CN107948921A - Uwb定位***的基站智能快速部署方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种UWB定位***的基站智能快速部署方法和装置，方法包括：定位服务器多个基站分别上报的基站信息，其中任一基站上报的基站信息包括该基站与其邻近基站的距离；定位服务器选择相互邻近的至少四个基站，所选择的至少四个基站包括一个坐标已知的参考基站和一个目标基站以及二个以上协助基站，所述参考基站的可信度高于所述目标基站和所述协助基站的可信度；定位服务器根据所选择的至少四个基站彼此之间的距离，基于所述参考基站的坐标，计算所述目标基站的坐标，将计算出的坐标发送给所述目标基站。本发明可以实现高精度室内定位效果，在实际的定位***部署时大幅度提高效率和精准度，并且可以减少后期基站维护的工作量。

Description

UWB定位***的基站智能快速部署方法和装置

技术领域

本发明涉及室内定位技术领域，具体涉及一种UWB定位***的基站智能快速部署方法和装置。

背景技术

随着人们活动的室内空间越来越庞大和复杂，室内基于位置的定位服务的需求越来越明显。比如，在大型的购物广场，人们能够快速找到所需的商品；在医院，管理人员能够对医院的医疗设备及病人进行实时准确的定位；在火灾等救援现场，指挥人员对室内消防员位置的确定等。

众所周知，GPS(Global Positioning System，全球定位***)卫星信号在遮挡严重时会导致部分或全部定位功能丧失，并且很容易受到多路径环境的干扰，因此在室内环境下利用GPS很难实现定位。

在市场庞大的需求推动下，迫切构建与室内环境相符合的室内定位***(IndoorPosition System，IPS)成为了众多科技工作者关注的焦点。

UWB(Ultra Wide band，超宽带)是一种无载波通信技术，利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，可用于短距通信及定位。UWB技术是无线通信领域的一个重要发展方向，已成为国内外热点研究的内容之一。UWB定位技术运用于短距离室内定位时，其高的定位精度、强的穿透能力、抗多径、低的发射功率，成为其与其他室内定位技术的明显优势。

然而，随着UWB定位技术的大规模商用，在实际应用中碰到很多问题,比如在用UWB做室内定位时要先把基站部署到合适的位置，并手工测量基站的实际坐标值，基站的坐标准确性直接关系到最终标签定位精度，而实际应用中，基站数目会比较多，而且基站分布的面积也会比较广，通过手工测量工作量很大，而且准确率无法保证，而且有一些位置测量难度很大。当前有一些自动测量的方法，不过都不太理想。

现有技术的专利方案，例如CN106211080A，采用了基于wifi通信提供一种基站被移动后的自动发现及校准方法。该方案只提供了一种固定基站被移动的发现及校准方法。对于大规模部署时很多场景都不太适用,尤其没有办法解决大规模部署效率和精度问题。

发明内容

本发明实施例提供一种UWB定位***的基站智能快速部署方法和装置，旨在实现高精度室内定位效果，在实际的定位***部署时大幅度提高效率和精准度，并且可以减少后期基站维护的工作量。

本发明第一方面提供一种UWB定位***的基站智能快速部署方法，所述UWB定位***包括定位服务器和多个基站，所述方法包括：定位服务器接收多个基站分别上报的基站信息，其中任一基站上报的基站信息包括该基站与其邻近基站的距离；定位服务器选择相互邻近的至少四个基站，所选择的至少四个基站包括一个坐标已知的参考基站和一个目标基站以及二个以上协助基站，所述参考基站的可信度高于所述目标基站和所述协助基站的可信度；定位服务器根据所选择的至少四个基站彼此之间的距离，基于所述参考基站的坐标，计算所述目标基站的坐标，将计算出的坐标发送给所述目标基站。

在第一种可能的实现方式中，所述方法还包括：定位服务器根据所选择的至少四个基站的可信度，计算并更新所述目标基站的可信度，将更新后的可信度发送给所述目标基站。

在第二种可能的实现方式中，定位服务器在设定时间内，重复多次执行所述选择基站和计算坐标的步骤之后，得到所述目标基站的多组坐标，通过优化定位算法和滤波算法处理所述多组坐标，计算出所述目标基站的稳定坐标，所述目标基站获得稳定坐标后进入稳定态；计算并更新所述目标基站进入稳定态后的可信度，将更新后的可信度发送给所述目标基站。

在第三种可能的实现方式中，所述方法还包括：定位服务器预先定义一个基站为坐标原点；在初始时，定位服务器确定坐标原点的基站为参考基站。

在第四种可能的实现方式中，所述方法还包括：定位服务器预先为所述多个基站中的一个或多个处于关键位置的基站配置坐标。

在第五种可能的实现方式中，定位服务器选择相互邻近的至少四个基站，所选择的至少四个基站包括一个坐标已知的参考基站和一个目标基站以及二个以上协助基站，可以包括：从所述参考基站的距离阈值范围内的邻近基站中，选择可信度最高的三个基站分别作为一个目标基站和二个协助基站。

在第六种可能的实现方式中，所述坐标原点的基站的可信度为Max，被所述定位服务器预先配置坐标的基站的可信度为c，未被所述定位服务器预先配置坐标的基站的可信度为a，进入稳定态后的基站的可信度为b，则这些可信度的大小关系为：0<a<b<c<Max。可选的，Max的值可设为100。

在第七种可能的实现方式中，当定位服务器发现一个基站与其多个邻近基站的距离都有变化时，则认为此基站被移动，则将此基站切换为初始态，并发起一轮新的探测学习，重新计算该基站的坐标。

本发明第二方面提供一种UWB定位***的基站智能快速部署方法，所述UWB定位***包括定位服务器和多个基站，第一基站是所述多个基站中任一基站；所述方法包括：第一基站通过与其邻近基站交互消息，计算出与其邻近基站的距离；第一基站向定位服务器上报基站信息，所述基站信息包括所述第一基站与其邻近基站的距离，所述基站信息被所述定位服务器用于计算所述第一基站的坐标；第一基站接收定位服务器下发的所述第一基站的坐标。

在第一种可能的实现方式中，所述方法还包括：第一基站接收所述定位服务器下发的所述第一基站的可信度。

在第二种可能的实现方式中，第一基站通过与其邻近基站交互消息，计算出与其邻近基站的距离，包括：第一基站接收第二基站广播的hello消息，并记录接收时间t1，所述hello消息中至少携带所述第二基站的编号和所述hello消息的发送时间t2，第二基站是第一基站的一个邻近基站；第一基站返回echo消息给第二基站，并记录发送时间t3，所述echo消息中至少携带所述第一基站的编号和所述echo消息的发送时间t3；第一基站接收第二基站广播的goodbye消息，所述goodbye消息携带所述第二基站接收到所述的echo消息的接收时间t4；第一基站根据所述时间t1、t2、t3、t4，计算与第二基站的距离。

本发明第三方面提供一种UWB定位***的基站智能快速部署装置，所述UWB定位***包括定位服务器和多个基站，所述装置部署于所述定位服务器，所述装置包括：接收单元，用于接收多个基站分别上报的基站信息，其中任一基站上报的基站信息包括该基站与其邻近基站的距离；选择单元，用于选择相互邻近的至少四个基站，所选择的至少四个基站包括一个坐标已知的参考基站和一个目标基站以及二个以上协助基站，所述参考基站的可信度高于所述目标基站和所述协助基站的可信度；计算单元，用于根据所选择的至少四个基站彼此之间的距离，基于所述参考基站的坐标，计算所述目标基站的坐标；发送单元，用于将计算出的坐标发送给所述目标基站。

本发明第四方面提供一种UWB定位***的基站智能快速部署装置，所述UWB定位***包括定位服务器和多个基站，第一基站是所述多个基站中任一基站；所述装置部署于所述第一基站，所述装置包括：探测单元，用于通过与其邻近基站交互消息，计算出与其邻近基站的距离；上报单元，用于向定位服务器上报基站信息，所述基站信息包括所述第一基站与其邻近基站的距离，所述基站信息被所述定位服务器用于计算所述第一基站的坐标；接收单元，用于接收定位服务器下发的包括所述第一基站的坐标的配置消息。

本发明第五方面，提供一种定位服务器，用于UWB定位***，所述UWB定位***包括所述定位服务器和多个基站，所述定位服务器包括处理器和存储器，所述存储器用于存储程序，所述处理器与所述存储器通过总线连接，当所述定位服务器运行时，所述处理器执行所述存储器存储的所述程序，以使所述定位服务器执行如本发明第一方面所述的UWB定位***的基站智能快速部署方法的步骤。

本发明第六方面，提供一种基站，用于UWB定位***，所述UWB定位***包括定位服务器和多个所述基站，第一基站是所述多个基站中任一基站，所述第一基站包括处理器和存储器，所述存储器用于存储程序，所述处理器与所述存储器通过总线连接，当所述第一基站运行时，所述处理器执行所述存储器存储的所述程序，以使所述第一基站执行如本发明第二方面所述的UWB定位***的基站智能快速部署方法的步骤。

本发明第七方面，提供一种存储有程序的计算机可读存储介质，所述程序当被定位服务器的处理器执行时，使所述定位服务器执行如本发明第一方面所述的UWB定位***的基站智能快速部署方法的步骤。

本发明第八方面，提供一种存储有程序的计算机可读存储介质，所述程序当被第一基站的处理器执行时，使所述第一基站执行如本发明第二方面所述的UWB定位***的基站智能快速部署方法的步骤。

由上可见，本发明公开了一种基于UWB定位***的基站智能快速部署方法。本发明技术方案通过基站之间实时自动探测距离，基于基站坐标可信度，实现基站自主学习自动定位，精确得到基站的坐标数据。

本发明可以很好的解决UWB室内定位技术的大规模部署问题，通过基站之前的自主探测学习，自动计算自己的坐标值，并且根据预先定好的算法能主动寻找坐标精度更高的基站参考计算，还能实时优化修正误差，把整个***的定位精度进一步提高。

本发明为UWB室内定位基站的大规模部署提供了一种简便快速的方案，解决了基站的大范围部署的测量定标问题，为后续UWB室内的精准定位打下坚实基础，为进一步做标签的定位精度优化提供更加准确的原始数据。

本发明为UWB室内定位***上线后基站的变更维护提供了更可靠更智能方案，基站无论是设备本身有问题，还是基站网络有问题都通过周边基站的探测上报到服务器，维护人员可以实时掌握整个***设备健康情况。进一步地，如果是基站被人为移动了也可很快提示到维护人员并自动修正自己坐标。在稳定过程中，标签可以选择其他可信值更高的基站计算坐标，避免被移动的基站给出误差较大的参考坐标。在个别位置网络有问题或者无法连接网络的情况，还可以通过其他基站把标签定位数据发到服务器不影响***定位效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例和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它的附图。

图1是本发明实施例中UWB定位***的组网结构示意图；

图2是本发明一个实施例提供的UWB定位***的基站智能快速部署方法的流程示意图；

图3是本发明另一实施例提供的UWB定位***的基站智能快速部署方法的流程示意图；

图4是本发明再一实施例提供的UWB定位***的基站智能快速部署方法的流程示意图；

图5是本发明一个具体应用场景中UWB定位***的组网结构示意图；

图6是本发明一个实施例提供的UWB定位***的基站智能快速部署装置的结构示意图；

图7是本发明另一实施例提供的UWB定位***的基站智能快速部署装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，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、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面通过具体实施例，分别进行详细的说明。

本发明一个实施例，提供一种UWB定位***的基站智能快速部署方法。如图1所示，所述UWB定位***包括定位服务器101和多个基站102，所述多个基站102可通过交换机103与定位服务器101有线连接，该***可用于对标签104进行定位。通过本发明，可以实现高精度室内定位效果，可以在实际的定位***部署时大幅度提高效率和精准度，并且可以减少后期基站维护的工作量。

请参考图2，本发明实施例提供的UWB定位***的基站智能快速部署方法，以定位服务器为执行主体，可包括：

201、定位服务器接收多个基站分别上报的基站信息，其中任一基站上报的基站信息包括该基站与其邻近基站的距离；

202、定位服务器选择相互邻近的至少四个基站，所选择的至少四个基站包括一个坐标已知的参考基站和一个目标基站以及二个以上协助基站，所述参考基站的可信度高于所述目标基站和所述协助基站的可信度；

203、定位服务器根据所选择的至少四个基站彼此之间的距离，基于所述参考基站的坐标，计算所述目标基站的坐标，将计算出的坐标发送给所述目标基站。

一些实施例中，所述方法还包括：

204、定位服务器根据所选择的至少四个基站的可信度，计算并更新所述目标基站的可信度，将更新后的可信度发送给所述目标基站。

需要说明的是，一些实施例中，可以选择四个基站参与坐标计算。但本发明可以不限制为四个基站，可以选择一个参考基站，一个目标基站，多个协助基站，一些算法可能支持多个基站一起参与计算，参与计算的基站越多，定位就会越准。

一些实施例中，定位服务器在设定时间内，重复多次执行所述选择基站的步骤202和计算坐标的步骤203之后，得到所述目标基站的多组坐标，通过优化定位算法和滤波算法处理所述多组坐标，计算出所述目标基站的稳定坐标，所述目标基站获得稳定坐标后进入稳定态；计算并更新所述目标基站进入稳定态后的可信度，将更新后的可信度发送给所述目标基站。

一些实施例中，所述方法还包括：定位服务器预先定义一个基站为坐标原点；在初始时，定位服务器确定坐标原点的基站为参考基站。

一些实施例中，所述方法还包括：定位服务器预先为所述多个基站中的一个或多个处于关键位置的基站配置坐标。

一些实施例中，选择相互邻近的至少四个基站，所选择的至少四个基站包括一个坐标已知的参考基站和一个目标基站以及二个以上协助基站，可以包括：从所述参考基站的距离阈值范围内的邻近基站中，选择可信度最高的三个基站分别作为一个目标基站和二个协助基站。

一些实施例中，所述坐标原点的基站的可信度为Max，被所述定位服务器预先配置坐标的基站的可信度为c，未被所述定位服务器预先配置坐标的基站的可信度为a，进入稳定态后的基站的可信度为b，则这些可信度的大小关系为：0<a<b<c<Max。可选的，Max的值可设为100。本文中所说的可信度可以理解为基站的坐标的可信度，可信度越高，说明基站的坐标越接近真实。

一些实施例中，当定位服务器发现一个基站与其多个邻近基站的距离都有变化时，则认为此基站被移动，则将此基站切换为初始态，并发起一轮新的探测学习，重新计算该基站的坐标。

可以理解，本发明实施例上述方法例如可以在定位服务器具体实施。

如图3所示，实际应用中，本发明的工作流程如下：

S1：把基站都部署到指定位置上，通过网线连接到定位服务器，定位服务器给所有基站下发初始配置。初始配置可包括基站id(编号)，信道，采样时间，坐标，工作模式等信息中的一种或多种。其中，至少坐标是可选的。如果所有基站都没有指定坐标，则可以把地址最小的基站作为坐标原点。

S2：然后，基站之间开始广播基站探测信号，具体可以广播hello消息，此消息可携带着自己的编号、坐标、可信度、强度、发送时间等内容，该发送时间是指hello消息的发送时间。

S3:其它基站收到这个消息后回应echo消息，此echo消息也可携带编号、坐标、可信度、强度、发送时间等内容，该发送时间是指echo消息的发送时间。

S4：基站再回复一个goodbye广播消息，把之前收到的所有echo消息接收时间都带上，则收到goodbye广播消息的基站，通过TWR(Two-Way Ranging，双向测距)算法可以计算出基站之间的距离。通过多次探测学习后每个基站都有周边所有基站的信息，以及到周边基站的距离值。

S5：基站把这些信息都上报到定位服务器，上报给定位服务器的基站信息至少包括基站的编号、与其邻近基站的距离，还可以包括可信度、信号强度等，不用的应用场景中可以做不同的选择。

S6：每个基站有三个状态：初始态，稳定态，固定态，分别对应三个可信值a,b,c。其中c的可信值最高，a的可信值最低。而定位服务器指定的坐标原点具有最高可信值例如设为100。当一个基站加入***时处于初始态，经过一段时间获得稳定坐标后进入稳定态。如果由定位服务器手工配置的坐标则属于固定态。定位服务器可从坐标原点开始，通过最优邻居算法，也就是优先选择最近的三个基站，如果一定距离范围内没有可信度高于一定值的基站，则可再扩大距离范围，找到可信度高于一定值的基站参与计算坐标。定位服务器可根据至少四个基站之间的距离值，通过勾股定理可以很容易的计算出其它三个基站相对原点基站的坐标值。此时算出的坐标有一个新的坐标可信值T1＝(T1+T2+T3+T4)/4-p，其中T1～T4分别是参与计算的四个相应基站的可信度，p是一个修正参数。如果参考的基站都处于初始态，T1、T2、T3、T4值是相同的，相应的基于这个基站坐标计算出来的其它基站的坐标可信度也是参与计算基站可信度的平均值。所以可信度是递减的。

S7：定位服务器把计算得出的基站的坐标和可信度下发给基站。

当基站稳定探测一段时间t后，可以得到自己的多组坐标，通过优化定位算法再加上滤波算法，如牛顿迭代法，卡尔曼滤波等，对多组坐标进行处理，可进一步把精度提高，得到该基站的稳定坐标，此时该基站进入稳定态，而可信度会进一步提高T1＝qT1，q是一个修正系数，一般是一个大于1的数。从而带动整个***其它基站坐标精度进一步提高，可信度也跟随提高。则过一段时间后整个***每个基站可以获取比较精准的坐标值。

当定位服务器发现一个基站其与周边基站距离都有变化时，则认为此基站被移动，则基站切换为初始态，并发起一轮新的探测学习，重新计算坐标。

进一步地，为了加快基站自主定位的时间，提高精准度，可以对几个关键位置的基站手工测量并输入实际坐标值，这种情况的坐标可信度为固定态c，有比较高的可信度。

进一步地，为了减少冲突选择的误差，我们可以把几个容易出错的邻居关系手工输入，强制选择参与计算的基站组。

以上，本发明技术方案通过基站之间实时自动探测，基于基站坐标可信度评分值，实现基站自主学习自动定位，精确得到基站自己的坐标数据。其中涉及到几个关键技术点，包括：

技术点1：基站实时自学习技术。基站除了会响应标签的定位信号，还会周期性发送基站探测信号，探测周围基站位置及状态，实时学习到周边基站信息。

技术点2：基站自动定位技术，坐标可信度评分。每个基站对于自己坐标值都有一个信任分值，称为可信度。对于手工测量输出的基站坐标有很高的信任分值，对于原点基站有最高的信任分值，其他基站根据定位的时间及参考基站情况有相应的信任分值。每个基站根据周边位置可信度高的基站的测量距离，计算出自己的位置坐标数据及信任分值。

技术点3：实时校准技术，动态自适应调整位置可信度评分。基站之间周期性探测学习,如果发现自己的位置有变动则刷新信任分值并重新测量,计算自己的坐标值。

技术点4：关键基站坐标打桩技术。加速定位***稳定时间，提高坐标精度。基站坐标的稳定有一定时间要求,尤其采用信任度评分不高的基站参与坐标计算时,为了加速整个***基站坐标快速稳定,提高鲁棒性,采用了关键位置基站打桩方法,对于***中一些关键位置的基站做了实际测量定位,提高信任分值,则其周边的基站就可以加快计算自己的坐标,并且精度也相应提高。

技术点5：冲突决策算法(最优邻居).进一步的,如果一个基站收到多个周边基站的测量信号,如何从多个基站中自动选择最优的几个进行坐标计算？则可以采取最优邻居法筛选,基站自动测量发现跟自己距离最近的为自己的优选邻居,对于拐角等特殊位置无法正确选择邻居的可以手工配置邻居关系，手工配置邻居关系优先级高于自动发现的。

可见，本发明的UWB定位***可包含以下几个关键模块：基站自动探测模块、位置可信度计算模块、坐标优化模块、冲突决策模块。

其中，基站自动探测模块，部署于基站，用于基站之间自动探测发现，基站可以知道自己周边的基站情况，包含编号、坐标、可信度、强度等信息，基站之间都会学习交换共享这些信息。

位置可信度计算模块，部署于定位服务器，用于基站计算坐标的筛选，定位服务器会选择基站周边位置可信度高的基站来计算坐标，相应地计算出的坐标可信度是参考基站的坐标可信度加权结果。计算出的坐标位置的可信度会随着时间实时调整。

位置优化模块，部署于定位服务器，用于定位服务器实时修正基站的坐标，如果发现基站周边有更高可信度的参考基站，则会优选可信度高的基站计算它的坐标，从而提高基站的坐标精度。进一步地，通过一段时间坐标数据的采集可以采用相应的滤波算法和定位优化算法进一步提高基站的坐标精度。

冲突决策模块,部署于定位服务器，当一个基站周围有多个可信度相同的参考基站则可有一个冲突选择的过程，则定位服务器通过最优邻居算法来决策选择哪几个参考基站来计算基站的坐标。

请参考图4，本发明实施例还提供一种UWB定位***的基站智能快速部署方法。如图1所示，所述UWB定位***包括定位服务器101和多个基站102，所述多个基站102可通过交换机103与定位服务器101有线连接。本发明实施例提供的UWB定位***的基站智能快速部署方法，以基站为执行主体，可包括：

401、第一基站通过与其邻近基站交互消息，计算出与其邻近基站的距离；

402、第一基站向定位服务器上报基站信息，所述基站信息包括所述第一基站与其邻近基站的距离，所述基站信息被所述定位服务器用于计算所述第一基站的坐标；

403、第一基站接收定位服务器下发的所述第一基站的坐标。

一些实施例中，所述方法还包括：

404、第一基站接收所述定位服务器下发的所述第一基站的可信度。

一些实施例中，第一基站通过与其邻近基站交互消息，计算出与其邻近基站的距离，可包括：

第一基站接收第二基站广播的hello消息，并记录接收时间t1，所述hello消息中至少携带所述第二基站的编号和所述hello消息的发送时间t2，第二基站是第一基站的一个邻近基站；

第一基站返回echo消息给第二基站，并记录发送时间t3，所述echo消息中至少携带所述第一基站的编号和所述echo消息的发送时间t3；

第一基站接收第二基站广播的goodbye消息，所述goodbye消息携带所述第二基站接收到所述的echo消息的接收时间t4；

第一基站根据所述时间t1、t2、t3、t4，计算与第二基站的距离。

以上，是单边测距算法。其他实施例中，也可以采用双边测距算法，精度更高，只要发goodbye消息时带上echo发送时t4，goodbye发送时间t5，第一基站收到goodbye时间t6，通过六个时间可以更精确的计算出两基站距离。更多的实施例中，还可以采用更多的测距算法，本文对此不予限制。

以上，从基站一侧对本发明实施例方法做了说明。关于该方法的更多内容，请参考如图1所示实施例中的描述。

为便于更好的理解本发明实施例提供的技术方案，下面通过一个具体场景下的实施方式为例进行介绍。

下面举例说明采用本方法部署一个UWB定位***的详细过程。

请参考图5所示的***组网图，本实施例的UWB定位***可包含三类设备：定位服务器、定位基站、定位标签。具体地，假设：定位服务器有一台，定位基站有9个，定位标签1个。

UWB定位***的部署过程可包括：

第一步，把各个基站根据定位需求安装到指定的位置上。基站一般都是通过POE供电及数据传输，可用超5类线把网络连通，通过交换机汇总连接到定位服务器上，确保每个基站都与服务器连通。

第二步，测量特定基站坐标，例如指定了基站1为坐标原点(0,0)，并且对于特殊位置的基站6用激光测量仪测得实际坐标为(x6,y6)。此时基站1坐标可信值为100，而基站6坐标可信值为c＝90，其它基站可信值a＝50。

第三步，定位服务器下发基站初始化配置，初始配置可包含基站探测的信道ch＝5，采样频率f＝2hz，通信速率r＝6.8m bit/s等相关参数。启动基站自动探测学习模块，自动定位功能。同时指定基站1为坐标原点。配置基站6坐标为(x6,y6)。

第四步，基站开始自动探测学习，通过TWR算法测量得到与周边邻近基站的距离值，并把学习到的周边邻近基站距离值、可信度、强度等信息发送到定位服务器。

第五步，定位服务器收集到每个基站周边信息，从原点坐标基站开始，冲突决策模块根据基站坐标可信度、最优邻居算法选择周边三个基站的距离值计算相应基站坐标值。坐标可信度模块计算出相应坐标的可信值。例如基站2选择了基站1、基站4、基站5参与坐标(x2,y2)计算。并且计算出可信值为T2＝(T1+T2+T4+T5)/4-0＝(100+50+50+50)/4＝62.5.

第六步，随着时间推移，例如经过t＝180s后，定位服务器收到了基站2一共360组基础距离数据，坐标优化模块采用卡尔曼波算法，以及牛顿迭代法等优化算法重新计算出基站2更为准确的坐标值(x2＇,y2＇)，并更新坐标可信度为稳定态T2＝q*T2＝1.2*62.5＝75。此值更新可以引导***里相关的坐标可信度更新，最终***的基站坐标可信值都处于比较高的值。

第七步，当基站2被移动后，它与周围的距离值和场强值都发生了变化，定位服务器很快发现了这个事件，并发了事件警告提醒维护人员，然后自动把基站2可信值改为初始态a＝50。重新计算基站2的坐标值(x2＇＇,y2＇＇)。

第八步，如果配置了基站5邻居关系为基站6、基站8、基站9，则冲突决策模块可以只选择基站6、基站8、基站9来计算基站5的坐标。因为基站5实际部署时只与基站6、基站8、基站9处于可视状态，其他基站即使收到信号也是不够准确的。

以上以基站2、基站5为例子阐述***工作流程，其他基站同样遵循这个流程规则，不再详述。

第九步，以上几步已把UWB整个定位***部署调试完成，通过标签在整个***有效区域内移动可以验证整个***的自动定标的最终效果。这种智能检测定标的方法在部署范围越大，环境越复杂得到效果就越明显。

为了更好的实施本发明实施例的上述方案，下面还提供用于配合实施上述方案的相关装置。

请参考图6，本发明实施例还提供一种UWB定位***的基站智能快速部署装置600，所述UWB定位***包括定位服务器和多个基站，所述装置500部署于所述定位服务器，所述装置600可包括：

接收单元601，用于接收多个基站分别上报的基站信息，其中任一基站上报的基站信息包括该基站与其邻近基站的距离；

选择单元602，用于选择相互邻近的至少四个基站，所选择的至少四个基站包括一个坐标已知的参考基站和一个目标基站以及二个以上协助基站，所述参考基站的可信度高于所述目标基站和所述协助基站的可信度；

计算单元603，用于根据所选择的至少四个基站彼此之间的距离，基于所述参考基站的坐标，计算所述目标基站的坐标；

发送单元604，用于将计算出的坐标发送给所述目标基站。

本发明实施例装置，可用于实施如图1所示实施例方法，关于该装置的更多内容，请参考如图1所示实施例中的描述。

可以理解，本发明实施例装置的各个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，其具体实现过程可参照上述方法实施例中的相关描述，此处不再赘述。

请参考图7，本发明实施例还提供一种UWB定位***的基站智能快速部署装置700，所述UWB定位***包括定位服务器和多个基站，第一基站是所述多个基站中任一基站；所述装置700部署于所述第一基站，所述装置700可包括：

探测单元701，用于通过与其邻近基站交互消息，计算出与其邻近基站的距离；

上报单元702，用于向定位服务器上报基站信息，所述基站信息包括所述第一基站与其邻近基站的距离，所述基站信息被所述定位服务器用于计算所述第一基站的坐标；

接收单元703，用于接收定位服务器下发的包括所述第一基站的坐标的配置消息。

本发明实施例装置，可用于实施如图4所示实施例方法，关于该装置的更多内容，请参考如图4所示实施例中的描述。

可以理解，本发明实施例装置的各个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，其具体实现过程可参照上述方法实施例中的相关描述，此处不再赘述。

本发明实施例，还提供一种定位服务器，用于UWB定位***，所述UWB定位***包括所述定位服务器和多个基站，所述定位服务器包括处理器和存储器，所述存储器用于存储程序，所述处理器与所述存储器通过总线连接，当所述定位服务器运行时，所述处理器执行所述存储器存储的所述程序，以使所述定位服务器执行如图1所示实施例的UWB定位***的基站智能快速部署方法的步骤。

本发明实施例，还提供一种基站，用于UWB定位***，所述UWB定位***包括定位服务器和多个所述基站，第一基站是所述多个基站中任一基站，所述第一基站包括处理器和存储器，所述存储器用于存储程序，所述处理器与所述存储器通过总线连接，当所述第一基站运行时，所述处理器执行所述存储器存储的所述程序，以使所述第一基站执行如图4所示实施例的UWB定位***的基站智能快速部署方法的步骤。

本发明实施例，还提供一种存储有程序的计算机可读存储介质，所述程序当被定位服务器的处理器执行时，使所述定位服务器执行如图1所示实施例的UWB定位***的基站智能快速部署方法的步骤。

本发明实施例，还提供一种存储有程序的计算机可读存储介质，所述程序当被第一基站的处理器执行时，使所述第一基站执行如图4所示实施例的UWB定位***的基站智能快速部署方法的步骤。

综上，本发明公开了一种基于UWB定位***的基站智能快速部署方法。本发明技术方案通过基站之间实时自动探测距离，基于基站坐标可信度，实现基站自主学习自动定位，精确得到基站的坐标数据。

本发明可以很好的解决UWB室内定位技术的大规模部署问题，通过基站之前的自主探测学习，自动计算自己的坐标值，并且根据预先定好的算法能主动寻找坐标精度更高的基站参考计算，还能实时优化修正误差，把整个***的定位精度进一步提高。

本发明为UWB室内定位基站的大规模部署提供了一种简便快速的方案，解决了基站的大范围部署的测量定标问题，为后续UWB室内的精准定位打下坚实基础，为进一步做标签的定位精度优化提供更加准确的原始数据。

本发明为UWB室内定位***上线后基站的变更维护提供了更可靠更智能方案，基站无论是设备本身有问题，还是基站网络有问题都通过周边基站的探测上报到服务器，维护人员可以实时掌握整个***设备健康情况。进一步地，如果是基站被人为移动了也可很快提示到维护人员并自动修正自己坐标。在稳定过程中，标签可以选择其他可信值更高的基站计算坐标，避免被移动的基站给出误差较大的参考坐标。在个别位置网络有问题或者无法连接网络的情况，还可以通过其他基站把标签定位数据发到服务器不影响***定位效果。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

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，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种UWB定位***的基站智能快速部署方法，其特征在于，所述UWB定位***包括定位服务器和多个基站，所述方法包括：

定位服务器接收多个基站分别上报的基站信息，其中任一基站上报的基站信息包括该基站与其邻近基站的距离；

定位服务器选择相互邻近的至少四个基站，所选择的至少四个基站包括一个坐标已知的参考基站和一个目标基站以及二个以上协助基站，所述参考基站的可信度高于所述目标基站和所述协助基站的可信度；

定位服务器根据所选择的至少四个基站彼此之间的距离，基于所述参考基站的坐标，计算所述目标基站的坐标，将计算出的坐标发送给所述目标基站。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

定位服务器根据所选择的至少四个基站的可信度，计算并更新所述目标基站的可信度，将更新后的可信度发送给所述目标基站。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

定位服务器在设定时间内，重复多次执行所述选择基站和计算坐标的步骤之后，得到所述目标基站的多组坐标，通过优化定位算法和滤波算法处理所述多组坐标，计算出所述目标基站的稳定坐标，所述目标基站获得稳定坐标后进入稳定态；

计算并更新所述目标基站进入稳定态后的可信度，将更新后的可信度发送给所述目标基站。

4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，还包括：

定位服务器预先定义一个基站为坐标原点；

在初始时，定位服务器确定坐标原点的基站为参考基站。

5.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，还包括：

定位服务器预先为所述多个基站中的一个或多个处于关键位置的基站配置坐标。

6.一种UWB定位***的基站智能快速部署方法，其特征在于，所述UWB定位***包括定位服务器和多个基站，第一基站是所述多个基站中任一基站；

所述方法包括：

第一基站通过与其邻近基站交互消息，计算出与其邻近基站的距离；

第一基站向定位服务器上报基站信息，所述基站信息包括所述第一基站与其邻近基站的距离，所述基站信息被所述定位服务器用于计算所述第一基站的坐标；

第一基站接收定位服务器下发的所述第一基站的坐标。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：

第一基站接收所述定位服务器下发的所述第一基站的可信度。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，第一基站通过与其邻近基站交互消息，计算出与其邻近基站的距离，包括：

第一基站接收第二基站广播的hello消息，并记录接收时间t1，所述hello消息中至少携带所述第二基站的编号和所述hello消息的发送时间t2，第二基站是第一基站的一个邻近基站；

第一基站返回echo消息给第二基站，并记录发送时间t3，所述echo消息中至少携带所述第一基站的编号和所述echo消息的发送时间t3；

第一基站接收第二基站广播的goodbye消息，所述goodbye消息携带所述第二基站接收到所述的echo消息的接收时间t4；

第一基站根据所述时间t1、t2、t3、t4，计算与第二基站的距离。

9.一种UWB定位***的基站智能快速部署装置，其特征在于，所述UWB定位***包括定位服务器和多个基站，所述装置部署于所述定位服务器，所述装置包括：

接收单元，用于多个基站分别上报的基站信息，其中任一基站上报的基站信息包括该基站与其邻近基站的距离；

选择单元，用于选择相互邻近的至少四个基站，所选择的至少四个基站包括一个坐标已知的参考基站和一个目标基站以及二个以上协助基站，所述参考基站的可信度高于所述目标基站和所述协助基站的可信度；

计算单元，用于根据所选择的至少四个基站彼此之间的距离，基于所述参考基站的坐标，计算所述目标基站的坐标；

发送单元，用于将计算出的坐标发送给所述目标基站。

10.一种UWB定位***的基站智能快速部署装置，其特征在于，所述UWB定位***包括定位服务器和多个基站，第一基站是所述多个基站中任一基站；所述装置部署于所述第一基站，所述装置包括：

探测单元，用于通过与其邻近基站交互消息，计算出与其邻近基站的距离；

上报单元，用于向定位服务器上报基站信息，所述基站信息包括所述第一基站与其邻近基站的距离，所述基站信息被所述定位服务器用于计算所述第一基站的坐标；

接收单元，用于接收定位服务器下发的包括所述第一基站的坐标的配置消息。