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熊大最近忙于开发超宽带多基站多标签定位系统,一直没有更新博客,最近终于把系统调通了,我使用了decawave官方的定位上位机,把它翻译成了中文界面。单片机的测距源码是我自己写的,这样可以灵活很多,未来可以兼容更多数量的标签(官方最多8个)。
这篇博客将对多基站定位系统进行一个介绍。首先我们来看一下,熊大开发的超宽带定位的效果视频,本视频中使用了三基站一标签定位系统。(点击图片跳转)
超宽带定位系原理简介
超宽带定位的基本思路还是做测距,通过测量标签到三基站的距离来确定标签的位置。具体的测距时序如下。使用这种通讯方式只需要5次通讯,就能测量标签分别到三个基站的距离。测量标签到N个基站的距离,只需要N+2次通讯。这种测距方式是一对一DS测距方式的延伸,不理解这种方式测距原理的同学,可以参考熊大的上一篇教程,里面有对该方式实现测距的详细解释。所有的距离信息最终会通过基站0发送给电脑,PC端会根据标签到三基站的距离信息进行坐标解算,具体方式如下图所示。已知三基站的位置后(系统可以自动标定),以三基站的位置为原点,标签到三基站的距离为半径,画三个圆,三个圆的交点就是标签的坐标。
上位机输出的坐标是标签的三维坐标,但是这里面需要注意的是,三个圆在三维空间其实有2个交点,这两个交点是相对于三基站平面高度上的镜像点。所以官方推荐基站的安装位置要比标签高一些,这样可以把在基站上面的交点忽略。
还有一种解决方法是安装第四个基站,第四个基站要和其他三基站不在一个平面上,这样空间中的四个圆就只有一个交点。
基站之间也可以实现相互测距,具体方法就是一个基站作为标签,其他基站保持不变。可以把三基站的距离信息发到上位机上。上位机可以自动的更新基站的位置。