本發(fā)明涉及無線定位與幾何標(biāo)定，具體而言，涉及一種uwb基站坐標(biāo)自動標(biāo)定方法及裝置。
背景技術(shù)：
1、uwb（ultrawideband，超寬帶）定位系統(tǒng)通常由多個基站與標(biāo)簽組成。在進(jìn)行標(biāo)簽定位時，需要預(yù)先獲取各基站在統(tǒng)一坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)信息。基站坐標(biāo)的準(zhǔn)確性直接影響定位系統(tǒng)的整體精度。
2、在傳統(tǒng)部署方式中，通常采用人工逐點(diǎn)測量基站坐標(biāo)，或借助全站儀、激光測距設(shè)備等外部測量工具建立坐標(biāo)系。上述方式存在如下問題：人力成本較高、部署周期較長、易受人為測量誤差影響，且在廠房、倉庫等遮擋較多或空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜的環(huán)境中，難以實(shí)現(xiàn)高精度測量。
3、為降低人工參與程度，現(xiàn)有技術(shù)中提出了多種基站自標(biāo)定方法，其主要基于以下思路之一或其組合：一是僅利用基站之間自動測得的兩兩距離信息，構(gòu)建以基站坐標(biāo)為變量的非線性最小二乘優(yōu)化模型，并通過迭代算法進(jìn)行求解。為消除坐標(biāo)系的不唯一性，通常需要人工選取部分基站作為參考基準(zhǔn)，例如固定部分基站的三維坐標(biāo)或固定部分坐標(biāo)維度或距離關(guān)系。二是通過多維尺度分析（multi-dimensionalscaling,mds）或圖優(yōu)化方法對基站坐標(biāo)進(jìn)行初始化或整體求解，再結(jié)合非線性優(yōu)化方法進(jìn)行精細(xì)優(yōu)化。三是針對測距數(shù)據(jù)中的異常值，通過設(shè)置距離閾值、收包率閾值等方式進(jìn)行剔除，或者采用魯棒核函數(shù)對異常測距進(jìn)行抑制?？傮w而言，上述現(xiàn)有技術(shù)方案通常以基站間的距離約束為主要信息來源，并輔以少量固定點(diǎn)或固定維度來確定坐標(biāo)系。
4、然而，在大規(guī)模部署或復(fù)雜環(huán)境下，上述技術(shù)方案仍存在以下不足：首先，約束不足導(dǎo)致問題易出現(xiàn)欠定或病態(tài)。當(dāng)基站間測距邊較少、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎∈杌蚬潭ɑ鶞?zhǔn)不足時，僅依賴距離約束難以唯一確定解，容易出現(xiàn)求解不穩(wěn)定或收斂到畸變解的情況。其次，對異常測距數(shù)據(jù)敏感。uwb測距易受多徑效應(yīng)、遮擋以及非視距（nlos）等因素影響，產(chǎn)生大量異常值。僅依賴簡單閾值剔除或單次魯棒優(yōu)化，難以有效應(yīng)對結(jié)構(gòu)性異常數(shù)據(jù)，可能導(dǎo)致整體解發(fā)生偏移。再次，非線性優(yōu)化過程易陷入局部最優(yōu)。在基站數(shù)量較多、優(yōu)化變量維度較高的情況下，優(yōu)化結(jié)果對初始值依賴較強(qiáng)，單次求解容易陷入局部最優(yōu)解，從而影響標(biāo)定精度。此外，在實(shí)際部署中，基站高度通常較為接近，使得z方向的觀測信息相對較弱。在缺乏有效高度約束的情況下，容易導(dǎo)致高度方向發(fā)生漂移，并進(jìn)一步影響整體定位精度。
5、因此，如何在存在測距異常、約束不足以及觀測不充分的情況下，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、準(zhǔn)確的基站坐標(biāo)自動標(biāo)定，成為本領(lǐng)域亟需解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種uwb基站坐標(biāo)自動標(biāo)定方法及裝置，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中基站坐標(biāo)求解不準(zhǔn)確的技術(shù)問題。
2、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個方面，提供了一種uwb基站坐標(biāo)自動標(biāo)定方法，包括：獲取基站集合中基站之間的測距數(shù)據(jù)以及所述基站的先驗(yàn)信息，并基于所述測距數(shù)據(jù)和所述先驗(yàn)信息構(gòu)建原始數(shù)據(jù)集，其中，所述先驗(yàn)信息至少包括部分基站的坐標(biāo)信息或距離信息；對所述原始數(shù)據(jù)集中的所述測距數(shù)據(jù)進(jìn)行異常值篩除與有效性篩選，得到預(yù)處理后的測距數(shù)據(jù)，并基于所述預(yù)處理后的測距數(shù)據(jù)以及所述先驗(yàn)信息構(gòu)建約束數(shù)據(jù)集；基于所述約束數(shù)據(jù)集構(gòu)建以基站坐標(biāo)為變量的非線性優(yōu)化模型，并對所述非線性優(yōu)化模型進(jìn)行魯棒優(yōu)化求解，得到基站坐標(biāo)的初始解；基于所述基站坐標(biāo)的初始解計(jì)算各基站坐標(biāo)的不確定度信息，根據(jù)所述不確定度信息確定待固定的目標(biāo)基站及目標(biāo)坐標(biāo)維度，基于所述目標(biāo)坐標(biāo)維度生成對應(yīng)的先驗(yàn)約束并基于所述先驗(yàn)約束更新所述約束數(shù)據(jù)集；基于更新后的所述約束數(shù)據(jù)集重新執(zhí)行所述魯棒優(yōu)化求解，直至滿足預(yù)設(shè)終止條件，得到基站坐標(biāo)的最終解。
3、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一方面，還提供了一種uwb基站坐標(biāo)自動標(biāo)定裝置，包括：數(shù)據(jù)集構(gòu)建模塊，被配置為獲取基站集合中基站之間的測距數(shù)據(jù)以及所述基站的先驗(yàn)信息，并基于所述測距數(shù)據(jù)和所述先驗(yàn)信息構(gòu)建原始數(shù)據(jù)集，其中，所述先驗(yàn)信息至少包括部分基站的坐標(biāo)信息或距離信息；約束構(gòu)建模塊，被配置為對所述原始數(shù)據(jù)集中的所述測距數(shù)據(jù)進(jìn)行異常值篩除與有效性篩選，得到預(yù)處理后的測距數(shù)據(jù)，并基于所述預(yù)處理后的測距數(shù)據(jù)以及所述先驗(yàn)信息構(gòu)建約束數(shù)據(jù)集；初始解求解模塊，被配置為基于所述約束數(shù)據(jù)集構(gòu)建以基站坐標(biāo)為變量的非線性優(yōu)化模型，并對所述非線性優(yōu)化模型進(jìn)行魯棒優(yōu)化求解，得到基站坐標(biāo)的初始解；約束更新模塊，被配置為基于所述基站坐標(biāo)的初始解計(jì)算各基站坐標(biāo)的不確定度信息，根據(jù)所述不確定度信息確定待固定的目標(biāo)基站及目標(biāo)坐標(biāo)維度，基于所述目標(biāo)坐標(biāo)維度生成對應(yīng)的先驗(yàn)約束并基于所述先驗(yàn)約束更新所述約束數(shù)據(jù)集；最終解求解模塊，被配置為基于更新后的所述約束數(shù)據(jù)集重新執(zhí)行所述魯棒優(yōu)化求解，直至滿足預(yù)設(shè)終止條件，得到基站坐標(biāo)的最終解。
4、在本發(fā)明實(shí)施例中，通過上述方案，解決了現(xiàn)有技術(shù)中基站坐標(biāo)求解不準(zhǔn)確的技術(shù)問題。
1.一種uwb基站坐標(biāo)自動標(biāo)定方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對所述原始數(shù)據(jù)集中的所述測距數(shù)據(jù)進(jìn)行異常值篩除與有效性篩選，得到預(yù)處理后的測距數(shù)據(jù)，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述約束數(shù)據(jù)集構(gòu)建以基站坐標(biāo)為變量的非線性優(yōu)化模型，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對所述非線性優(yōu)化模型進(jìn)行魯棒優(yōu)化求解，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述基站坐標(biāo)的初始解計(jì)算各基站坐標(biāo)的不確定度信息，根據(jù)所述不確定度信息確定待固定的目標(biāo)基站及目標(biāo)坐標(biāo)維度，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述目標(biāo)坐標(biāo)維度生成對應(yīng)的先驗(yàn)約束并基于所述先驗(yàn)約束更新所述約束數(shù)據(jù)集，包括：
7.一種uwb基站坐標(biāo)自動標(biāo)定裝置，其特征在于，包括：
8.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)包括存儲的程序，其中，在所述程序運(yùn)行時控制所述計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)所在設(shè)備執(zhí)行權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的方法。
9.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，其特征在于，包括：存儲器和處理器，
10.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法的步驟。