[发明专利]面向室内三维空间的定位校正方法、定位方法及其设备

说明书

本发明公开了一种面向室内三维空间的定位校正方法，同时也公开了采用该定位校正方法的三维空间定位方法及三维空间定位设备。在该定位校正方法中，首先创建一个在室内三维空间中独立使用的三维正交坐标系；然后将三维正交坐标系与三维空间定位设备已经建立的真实坐标系进行比较，得到三维空间定位设备的真实坐标系与三维正交坐标系之间的偏差；最后基于该偏差，对三维空间定位设备的定位计算进行校正。利用本发明，可以使三维空间定位设备实现精确定位。

技术领域

本发明涉及一种面向室内三维空间的定位校正方法，同时也涉及采用该定位校正方法的三维空间定位方法及三维空间定位设备，属于无线定位技术领域。

背景技术

无线定位技术根据定位方式的不同，可以分为基于测距和无需测距两种方法。基于测距的方法主要是通过测量节点之间的距离或者角度，使用三边测量法、三角测量法或最大似然法等定位算法来估算未知节点的位置；无需测距的方法主要利用空间几何关系或者网络多跳路由来完成定位，例如质心算法、凸规划算法等。

针对室内环境中进行三维空间定位的需求，现有技术提供了一种利用两个激光平面及超声波信号进行三维空间定位的方法。如图1所示，该方法将定位基站内带动两个激光平面旋转的电机所在的旋转轴定义为两个坐标轴(X、Y)，两个坐标轴的交点位置为原点，同时也是超声波发射器所在的位置。超声波发射器以垂直于两个坐标轴所在平面发射超声波信号，假设超声波发射的方向为Z轴，则可建立一个三维空间坐标系。在三维空间坐标系中的待定位设备接收激光信号和超声信号，即可以在理论上得到待定位设备的精确位置。

但是，上述方法的缺陷在于：由于三维空间坐标系是根据电机的旋转轴建立的。如果电机安装偏差，不是相互完全垂直，则由电机旋转轴建立的坐标轴(X、Y)不是完全正交，利用这样的坐标系得到的待定位设备的坐标值就会存在误差。

吴军等人在论文《采用红外扫描激光与超声技术的室内空间定位》(刊载于《光学精密工程》2016年第24卷第10期)中，也提出了一种基于激光测距原理的室内空间定位方法。该方法通过单台测量定位基站向被测空间内发射旋转扫描红外激光信号以及超声脉冲信号，采用旋转扫描红外激光形成多平面约束，结合采用高精度超声测距形成距离约束。然后，将多平面约束与距离约束相耦合，得到测量靶标的非线性约束方程组，最后利用非线性最优化算法解算得到测量靶标的精确空间坐标。但是，该室内空间定位方法也没有考虑消除电机安装偏差的不利影响。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种面向室内三维空间的定位校正方法。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种采用上述定位校正方法的三维空间定位方法。

本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种采用上述定位校正方法的三维空间定位设备。

为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种面向室内三维空间的定位校正方法，包括如下步骤：

创建一个在室内三维空间中独立使用的三维正交坐标系；

将所述三维正交坐标系与三维空间定位设备已经建立的真实坐标系进行比较，得到三维空间定位设备的真实坐标系与所述三维正交坐标系之间的偏差；

基于所述偏差，对所述三维空间定位设备的真实坐标系进行校正。

其中较优地，所述三维正交坐标系以放置为竖直状态的平面标定板为基准创建而成，所述竖直状态由水平仪或者惯性测量单元予以确定。

其中较优地，所述平面标定板上包括多个数据点，每个数据点分别包括一个光电管和一个超声波接收器；