坐标，直至所述标签位置坐标符合实际要求；
执行所述确定出所述标签的位置信息的操作。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将相邻且连续的N个定位基站连接起来的形状扩展成指定形状，并将所述指定形状设定为定位区域，包括：
指定一个区域边缘位置点，以使所述区域边缘位置点与所述N个定位基站连接起来的形状为所述指定形状；
根据所述N个定位基站的第二定位数据信息及所述指定形状的位置关系，计算出所述区域边缘位置点的区域边缘位置坐标；其中，所述第二定位数据信息内至少包括有所述N个定位基站的第二定位基站坐标；
根据所述第二定位基站坐标与所述区域边缘位置坐标，确定出初始定位区域的位置；
将所述初始定位区域扩大K倍，以获得所述定位区域；其中，所述K为不小于1的自然数。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将所述初始定位区域扩大K倍，以获得所述定位区域之后，以及所述当标签当前处于所述定位区域内部时，检测所述定位区域内相邻且连续的定位基站的数量是否超过第一指定阈值之前，所述方法还包括：
将所述标签位置坐标、所述第二定位基站坐标和所述区域边缘位置坐标向量化；
将向量化后的所述标签位置坐标分别与向量化后的所述第二定位基站坐标、向量化后的所述区域边缘位置坐标进行向量叉乘，以计算出多个向量计算结果；
若多个所述向量计算结果同时达到第二指定阈值时，确定出所述标签当前处于所述定位区域内部。
8.一种选择系统，其特征在于，所述选择系统包括：
扩展与设定单元，用于将相邻且连续的N个定位基站连接起来的形状扩展成指定形状，并将所述指定形状设定为定位区域；其中，所述N为不小于3的自然数；
第一检测单元，用于当标签当前处于所述定位区域内部时，检测所述定位区域内相邻且连续的定位基站的数量是否超过第一指定阈值；
第一设定单元，用于在第一检测单元检测出所述定位区域内相邻且连续的定位基站的数量未超过第一指定阈值时，将所述N个定位基站设定为目标定位基站。
9.根据权利要求8所述的选择系统，其特征在于，所述的选择系统还包括：
第二设定单元，用于在第一检测单元检测出所述定位区域内相邻且连续的定位基站的数量超过第一指定阈值时，将相邻且连续的Y个定位基站设定为一个待选择基站集；其中，所述Y为不小于3的自然数；
第一计算单元，用于根据所述定位基站的第一定位数据信息，计算出所述定位区域内每一所述待选择基站集的标准差；其中，所述第一定位数据信息内至少包括有每一所述定位基站的第一定位基站坐标；
第二计算单元，用于计算出每一所述待选择基站集的拓扑结构和所述标签之间的几何精度因子；
第三计算单元，用于根据所述标准差和所述几何精度因子的权重分配信息，计算出每一所述待选择基站集的定位评分；
选择单元，用于选择出所述定位评分最低的所述待选择基站集作为所述目标定位基站。
10.一种选择系统，其特征在于，所述选择系统包括：
存储有可执行程序代码的存储器；
与所述存储器耦合的处理器；
所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行权利要求1-7任一项所述的基于UWB链式定位的基站选择方法。
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