[發明專利]面向室內三維空間的定位校正方法、定位方法及其設備

有效

• 申請號: 201711068414.8
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN109751992B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 張道寧;歐陽高
• 申請（專利權）人: 北京凌宇智控科技有限公司
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00
• 代理公司: 北京汲智翼成知識產權代理事務所(普通合伙) 11381
• 代理人: 陳曦;董燁飛

本發明公開了一種面向室內三維空間的定位校正方法，同時也公開了采用該定位校正方法的三維空間定位方法及三維空間定位設備。在該定位校正方法中，首先創建一個在室內三維空間中獨立使用的三維正交坐標系；然后將三維正交坐標系與三維空間定位設備已經建立的真實坐標系進行比較，得到三維空間定位設備的真實坐標系與三維正交坐標系之間的偏差；最后基于該偏差，對三維空間定位設備的定位計算進行校正。利用本發明，可以使三維空間定位設備實現精確定位。

技術領域

本發明涉及一種面向室內三維空間的定位校正方法，同時也涉及采用該定位校正方法的三維空間定位方法及三維空間定位設備，屬于無線定位技術領域。

背景技術

無線定位技術根據定位方式的不同，可以分為基于測距和無需測距兩種方法。基于測距的方法主要是通過測量節點之間的距離或者角度，使用三邊測量法、三角測量法或最大似然法等定位算法來估算未知節點的位置；無需測距的方法主要利用空間幾何關系或者網絡多跳路由來完成定位，例如質心算法、凸規劃算法等。

針對室內環境中進行三維空間定位的需求，現有技術提供了一種利用兩個激光平面及超聲波信號進行三維空間定位的方法。如圖1所示，該方法將定位基站內帶動兩個激光平面旋轉的電機所在的旋轉軸定義為兩個坐標軸(X、Y)，兩個坐標軸的交點位置為原點，同時也是超聲波發射器所在的位置。超聲波發射器以垂直于兩個坐標軸所在平面發射超聲波信號，假設超聲波發射的方向為Z軸，則可建立一個三維空間坐標系。在三維空間坐標系中的待定位設備接收激光信號和超聲信號，即可以在理論上得到待定位設備的精確位置。

但是，上述方法的缺陷在于：由于三維空間坐標系是根據電機的旋轉軸建立的。如果電機安裝偏差，不是相互完全垂直，則由電機旋轉軸建立的坐標軸(X、Y)不是完全正交，利用這樣的坐標系得到的待定位設備的坐標值就會存在誤差。

吳軍等人在論文《采用紅外掃描激光與超聲技術的室內空間定位》(刊載于《光學精密工程》2016年第24卷第10期)中，也提出了一種基于激光測距原理的室內空間定位方法。該方法通過單臺測量定位基站向被測空間內發射旋轉掃描紅外激光信號以及超聲脈沖信號，采用旋轉掃描紅外激光形成多平面約束，結合采用高精度超聲測距形成距離約束。然后，將多平面約束與距離約束相耦合，得到測量靶標的非線性約束方程組，最后利用非線性最優化算法解算得到測量靶標的精確空間坐標。但是，該室內空間定位方法也沒有考慮消除電機安裝偏差的不利影響。

發明內容

針對現有技術中的不足，本發明所要解決的首要技術問題在于提供一種面向室內三維空間的定位校正方法。

本發明所要解決的另一技術問題在于提供一種采用上述定位校正方法的三維空間定位方法。

本發明所要解決的又一技術問題在于提供一種采用上述定位校正方法的三維空間定位設備。

為實現上述發明目的，本發明采用下述的技術方案：

根據本發明實施例的第一方面，提供一種面向室內三維空間的定位校正方法，包括如下步驟：

創建一個在室內三維空間中獨立使用的三維正交坐標系；

將所述三維正交坐標系與三維空間定位設備已經建立的真實坐標系進行比較，得到三維空間定位設備的真實坐標系與所述三維正交坐標系之間的偏差；

基于所述偏差，對所述三維空間定位設備的真實坐標系進行校正。

其中較優地，所述三維正交坐標系以放置為豎直狀態的平面標定板為基準創建而成，所述豎直狀態由水平儀或者慣性測量單元予以確定。

其中較優地，所述平面標定板上包括多個數據點，每個數據點分別包括一個光電管和一個超聲波接收器；