CN104837142B - 一种无线定位***中定位参考点的标定方法及*** - Google Patents

一种无线定位***中定位参考点的标定方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了无线定位***中定位参考点的标定方法，包括：设置第一定位参考点的坐标为坐标系的原点；通过选取第二定位参考点和第三定位参考点，在第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点构成的平面中确定坐标系的第一坐标轴和第二坐标轴的方向，并计算得出第二定位参考点和第三定位参考点的坐标；逐一选取无线定位***中剩下的所有定位参考点，通过计算选取的定位参考点到至少三个已知坐标的定位参考点的距离确定选取的定位参考点在坐标系中的坐标。本发明还公开了一种无线定位***，采用本发明，可实现维护成本低，且避免最初布置时的需要人工进行位置标定以及后期beacon调整或更换时无需重新人工进行标定。

Description

一种无线定位***中定位参考点的标定方法及***
技术领域
本发明涉及计算机网络通信领域，尤其涉及一种无线定位***中定位参考点的标定方法及无线定位***。
背景技术
随着智能移动设备(例如手机、可穿戴设备等)的普及，智能家居、智慧型商场和建筑等也蓬勃兴起。无线定位技术(包括室内定位技术)是支撑该行业的基础性核心技术，它可以实时(或准实时，即在某些关键时点或地点触发)感知携带有移动终端的用户在环境中的位置，传送给后台服务器采集、汇总，并结合数据挖掘方法对个人用户或用户群体的大数据流进行分析，以发现有价值的知识、趋势或商机。
在实施无线定位技术的过程中，必须先在环境中布置多个锚节点(也称为“定位基站”、“定位参考点”、“参考点”或“信标beacon”等等)，以实现对环境区域的有效覆盖。同时，还需要标定这些锚节点的位置，作为后续感知移动用户位置的参考基准。
目前都是靠人工布置锚节点，并测量、标定各节点的位置坐标。当环境区域很大时，通常需要布置成百上千，甚至上万的锚节点。而且可以想象，当在全国乃至全球范围内铺开相关业务时，锚节点的总数将异常巨大，从而导致总的人力耗费和花销将相当惊人。
现有技术中在实施无线定位***时，对定位参考点的标定主要有以下两类做法：
1、间接标定：不直接标定各个beacon的位置坐标，而是待所有beacon布置好之后，通过仪器在环境中的各个关键位置(例如等间隔划分成若干网格，取各个网格的中心点)，测量一个或多个beacon的信号强度(RSSI)，从而建立RSSI指纹数据库；后续对移动用户执行定位操作时，通过实时采集所在位置的各beacon信号强度，并与RSSI指纹数据库中记录进行匹配比对(例如近邻法等)，确定位置信息。
2、直接标定：直接测量各个beacon在环境(地图)中的位置坐标，并建立各个beacon的测距扰动(误差)模型；后续对移动用户执行定位操作时，基于多传感器信息融合方法，结合测距扰动模型对测量位置进行修正，得到最终的定位结果。
上述第一种类型的做法，可以看作是种“批处理”的方式，后续当某个区域的beacon位置调整，或数量增减，或设备更换升级等，都需要重新对较大范围的区域进行重新测定，维护成本较高。第二种类型的做法，虽然可以随着节点的不断布置，动态地对新加入的节点进行测量和标定，后续若要调整beacon的位置或数量等，只需对变动了的那些beacon进行重新测量和标定，不会影响其他beacon，相对而言维护成本较低，然而，在最初布置时的需要人工进行位置标定，且后期beacon调整或更换时重新需要人工进行标定，人力成本高。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种无线定位***中定位参考点的标定方法及无线定位***，可实现维护成本低，且避免最初布置时的需要人工进行位置标定以及后期beacon调整或更换时无需重新人工进行标定。
为了解决上述技术问题，本发明实施例第一方面公开了一种无线定位***中定位参考点的标定方法，包括：
设置第一定位参考点的坐标为坐标系的原点；
通过选取第二定位参考点和第三定位参考点，在所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点构成的平面中确定所述坐标系的第一坐标轴和第二坐标轴的方向，并计算得出所述第二定位参考点和所述第三定位参考点的坐标；
逐一选取所述无线定位***中剩下的所有定位参考点，通过计算选取的定位参考点到至少三个已知坐标的定位参考点的距离确定所述选取的定位参考点在所述坐标系中的坐标。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述通过选取第二定位参考点和第三定位参考点，在所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点构成的平面中确定所述坐标系的第一坐标轴和第二坐标轴的方向，并计算得出所述第二定位参考点和所述第三定位参考点的坐标，包括：
选取第二定位参考点，根据从所述第一定位参考点到所述第二定位参考点的方向确定所述坐标系的第一坐标轴的方向，并通过计算所述第二定位参考点到所述第一定位参考点的距离得出所述第二定位参考点的坐标；
选取第三定位参考点，根据计算出的所述第三定位参考点分别到所述第一定位参考点和所述第二定位参考点的距离以及所述第一坐标轴的方向，在所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点构成的平面中确定所述坐标系的第二坐标轴的方向，并得出所述第三定位参考点的坐标。
结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述根据从所述第一定位参考点到所述第二定位参考点的方向确定所述坐标系的第一坐标轴的方向，包括：
将从所述第一定位参考点到所述第二定位参考点的方向确定为所述坐标系的第一坐标轴的正方向。
结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述根据计算出的所述第三定位参考点分别到所述第一定位参考点和所述第二定位参考点的距离以及所述第一坐标轴的方向，在所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点构成的平面中确定所述坐标系的第二坐标轴的方向，并得出所述第三定位参考点的坐标，包括：
根据计算出的所述第三定位参考点分别到所述第一定位参考点和所述第二定位参考点的距离，以及所述第二定位参考点的坐标，采用预先建立的方程式求解所述第三定位参考点的坐标；
当求出的解中有正解时，选取所述正解作为所述第三定位参考点的坐标。
结合第一方面，在第四种可能的实现方式中，所述通过计算选取的定位参考点到至少三个已知坐标的定位参考点的距离确定所述选取的定位参考点在所述坐标系中的坐标，包括：
通过测量选取的定位参考点到三个已知坐标的定位参考点的距离，采用三点测量法计算得出所述选取的定位参考点在所述坐标系中的坐标；或者
通过测量选取的定位参考点到至少四个已知坐标的定位参考点的距离，采用多点定位法计算得出所述选取的定位参考点在所述坐标系中的坐标。
结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，当采用多点定位法计算所述选取的定位参考点的坐标时，还包括：
通过所述多点定位法联合优化所述选取的定位参考点临近的已知坐标的定位参考点的坐标，且在所述坐标系中优化后的坐标所属的象限不变。
结合第一方面，或者第一方面的第一种可能的实现方式，或者第一方面的第二种可能的实现方式，或者第一方面的第三种可能的实现方式，或者第一方面的第四种可能的实现方式，或者第一方面的第五种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述计算得出所述第二定位参考点和所述第三定位参考点的坐标之后，所述逐一选取所述无线定位***中剩下的所有定位参考点之前，还包括：
选取第四定位参考点，所述第四定位参考点不在所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点构成的平面中；
根据所述第四定位参考点到所述平面的垂直方向确定所述坐标系的第三坐标轴的方向，并通过测量所述第四定位参考点分别到所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点的距离，采用三点测量法计算得出所述第四定位参考点在所述坐标系中的坐标。
本发明实施例第二方面公开了一种无线定位***，包括：
第一参考点设置模块，用于设置第一定位参考点的坐标为坐标系的原点；
坐标计算模块，用于通过选取第二定位参考点和第三定位参考点，在所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点构成的平面中确定所述坐标系的第一坐标轴和第二坐标轴的方向，并计算得出所述第二定位参考点和所述第三定位参考点的坐标；
选取确定模块，用于逐一选取所述无线定位***中剩下的所有定位参考点，通过计算选取的定位参考点到至少三个已知坐标的定位参考点的距离确定所述选取的定位参考点在所述坐标系中的坐标。
结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，所述坐标计算模块包括：
第二参考点选取确定单元，用于选取第二定位参考点，根据从所述第一定位参考点到所述第二定位参考点的方向确定所述坐标系的第一坐标轴的方向，并通过计算所述第二定位参考点到所述第一定位参考点的距离得出所述第二定位参考点的坐标；
第三参考点选取确定单元，用于选取第三定位参考点，根据计算出的所述第三定位参考点分别到所述第一定位参考点和所述第二定位参考点的距离以及所述第一坐标轴的方向，在所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点构成的平面中确定所述坐标系的第二坐标轴的方向，并得出所述第三定位参考点的坐标。
结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述第二参考点选取确定单元根据从所述第一定位参考点到所述第二定位参考点的方向确定所述坐标系的第一坐标轴的方向，具体包括：
所述第二参考点选取确定单元将从所述第一定位参考点到所述第二定位参考点的方向确定为所述坐标系的第一坐标轴的正方向。
结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述第三参考点选取确定单元包括：
求解单元，用于根据计算出的所述第三定位参考点分别到所述第一定位参考点和所述第二定位参考点的距离，以及所述第二定位参考点的坐标，采用预先建立的方程式求解所述第三定位参考点的坐标；
第三坐标确定单元，用于当求出的解中有正解时，选取所述正解作为所述第三定位参考点的坐标。
结合第二方面，在第四种可能的实现方式中，所述选取确定模块包括：
三点测量单元，用于通过测量选取的定位参考点到三个已知坐标的定位参考点的距离，采用三点测量法计算得出所述选取的定位参考点在所述坐标系中的坐标；或者
多点定位单元，用于通过测量选取的定位参考点到至少四个已知坐标的定位参考点的距离，采用多点定位法计算得出所述选取的定位参考点在所述坐标系中的坐标。
结合第二方面的第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述多点定位单元还用于：通过所述多点定位法联合优化所述选取的定位参考点临近的已知坐标的定位参考点的坐标，且在所述坐标系中优化后的坐标所属的象限不变。
结合第二方面，或者第二方面的第一种可能的实现方式，或者第二方面的第二种可能的实现方式，或者第二方面的第三种可能的实现方式，或者第二方面的第四种可能的实现方式，或者第二方面的第五种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，还包括：
第四参考点选取模块，用于在所述坐标计算模块计算得出所述第二定位参考点和所述第三定位参考点的坐标之后，所述选取确定模块逐一选取所述无线定位***中剩下的所有定位参考点之前，选取第四定位参考点，所述第四定位参考点不在所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点构成的平面中；
第四坐标计算模块，用于根据所述第四定位参考点到所述平面的垂直方向确定所述坐标系的第三坐标轴的方向，并通过测量所述第四定位参考点分别到所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点的距离，采用三点测量法计算得出所述第四定位参考点在所述坐标系中的坐标。
本发明实施例第三方面公开了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有程序，所述程序执行时包括本发明实施例第一方面、或者第一方面的第一种可能的实现方式，或者第一方面的第二种可能的实现方式，或者第一方面的第三种可能的实现方式，或者第一方面的第四种可能的实现方式，或者第一方面的第五种可能的实现方式，或者第一方面的第六种可能的实现方式中的无线定位***中定位参考点的标定方法的全部步骤。
实施本发明实施例，通过第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点建立坐标系，并确定该坐标系各个坐标轴的延伸方向，那么随着定位参考点的依次布置，通过该坐标系以及到至少三个已知坐标的定位参考点的距离可以动态地确定新增的定位参考点的坐标，实现了基于各个具有身份标识的定位参考点之间的协同测距定位来自动标定各自的位置，无需人工对各个定位参考点进行测量，维护成本低，且解决了现有技术中在最初布置时的需要人工进行位置标定以及后期beacon调整或更换时需要重新人工进行标定的技术问题；另外还可以通过多点定位法等校正算法修正优化已知坐标的定位参考点的坐标，具有很强的扩展性和自适应性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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是本发明实施例提供的无线定位***中定位参考点的标定方法的应用场景示意图；
图2是本发明实施例提供的无线定位***中定位参考点的标定方法的方法流程示意图；
图3是本发明提供的无线定位***中定位参考点的标定方法的另一实施例的方法流程示意图；
图4是本发明提供的确定坐标轴方向的示意图；
图5是本发明提供的无线定位***中定位参考点的标定方法的另一实施例的方法流程示意图；
图6是本发明实施例提供的无线定位***的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的坐标计算模块的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的第三参考点选取确定单元的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的选取确定模块的结构示意图；
图10是本发明提供的无线定位***的另一实施例的结构示意图。
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作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。
本发明各个实施例可以基于图1所示的应用场景来实施，环境布局图10可以为家庭室内布局图、商场布局图、停车场布局图等等需要进行无线定位的布局图，定位参考点100也可以“锚节点”、“参考点”、“定位基站”或“beacon”等等，通过人工在环境中进行布置，可以是各种无线信号发射或接收装置，例如蓝牙、wifi、ZigBee等等，在标定了这些定位参考点100的位置后，将作为后续感知移动用户位置的参考基准，如感知用户在家庭的具***置，用户车辆在停车场的具***置等等。
下面结合图2至图5来详细说明本发明无线定位***中定位参考点的标定方法的具体实施方式，说明如何自动标定各个定位参考点的位置：
图2示出了本发明实施例提供的无线定位***中定位参考点的标定方法的方法流程示意图，包括：
步骤S200：设置第一定位参考点的坐标为坐标系的原点；
具体地，本发明各个实施例中的无线定位***中定位参考点的标定方法既可以是在布置的过程中动态地或增量地依次完成每个定位参考点的安置，那么该第一定位参考点可以为第一个安置的定位参考点；也可以等到环境中的所有的定位参考点都安置完毕，然后同步或异步启动各个定位参考点，那么该第一定位参考点可以从环境中随机或者按照用户喜好选择的一个定位参考点；并以该第一定位参考点作为坐标系的原点。
步骤S202：通过选取第二定位参考点和第三定位参考点，在所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点构成的平面中确定所述坐标系的第一坐标轴和第二坐标轴的方向，并计算得出所述第二定位参考点和所述第三定位参考点的坐标；
具体地，选取了第二定位参考点和第三定位参考点后，可以确认该坐标系在第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点构成的平面中，并且确定该坐标系的两个坐标轴的方向，例如可以根据第一定位参考点到第二定位参考点的方向确定第一坐标轴的方向，然后可以基于该第一坐标轴的方向确定该坐标系第二坐标轴的方向，并通过测量该第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点相互之间的距离，最终计算得出第二定位参考点和第三定位参考点的坐标。
需要说明的是，本发明实施例中不限定如何根据选取的第二定位参考点和第三定位参考点，在所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点构成的平面中确定所述坐标系的第一坐标轴和第二坐标轴的方向，只要可以实现在该平面上，以第一定位参考点为原点的坐标系确定出该坐标系的两个坐标轴方向即可。
可理解的是，与上述第一定位参考点类似，该选取的第二定位参考点可以是第二个安置的定位参考点，选取的第三定位参考点可以是第三个安置的定位参考点，或者都可以是从环境中随机或者按照用户喜好选择的一个定位参考点。
步骤S204：逐一选取所述无线定位***中剩下的所有定位参考点，通过计算选取的定位参考点到至少三个已知坐标的定位参考点的距离确定所述选取的定位参考点在所述坐标系中的坐标。
具体地，确定了坐标系以及该坐标系的两个坐标轴的方向后，对每个动态新增的定位参考点或者环境中的剩下的每个定位参考点，可以通过计算其到至少三个已知坐标的定位参考点的距离来确认其在坐标系中的坐标，从而自动完成环境中所有定位参考点的坐标定位。
需要说明的是，本发明各个实施例中的各个定位参考点可以相互测距，即各个定位参考点可以相互感知，相互通讯，并且各个定位参考点具有各自唯一对应的身份标识ID，以区别自身以外的其它定位参考点，即各个定位参考点是可以进行身份辨识的定位参考点；可理解的是，这可以在底层的通讯协议中，要求每个定位参考点发送信号时，都加上自己的ID码；同时，在接收到其他定位参考点信号时，会解析对方的ID。每个定位参考点有独一无二的ID。具体采用何种ID分配方案及编码方案，本发明实施例不做限定，但均在本发明所保护的范围内。
实施本发明实施例，通过第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点建立坐标系，并确定该坐标系各个坐标轴的延伸方向，那么随着定位参考点的依次布置，通过该坐标系以及到至少三个已知坐标的定位参考点的距离可以动态地确定新增的定位参考点的坐标，实现了基于各个具有身份标识的定位参考点之间的协同测距定位来自动标定各自的位置，无需人工对各个定位参考点进行测量，维护成本低，且解决了现有技术中在最初布置时的需要人工进行位置标定以及后期beacon调整或更换时需要重新人工进行标定的技术问题。
进一步地，如图3示出的本发明提供的无线定位***中定位参考点的标定方法的另一实施例的方法流程示意图，包括：
步骤S300：设置第一定位参考点的坐标为坐标系的原点；
具体地，参考上述图2实施例中的步骤S200，这里不再赘述。
步骤S302：选取第二定位参考点，根据从所述第一定位参考点到所述第二定位参考点的方向确定所述坐标系的第一坐标轴的方向，并通过计算所述第二定位参考点到所述第一定位参考点的距离得出所述第二定位参考点的坐标；
具体地，可以将从该第一定位参考点到该第二定位参考点的方向确定为坐标系的第一坐标轴的正方向，假设该第一坐标轴为y轴，例如计算出的该第二定位参考点到该第一定位参考点的距离为k，那么可以得出该第二定位参考点的坐标为(0，k)；也可以将从该第一定位参考点到该定位参考点的方向确定为坐标系的第一坐标轴的负方向，假设该第一坐标轴为x轴，那么可以得出该第二定位参考点的坐标为(-k，0)，等等。需要说明的是，本发明不限于上述实施方式，只要可以根据从该第一定位参考点到该第二定位参考点的方向确定该坐标系的第一坐标轴的方向，并通过计算该第二定位参考点到该第一定位参考点的距离得出该第二定位参考点的坐标即可。
步骤S304：选取第三定位参考点，根据计算出的所述第三定位参考点分别到所述第一定位参考点和所述第二定位参考点的距离以及所述第一坐标轴的方向，在所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点构成的平面中确定所述坐标系的第二坐标轴的方向，并得出所述第三定位参考点的坐标；
具体地，结合图4示出的本发明提供的确定坐标轴方向的示意图，其中A点表示第一定位参考点，B点表示第二定位参考点，C点表示第三定位参考点，而且假设步骤S302中将从该第一定位参考点到该定位参考点的方向确定为坐标系的第一坐标轴的正方向，且该第一坐标轴为y轴，那么B点的坐标确认为(0，
Figure BDA0000689478270000101
第三定位参考点的坐标(xc，yc)可以根据计算出的C点分别到A点和B点的距离
Figure BDA0000689478270000102
和
Figure BDA0000689478270000103
以及B点的坐标(0，
Figure BDA0000689478270000104
)，采用预先建立的方程式进行求解，该方程式可以如下：
Figure BDA0000689478270000105
其中上述方程式的解中xc一般会有两组解，其中一组为正解，另一组为负解，可以选取其中的一组作为方程式的解，从而得到该第三定位参考点的坐标；其中，若选取正解作为该第三定位参考点的坐标时，表明确定了该第二坐标轴的正方向指向该第三定位参考点一侧，即该第三定位参考点落在该第二坐标轴的正方向区域，若选取负解作为该第三定位参考点的坐标时，表明确定了该第二坐标轴的负方向指向该第三定位参考点一侧，即该第三定位参考点落在该第二坐标轴的负方向区域。优选地，可以选取正解作为该第三定位参考点的坐标。
需要说明的是，图4只是本发明实施例的一个举例，不应作为限制本发明实施例的保护范围。
步骤S306：逐一选取所述无线定位***中剩下的所有定位参考点，通过计算选取的定位参考点到至少三个已知坐标的定位参考点的距离确定所述选取的定位参考点在所述坐标系中的坐标。
具体地，如图4所示，第四定位参考点D点可以通过计算测量出D点到已知坐标的三个定位参考点A、B和C的距离，从而确定出D点的坐标。
进一步地，步骤S306可以通过测量选取的定位参考点到三个已知坐标的定位参考点的距离，采用三点测量法计算得出该选取的定位参考点在该坐标系中的坐标；或者可以通过测量选取的定位参考点到至少四个已知坐标的定位参考点的距离，采用多点定位法计算得出该选取的定位参考点在该坐标系中的坐标。
具体地，上述选定的定位参考点到三个已知坐标的定位参考点的距离中，该三个已知坐标的定位参考点可以为与该选定的定位参考点最邻近的三个定位参考点，由于无线定位***中的各个定位参考点可以相互感知并自动测量到其它定位参考点的距离，因此可以确定与该选定的定位参考点最邻近的三个定位参考点，或者用户在布置定位参考点的过程中一般按区域依次布置各个参考点，往往是临近上一个定位参考点来布置下一个定位参考点，因此可以确定最近布置的三个定位参考点作为下一布置的定位参考点最邻近的三个定位参考点；然后采用三点测量法计算得出该选定的定位参考点最邻近的三个定位参考点；
进一步地，当采用多点定位法计算该选取的定位参考点的坐标时，还可以包括：通过该多点定位法联合优化该选取的定位参考点临近的已知坐标的定位参考点的坐标，且在该坐标系中优化后的坐标所属的象限不变。
具体地，通过多点定位法可以对选取的定位参考点临近的已知坐标的定位参考点的坐标进行修正优化或校正，但被修正的坐标的正负不便，即在该坐标系中优化后的坐标所属的象限不变；例如被修正的坐标为(-2，5)，那么无论数值被如何修正，其在x轴的值应该依旧为负值，y轴的值应该依旧为正值。
再进一步地，上述图2至图4实施例的描述中虽然只描述了坐标系中两个坐标轴的情况，但本发明实施例可以应用于三维立体空间中，而且在实际工程实施时通常也会需要进行三维立体空间的无线定位，即可以在上述平面布置定位参考点的基础上安置其它距离该平面的其它定位参考点；具体地，如图5示出的本发明提供的无线定位***中定位参考点的标定方法的另一实施例的方法流程示意图，包括：
步骤S500：设置第一定位参考点的坐标为坐标系的原点；
步骤S502：选取第二定位参考点，根据从所述第一定位参考点到所述第二定位参考点的方向确定所述坐标系的第一坐标轴的方向，并通过计算所述第二定位参考点到所述第一定位参考点的距离得出所述第二定位参考点的坐标；
步骤S504：选取第三定位参考点，根据计算出的所述第三定位参考点分别到所述第一定位参考点和所述第二定位参考点的距离以及所述第一坐标轴的方向，在所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点构成的平面中确定所述坐标系的第二坐标轴的方向，并得出所述第三定位参考点的坐标；
具体地，步骤S500至步骤S504可以参考上述图3实施例中的步骤S300至步骤S304，这里不再赘述。
步骤S506：选取第四定位参考点，所述第四定位参考点不在所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点构成的平面中；
步骤S508：根据所述第四定位参考点到所述平面的垂直方向确定所述坐标系的第三坐标轴的方向，并通过测量所述第四定位参考点分别到所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点的距离，采用三点测量法计算得出所述第四定位参考点在所述坐标系中的坐标；
具体地，同样可以以图4为例子进行说明，此时A的坐标设定为(0，0，0)，B的坐标可以为(0，
Figure BDA0000689478270000121
0)，C的坐标计算得出(xc，yc，0)，xc和yc同样可以通过图3实施例所描述的计算得出，假设第四定位参考点D点不与A，B和C构成的平面共面，即第四定位参考点不在该第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点构成的平面中，那么通过测量该第四定位参考点分别到该第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点的距离，采用三点测量法求得的D的坐标(xD，yD，zD)有两个解，可以约定取正解或负解，若选取正解作为该第四定位参考点的坐标时，表明确定了该第三坐标轴的正方向指向该第四定位参考点一侧，即该第四定位参考点落在该第三坐标轴的正方向区域，若选取负解作为该第四定位参考点的坐标时，表明确定了该第三坐标轴的负方向指向该第四定位参考点一侧，即该第四定位参考点落在该第三坐标轴的负方向区域。优选地，可以选取正解作为该第四定位参考点的坐标。
步骤S510：逐一选取所述无线定位***中剩下的所有定位参考点，通过计算选取的定位参考点到至少三个已知坐标的定位参考点的距离确定所述选取的定位参考点在所述坐标系中的坐标。
具体地，可以参考上述实施例的实施方式，这里不再赘述。
实施本发明实施例，通过第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点建立坐标系，并确定该坐标系各个坐标轴的延伸方向，那么随着定位参考点的依次布置，通过该坐标系以及到至少三个已知坐标的定位参考点的距离可以动态地确定新增的定位参考点的坐标，实现了基于各个具有身份标识的定位参考点之间的协同测距定位来自动标定各自的位置，无需人工对各个定位参考点进行测量，维护成本低，且解决了现有技术中在最初布置时的需要人工进行位置标定以及后期beacon调整或更换时需要重新人工进行标定的技术问题；另外还可以通过多点定位法等校正算法修正优化已知坐标的定位参考点的坐标，具有很强的扩展性和自适应性。
为了便于更好地实施本发明实施例的上述方案，本发明还对应提供了一种无线定位***，如图6示出的本发明实施例提供的无线定位***的结构示意图，无线定位***60可以包括：第一参考点设置模块600、坐标计算模块602和选取确定模块604，其中
第一参考点设置模块600用于设置第一定位参考点的坐标为坐标系的原点；
坐标计算模块602用于通过选取第二定位参考点和第三定位参考点，在所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点构成的平面中确定所述坐标系的第一坐标轴和第二坐标轴的方向，并计算得出所述第二定位参考点和所述第三定位参考点的坐标；
选取确定模块604用于逐一选取所述无线定位***中剩下的所有定位参考点，通过计算选取的定位参考点到至少三个已知坐标的定位参考点的距离确定所述选取的定位参考点在所述坐标系中的坐标。
具体地，如图7示出的本发明实施例提供的坐标计算模块的结构示意图，坐标计算模块602可以包括第二参考点选取确定单元6020和第三参考点选取确定单元6022，其中
第二参考点选取确定单元6020用于选取第二定位参考点，根据从所述第一定位参考点到所述第二定位参考点的方向确定所述坐标系的第一坐标轴的方向，并通过计算所述第二定位参考点到所述第一定位参考点的距离得出所述第二定位参考点的坐标；
第三参考点选取确定单元6022用于选取第三定位参考点，根据计算出的所述第三定位参考点分别到所述第一定位参考点和所述第二定位参考点的距离以及所述第一坐标轴的方向，在所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点构成的平面中确定所述坐标系的第二坐标轴的方向，并得出所述第三定位参考点的坐标。
进一步地，第二参考点选取确定单元6020根据从所述第一定位参考点到所述第二定位参考点的方向确定所述坐标系的第一坐标轴的方向，具体包括：第二参考点选取确定单元6020将从所述第一定位参考点到所述第二定位参考点的方向确定为所述坐标系的第一坐标轴的正方向。
再进一步地，如图8示出的本发明实施例提供的第三参考点选取确定单元的结构示意图，第三参考点选取确定单元6022可以包括：求解单元60220和第三坐标确定单元60222，其中
求解单元60220用于根据计算出的所述第三定位参考点分别到所述第一定位参考点和所述第二定位参考点的距离，以及所述第二定位参考点的坐标，采用预先建立的方程式求解所述第三定位参考点的坐标；
第三坐标确定单元60222用于当求出的解中有正解时，选取所述正解作为所述第三定位参考点的坐标。
再进一步地，如图9示出的本发明实施例提供的选取确定模块的结构示意图，选取确定模块604可以包括：三点测量单元6040或多点定位单元6042，图中以都包括三点测量单元6040和多点定位单元6042进行说明，其中
三点测量单元6040用于通过测量选取的定位参考点到三个已知坐标的定位参考点的距离，采用三点测量法计算得出所述选取的定位参考点在所述坐标系中的坐标；
多点定位单元6042用于通过测量选取的定位参考点到至少四个已知坐标的定位参考点的距离，采用多点定位法计算得出所述选取的定位参考点在所述坐标系中的坐标。
具体地，多点定位单元6042还用于：通过所述多点定位法联合优化所述选取的定位参考点临近的已知坐标的定位参考点的坐标，且在所述坐标系中优化后的坐标所属的象限不变。
再进一步地，如图10示出的本发明提供的无线定位***的另一实施例的结构示意图，无线定位***60包括第一参考点设置模块600、坐标计算模块602和选取确定模块604外，还可以包括第四参考点选取模块606和第四坐标计算模块608，其中
第四参考点选取模块606用于在坐标计算模块602计算得出所述第二定位参考点和所述第三定位参考点的坐标之后，选取确定模块604逐一选取所述无线定位***中剩下的所有定位参考点之前，选取第四定位参考点，所述第四定位参考点不在所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点构成的平面中；
第四坐标计算模块608用于根据所述第四定位参考点到所述平面的垂直方向确定所述坐标系的第三坐标轴的方向，并通过测量所述第四定位参考点分别到所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点的距离，采用三点测量法计算得出所述第四定位参考点在所述坐标系中的坐标。
需要说明的是，本发明实施例中的无线定位***60的各功能模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述，此处不再赘述。
综上所述，通过第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点建立坐标系，并确定该坐标系各个坐标轴的延伸方向，那么随着定位参考点的依次布置，通过该坐标系以及到至少三个已知坐标的定位参考点的距离可以动态地确定新增的定位参考点的坐标，实现了基于各个具有身份标识的定位参考点之间的协同测距定位来自动标定各自的位置，无需人工对各个定位参考点进行测量，维护成本低，且解决了现有技术中在最初布置时的需要人工进行位置标定以及后期beacon调整或更换时需要重新人工进行标定的技术问题；另外还可以通过多点定位法等校正算法修正优化已知坐标的定位参考点的坐标，具有很强的扩展性和自适应性。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种无线定位***中定位参考点的标定方法，其特征在于，包括：
选取第一个安置的定位参考点为第一定位参考点；
设置所述第一定位参考点的坐标为坐标系的原点，所述第一定位参考点的真实位置未知；
选取第二个安置的定位参考点为第二定位参考点，以及选取第三个安置的定位参考点为第三定位参考点；
在所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点构成的平面中确定所述坐标系的第一坐标轴和第二坐标轴的方向，并计算得出所述第二定位参考点和所述第三定位参考点的坐标；其中，所述第二定位参考点和所述第三定位参考点的真实位置未知，第三定位参考点的坐标计算方程包括：
Figure FDA0002962902400000011
其中，A点表示第一定位参考点，B点表示第二定位参考点，C点表示第三定位参考点；第一坐标轴为y轴；则B点的坐标确认为
Figure FDA0002962902400000012
第三定位参考点的坐标(xc，yc)；
根据计算出的C点分别到A点和B点的距离
Figure FDA0002962902400000013
和
Figure FDA0002962902400000014
以及B点的坐标
Figure FDA0002962902400000015
即可得到xc和yc的值；
选取第四定位参考点，所述第四定位参考点不在所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点构成的平面中；
根据所述第四定位参考点到所述平面的垂直方向确定所述坐标系的第三坐标轴的方向，并通过测量所述第四定位参考点分别到所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点的距离，采用三点测量法计算得出所述第四定位参考点在所述坐标系中的坐标；其中，第四定位参考点坐标计算方式包括：设定A的坐标定为(0，0，0)，B的坐标为
Figure FDA0002962902400000016
则根据所述第三定位参考点的坐标计算方程，计算得到C点坐标中xc和yc的值，以得到C点坐标(xc，yc，0)，根据D点分别到A点、B点和C点的距离；即可得到D的坐标(xD，yD，zD)；
其中，D点表示第四定位参考点；
逐一选取所述无线定位***中剩下的所有定位参考点或每个动态新增的定位参考点，通过计算选取的定位参考点到至少三个已知坐标的定位参考点的距离确定所述选取的定位参考点在所述坐标系中的坐标包括：各个定位参考点能够相互测距，各个定位参考点能够相互感知，相互通讯，并且各个定位参考点具有各自唯一对应的身份标识，以区别自身以外的其它定位参考；基于身份标识建立选取的定位参考点与前三个已知坐标的定位参考点间的通讯连接，通过测量选取的定位参考点到前三个已知坐标的定位参考点的距离，采用三点测量法计算得出所述选取的定位参考点在所述坐标系中的坐标；或者基于身份标识建立选取的定位参考点与前四个已知坐标的定位参考点间的通讯连接，通过测量选取的定位参考点到前四个已知坐标的定位参考点的距离，采用多点定位法计算得出所述选取的定位参考点在所述坐标系中的坐标；其中，当采用多点定位法计算所述选取的定位参考点的坐标时，通过多点定位法对选取的定位参考点临近的已知坐标的定位参考点的坐标进行修正优化或校正，且在所述坐标系中优化后的坐标所属的象限不变；
所述无线定位***中各个定位参考点相互感知且自动测量到其它定位参考点的距离。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点构成的平面中确定所述坐标系的第一坐标轴和第二坐标轴的方向，并计算得出所述第二定位参考点和所述第三定位参考点的坐标，包括：
根据从所述第一定位参考点到所述第二定位参考点的方向确定所述坐标系的第一坐标轴的方向，并通过计算所述第二定位参考点到所述第一定位参考点的距离得出所述第二定位参考点的坐标；
根据计算出的所述第三定位参考点分别到所述第一定位参考点和所述第二定位参考点的距离以及所述第一坐标轴的方向，在所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点构成的平面中确定所述坐标系的第二坐标轴的方向，并得出所述第三定位参考点的坐标。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据从所述第一定位参考点到所述第二定位参考点的方向确定所述坐标系的第一坐标轴的方向，包括：
将从所述第一定位参考点到所述第二定位参考点的方向确定为所述坐标系的第一坐标轴的正方向。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据计算出的所述第三定位参考点分别到所述第一定位参考点和所述第二定位参考点的距离以及所述第一坐标轴的方向，在所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点构成的平面中确定所述坐标系的第二坐标轴的方向，并得出所述第三定位参考点的坐标，包括：
根据计算出的所述第三定位参考点分别到所述第一定位参考点和所述第二定位参考点的距离，以及所述第二定位参考点的坐标，采用预先建立的方程式求解所述第三定位参考点的坐标；
当求出的解中有正解时，选取所述正解作为所述第三定位参考点的坐标。
5.一种无线定位***，其特征在于，包括：
第一选取模块，用于选取第一个安置的定位参考点为第一定位参考点；
第一参考点设置模块，用于设置所述第一定位参考点的坐标为坐标系的原点，所述第一定位参考点的真实位置未知；
第二选取模块，用于选取第二个安置的定位参考点为第二定位参考点，以及选取第三个安置的定位参考点为第三定位参考点；
坐标计算模块，用于在所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点构成的平面中确定所述坐标系的第一坐标轴和第二坐标轴的方向，并计算得出所述第二定位参考点和所述第三定位参考点的坐标；其中，所述第二定位参考点和所述第三定位参考点的真实位置未知，第三定位参考点的坐标计算方程包括：
Figure FDA0002962902400000031
其中，A点表示第一定位参考点，B点表示第二定位参考点，C点表示第三定位参考点；第一坐标轴为y轴；则B点的坐标确认为
Figure FDA0002962902400000032
第三定位参考点的坐标(xc，yc)；
根据计算出的C点分别到A点和B点的距离
Figure FDA0002962902400000041
和
Figure FDA0002962902400000042
以及B点的坐标
Figure FDA0002962902400000043
即可得到xc和yc的值；
第四参考点选取模块，用于在所述坐标计算模块计算得出所述第二定位参考点和所述第三定位参考点的坐标之后，所述选取确定模块逐一选取所述无线定位***中剩下的所有定位参考点之前，选取第四定位参考点，所述第四定位参考点不在所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点构成的平面中；
第四坐标计算模块，用于根据所述第四定位参考点到所述平面的垂直方向确定所述坐标系的第三坐标轴的方向，并通过测量所述第四定位参考点分别到所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点的距离，采用三点测量法计算得出所述第四定位参考点在所述坐标系中的坐标；其中，第四定位参考点坐标计算方式包括：设定A的坐标定为(0，0，0)，B的坐标为
Figure FDA0002962902400000044
则根据所述第三定位参考点的坐标计算方程，计算得到C点坐标中xc和yc的值，以得到C点坐标(xc，yc，0)，根据D点分别到A点、B点和C点的距离；即可得到D的坐标(xD，yD，zD)；
其中，D点表示第四定位参考点；
选取确定模块，用于逐一选取所述无线定位***中剩下的所有定位参考点或每个动态新增的定位参考点，通过计算选取的定位参考点到至少三个已知坐标的定位参考点的距离确定所述选取的定位参考点在所述坐标系中的坐标包括：各个定位参考点能够相互测距，各个定位参考点能够相互感知，相互通讯，并且各个定位参考点具有各自唯一对应的身份标识，以区别自身以外的其它定位参考；基于身份标识建立选取的定位参考点与前三个已知坐标的定位参考点间的通讯连接，三点测量单元，用于通过测量选取的定位参考点到前三个已知坐标的定位参考点的距离，采用三点测量法计算得出所述选取的定位参考点在所述坐标系中的坐标；或者多点定位单元，用于基于身份标识建立选取的定位参考点与前四个已知坐标的定位参考点间的通讯连接，通过测量选取的定位参考点到前四个已知坐标的定位参考点的距离，采用多点定位法计算得出所述选取的定位参考点在所述坐标系中的坐标；其中，所述多点定位单元还用于：通过多点定位法对选取的定位参考点临近的已知坐标的定位参考点的坐标进行修正优化或校正，且在所述坐标系中优化后的坐标所属的象限不变；
所述无线定位***中各个定位参考点相互感知且自动测量到其它定位参考点的距离。
6.如权利要求5所述的***，其特征在于，所述坐标计算模块包括：
第二参考点确定单元，用于根据从所述第一定位参考点到所述第二定位参考点的方向确定所述坐标系的第一坐标轴的方向，并通过计算所述第二定位参考点到所述第一定位参考点的距离得出所述第二定位参考点的坐标；
第三参考点确定单元，用于根据计算出的所述第三定位参考点分别到所述第一定位参考点和所述第二定位参考点的距离以及所述第一坐标轴的方向，在所述第一定位参考点、第二定位参考点和第三定位参考点构成的平面中确定所述坐标系的第二坐标轴的方向，并得出所述第三定位参考点的坐标。
7.如权利要求6所述的***，其特征在于，所述第二参考点选取确定单元根据从所述第一定位参考点到所述第二定位参考点的方向确定所述坐标系的第一坐标轴的方向，具体包括：
所述第二参考点选取确定单元将从所述第一定位参考点到所述第二定位参考点的方向确定为所述坐标系的第一坐标轴的正方向。
8.如权利要求6所述的***，其特征在于，所述第三参考点选取确定单元包括：
求解单元，用于根据计算出的所述第三定位参考点分别到所述第一定位参考点和所述第二定位参考点的距离，以及所述第二定位参考点的坐标，采用预先建立的方程式求解所述第三定位参考点的坐标；
第三坐标确定单元，用于当求出的解中有正解时，选取所述正解作为所述第三定位参考点的坐标。
9.一种计算机存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行如权利要求1-4任意一项所述的无线定位***中定位参考点的标定方法。
10.一种硬件设备，其特征在于，所述硬件设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或所述至少一段程序由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1-4任一所述的无线定位***中定位参考点的标定方法。
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