[发明专利]一种基于定位基站和定位标签在多楼层环境下的定位方法

说明书

本发明提供了一种基于定位基站和定位标签在多楼层环境下的定位方法，括如下步骤：步骤1，计算标签坐标点；步骤2，根据标签坐标点，决定当前时刻应该下发的基站信息；步骤3，计算当前Seq坐标，进行调度基站下发，进入步骤1。从步骤3进入步骤1，是一个循环，一般是到步骤3代表一次解算的结束，但是当前Seq(时间序列，Sequence)步骤3的信息会在下个seq的步骤1用到。该方法避免了现场工程师大量的数据采集工作，解决了基站出现问题后系统的不稳定性问题，且通过误差校验进行基站筛选，有效剔除了区域的概念，消除了依赖经验来划分区域的弊端。

技术领域

本发明涉及一种基于定位基站和定位标签在多楼层环境下的定位方法。

背景技术

目前室内高精度定位有着巨大的需求和广阔的前景：在娱乐场景(如大型商业广场)中，通过提供室内定位导航，能满足部分顾客的导向性购物需求；在安防领域(如矿井，电厂)，这类场合属于危险系数比较高的场合，需要对其中的生产人员进行轨迹监管，以预防人员进入危险环境并且在险情中可以第一时间进行有效的营救；在物流仓储应用中(如仓库叉车)，及时地将物、车的位置信息准确地将反映到仓库控制中心，方便管理人员进行物资查询、物资盘点、叉车监控。通过合理调度安排，从而提高企业的管理水平。

目前主流UWB(超宽带(Ultra Wide Band，UWB)技术是一种无线载波通信技术(参考文献是刘丽坤；基于UWB脉冲信号的测距定位技术；哈尔滨工业大学；2008年)，它不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽)定位技术是基于TDOA(时间差定位法，Time Difference of Arrival)和TOF(飞行时间，Time ofFly)来定位的，其中TOF数据相较TDOA数据更为直观，方便进行解算前的筛选。应用场景中最为突出的便是室内工业生产环境的定位，由于工业生产环境中金属障碍物堆积，信号干扰因素多(参考文献是刘琳；非视距环境下的无线定位算法及其性能分析；西南交通大学；2007年)，且对于精度要求不得低于30cm，基于距离标签越近，基站与标签的信号误差越小的事实，故可以提前知晓标签所在楼层，进一步选取相应基站参与解算，从而提高解算精度，保证解算稳定性。

目前对于多楼层的分层采用事先采集现场数据，利用监督学习方法(如SVM、决策树等)进行训练，将训练模型序列化到本地，然后在解算服务开启的时候通过反序列化将模型加载到内存，每当TDOA数据帧进行解算前，先通过模型判别标签所在楼层。该方法加上投票的策略可以精准判断楼层，成功率在95％以上，但是存在几个缺点：1、需要事先采集数据，在大型应用场景下，这是一个不小的工作量，需要将每一个可能标签行进到的地方都采集一遍；2、一旦有基站损坏，需要更换，整个环境的数据需要重新采集，模型需要重新训练；3、训练模型对于未采集数据的非有效区域，存在误判为有效区域的可能性，把域外标签解算至区域内。判断楼层之后，不能使用本楼层全部的基站参与解算，在楼层跨度大的前提下，依然存在很多误差较大的数据。因此添加了区域的概念，一个区域包含一个固定的范围和一组该范围内的有效基站。对于某个标签，当上一个点位于某区域内且和当前楼层为同一楼层，则当前点的解算基站使用该区域的所有允许基站。该方法存在一些问题：1、区域间过渡存在一定延迟；2、对于允许基站和区域的划分没有严格意义上的标准，主要依赖现场工程师的经验，不够可靠稳定。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于定位基站和定位标签在多楼层环境下的定位方法，具体为基于带TOF测距功能的UWB定位基站和定位标签在多楼层环境下的定位方法，包括如下步骤：

步骤1，计算标签坐标点，标签首个Seq和非首个Seq计算方法不同；

步骤2，根据标签坐标点，决定该标签当前时刻应该下发的基站信息；

步骤3，进行调度基站下发。

步骤1包括：