一种三维定位系统的制作方法

1.本发明涉及物流领域，特别是涉及一种三维定位系统。


背景技术：

2.目前，为方便在库房中找到所需物品，会采用定位技术进行定位。现有的室内定位技有超声波定位、wifi定位、uwb定位、蓝牙信标定位，一般只能定位物品的平面位置,在一些需要定位物品层高的场合不适用。


技术实现要素：

3.针对上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
4.本发明实施例提供一种三维定位系统，所述系统包括：设置在存放区域内的n个定位基站、m个标定标签、k个对象标签和温度传感器，所述存放区域内设置有多个架体，每个架体包括至少两层用于存放对象的存放平台，所述m个标定标签设置在设定架体的设置位置处，m个标定标签相对于存放区域的地面的高度均相同，所述k个对象标签分别设置在k个对象上，每个标签上设置有气压传感器；其中，定位基站i与温度传感器、m个标定标签和对应的m个气压传感器以及k(i)个对象标签和对应的k(i)个气压传感器通信连接，i的取值为1到n；定位基站i包括f(i)个信号接收元件；
5.其中，定位基站i的处理器用于执行计算机程序以执行如下步骤：
6.s100，获取标定气压值pj为m个气压传感器中的第j个气压传感器发送的气压测量值；
7.s200，基于k(i)个气压传感器中的任一气压传感器h发送的气压测量值，获取对应的对象g
hk(i)
所在平面的气压测量值p
hk(i)
；h的取值为1到k(i)；
8.s300，获取g
hk(i)
相对于存放区域的地面的高度z
hk(i)
＝zc a*t*ln(pc/p
hk(i)
),zc为标定标签相对于存放区域的地面的高度，t为温度传感器测量的温度值，a为设定系数；
9.s400，获取lu＝pt/(pru*α)，lu为g
hk(i)
与定位基站i的第u个信号接收元件之间的距离，pt为g
hk(i)
发送的信号的发射功率，pru为定位基站i的第u个信号接收元件接收到的信号的接收功率，α为传播因子；u的取值为1到f(i)；
10.s500，获取基准圆cu，其中，cu为以第u个信号接收元件在g
hk(i)
所在平面上的投影为圆心，以为半径形成的圆；du＝h
u-z
hk(i)
，hu为定位基站i的第u个信号接收元件相对于存放区域的地面的高度；
11.s600，获取c1∩c2∩
…
∩cu…
∩c
f(i)
的交点作为g
hk(i)
的平面位置信息(x
hk(i)
，y
hk(i)
)；x
hk(i)
和y
hk(i)
分别为g
hk(i)
的横坐标和纵坐标；
12.s700，获取g
hk(i)
的空间位置信息(x
hk(i)
，y
hk(i)
，z
hk(i)
)本发明至少具有以下有益效果：
13.本发明实施例提供的三维定位系统，能够实现对对象的三维精准定位，即能够同时定位出对象所在的平面坐标和高度，从而能够准确知晓对象的位置，方便查找。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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。
15.图1为本发明实施例提供的三维定位系统的结构示意图。
16.图2为三维定位的原理图。
具体实施方式
17.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。
18.图1为本发明实施例提供的三维定位系统的结构示意图。图2为三维定位的原理图。
19.如图1所示，本发明实施例提供的三维定位系统可包括：设置在存放区域内的n个定位基站1、m个标定标签2、k个对象标签3和温度传感器(未图示)。所述存放区域内设置有多个架体4，每个架体4包括至少两层用于存放对象5的存放平台，优选，可包括4层存放平台。
20.其中，在本发明实施例中，所述m个标定标签设置在设定架体的设置位置处，m个标定标签相对于存放区域的地面的高度均相同。在一个示意性实施例中，可在指定架体上例如指定的一个架体或者多个架体上设置有一个或者两个标定标签，标定标签可设置在架体的指定位置处例如架体的第二层存放平台的两侧。在一个优选实施例中，每个架体4上可设置有一个标定标签。在另一个优选实施例中，每个架体上可设置有两个标定标签。在每个架体上均设置有标定标签，能够提高定位精度。每个标定标签上设置有气压传感器(未图示)。
21.进一步地，在本发明实施例中，所述k个对象标签分别设置在k个对象上即每个对象上设置有一个对象标签，每个对象标签上设置有气压传感器(未图示)。
22.在本发明实施例中，存放区域可为仓库，架体可为货架，对象可为需要存放的物品。标定标签和对象标签可为蓝牙标签。
23.进一步地，在本发明实施例中，n个定位基站可设置在存放区域的顶部。其中，任一定位基站i可与温度传感器、m个标定标签和对应的m个气压传感器以及k(i)个对象标签和对应的k(i)个气压传感器通信连接，i的取值为1到n；任一定位基站i可包括f(i)个信号接收元件。信号接收元件可为位于同一高度上的阵列天线矩阵。每个定位基站的天线可根据实际需要设置，可相同也可不相同，优选，可相同。在一个示意性实施例中，每个定位基站可设置4个天线。定位基站的个数可根据存放区域的面积和架体数量进行确定，只要能够有效的接收到标签发送的信号即可。在一个示意性实施例中，可设置4个定位基站。在本发明实
施例中，每个定位基站相对于存放区域的地面的高度均相同。
24.进一步地，在本发明实施例中，定位基站i的处理器用于执行计算机程序以执行如下步骤：
25.s100，获取标定气压值pj为m个气压传感器中的第j个气压传感器发送的气压测量值。
26.由于同一平面上的气压传感器测得的气压测量值可能存在不同，通过将所有标定标签上的气压传感器测量的气压测量值的平均值作为标定气压值，能够提高测量准确性。
27.在本发明另一实施例中，为进一步地提高测量准确性，可将预设时间段内例如3个月、6个月或者1年内的平均气压测量值作为标定气压值，即p
uv
为m个气压传感器中的第u个气压传感器在预设时间段内获取的第v个气压测量值，m(u)为第u个气压传感器在预设时间段内获取的气压测量值的数量。在一个优选实施例中，m(u)为剔除了异常值之后得到的数量，如此，能够确保气压测量值更加的准确。
28.s200，基于k(i)个气压传感器中的任一气压传感器h发送的气压测量值，获取对应的对象g
hk(i)
所在平面的气压测量值p
hk(i)
；h的取值为1到k(i)。
29.进一步地，在s200中，p
hrk(i)
为气压传感器h在设定时间段内获取的第r个气压测量值，c为设定时间段内获取的g
hk(i)
所在平面的气压测量值的数量。
30.在本发明实施例中，设定时间段为包括当前时刻的历史时间段，可根据实际需要进行确定，例如，可为5～10个处理器的计算周期。将设定时间段内的多个气压测量值的平均值作为当前时刻的气压测量值，能够使得对象所在平面的气压测量值更加准确。
31.s300，获取g
hk(i)
相对于存放区域的地面的高度z
hk(i)
＝zc a*t*ln(pc/p
hk(i)
),zc为标定标签相对于存放区域的地面的高度，t为温度传感器测量的温度值，a为设定系数。
32.在本发明实施例中，zc会事先发送给处理器。a＝r/g，r为空气气体常数，g是重力加速度。
33.进一步地，在本发明实施例中，可包括q个温度传感器；ts为第s个温度传感器测量的温度。通过将多个温度传感器测量的温度的平均值作为存放区域的温度，能够使得t更加准确。
34.s400，获取lu＝pt/(pru*α)，lu为g
hk(i)
与定位基站i的第u个信号接收元件a
iu
之间的距离，pt为g
hk(i)
发送的信号的发射功率，pru为定位基站i的第u个信号接收元件接收到的信号的接收功率，α为传播因子，基于信号传播的环境确定。；u的取值为1到f(i)。在本发明实施例中，由于存放区域可为环境变化小的仓库，所以可为设定值，例如，可为3.5。
35.s500，获取基准圆cu，其中，cu为以第u个信号接收元件在g
hk(i)
所在平面上的投影为圆心o，以为半径形成的圆，如图2所示；du＝h
u-z
hk(i)
，hu为定位基站i的第u个信号接收元件相对于存放区域的地面的高度。
36.通过每个信号接收元件的平面位置信息和对应的半径，可知晓每个基准圆的方程。
37.s600，获取c1∩c2∩
…
∩cu…
∩c
f(i)
的交点作为g
hk(i)
的平面位置信息(x
hk(i)
，y
hk(i)
)；x
hk(i)
和y
hk(i)
分别为g
hk(i)
在设定坐标系中的横坐标和纵坐标。在本发明实施例中，设定坐标系可为世界坐标系。
38.本领域技术人员知晓，获取多个圆的交点可采用现有技术。
39.s700，获取g
hk(i)
的空间位置信息(x
hk(i)
，y
hk(i)
，z
hk(i)
)。
40.本发明实施例提供的三维定位系统，首先，基于标定标签的高度、所在平面的气压测量值和每个对象标签所在平面的气压测量值获取对应对象标签的高度，接着，基于该对象标签的高度以及该对象标签和对应定位基站之间的距离来获取该对象标签的平面位置信息，相比于直接获取对象标签的平面位置信息，能够使得获取的对象标签的平面位置信息更加准确，进而能够准确获取对象的三维信息。
41.进一步地，如图1所示，本发明实施例提供的系统还可包括定位服务器6，用于接收所述定位基站发送的对象的空间位置信息。定位服务器6可通过poe交换机跟各个定位基站进行通信连接，各定位基站可通过poe交换机进行供电。
42.进一步地，在本发明实施例中，所述定位服务器还用于：在接收到服务器发送的查询g
hk(i)
的控制指令时，将g
hk(i)
的空间位置信息进行可视化显示。具体可在显示器上进行可视化显示，例如，在存放区域的3d模型上，以特定颜色显示g
hk(i)
或者以闪烁的方式显示g
hk(i)
。
43.进一步地，在本发明实施例中，所述对象标签上设置有指示灯。
44.进一步地，在本发明实施例中，所述定位服务器还用于：在接收到服务器发送的查询g
hk(i)
的控制指令时，控制g
hk(i)
对应的对象标签上的指示灯进行闪烁，以方便用户快速地找到对象g
hk(i)
。
45.进一步地，在本发明实施例中，在架体的每一层上还设置有声光报警器。所述定位服务器还用于：在接收到服务器发送的查询g
hk(i)
的控制指令时，控制g
hk(i)
对应的对象标签上的指示灯进行闪烁和对应的声光报警器进行报警，以方便用户快速地找到对象g
hk(i)
。
46.虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本发明的范围和精神。本发明开的范围由所附权利要求来限定。