本發(fā)明涉及無線測距領(lǐng)域，具體涉及一種實(shí)驗(yàn)室測距驗(yàn)證裝置及驗(yàn)證方法。

背景技術(shù)：

目前無線測距的方式有很多種，每一種測距方式都存在其自身的有點(diǎn)，但是在復(fù)雜多變的環(huán)境下，不同的測距方式會(huì)受到各種因素的影響后，降低測距的精度，尤其對于一些需要精確測距的情況下，實(shí)現(xiàn)高精度的距離測量變的也越來越重要。

無線測距技術(shù)是實(shí)現(xiàn)無線定位、導(dǎo)航等實(shí)際應(yīng)用的基礎(chǔ)，如果能夠準(zhǔn)確的測定距離，那么就可以實(shí)現(xiàn)高精度的定位和導(dǎo)航等，因此其受到越來越收到諸多行業(yè)的高度關(guān)注，應(yīng)用需求遍及眾多行業(yè)領(lǐng)域。

無線測距技術(shù)的基礎(chǔ)是距離測量裝置和方法的準(zhǔn)確，并且由于工藝等諸多因素的影響，同一類或者同一批的測距裝置中有些存在缺陷，測量精度差，如果能夠提前選出質(zhì)量優(yōu)異的測距裝置則可以提高測量精度、并且淘汰存在缺陷的測距裝置，節(jié)約成本，提高效率，然而目前現(xiàn)有技術(shù)中的沒有專門針對測距裝置或其傳感器及方法進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用前有效驗(yàn)證的裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)對測距驗(yàn)證裝置進(jìn)行預(yù)先驗(yàn)證修正，提供驗(yàn)證數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析，從而可以有效提高測距精度，減低成本提高效率的實(shí)驗(yàn)室測距驗(yàn)證裝置及驗(yàn)證方法。

本發(fā)明提供了一種實(shí)驗(yàn)室測距驗(yàn)證裝置，包括依次設(shè)置于邊長為a的正六邊形框架的六個(gè)頂點(diǎn)的高精度距離傳感單元t1-t6，其中t1-t6的位置坐標(biāo)已知，分別記為c1(x1，y1，z1),c2(x2，y2，z2),c3(x3，y3，z3),c4(x4，y4，z4),c5(x5，y5，z5),c1(x6，y6，z6)；

測距裝置設(shè)置于正六邊形框架的中心位置，其位置坐標(biāo)記為o(x',y',z')；

目標(biāo)設(shè)置于通過正六邊形的中心且垂直于正六邊形框架平面的延長線上，位置坐標(biāo)記為m(x，y，z)。

其中，高精度距離傳感單元為高精度超聲波距離傳感單元或高精度激光距離傳感單元，或兩者的組合。

其中，還包括存儲器，用于存儲測量或計(jì)算數(shù)據(jù)。

本發(fā)明還提供了利用實(shí)驗(yàn)室測距驗(yàn)證裝置的測距驗(yàn)證方法，依次包括如下步驟：

(1)初始化實(shí)驗(yàn)室測距驗(yàn)證裝置，將測距裝置設(shè)置于正六邊形框架的中心位置，目標(biāo)設(shè)置于通過正六邊形的中心且垂直于正六邊形框架平面的延長線上；

(2)將高精度距離傳感單元t1、t3、t5分為第一組，t2、t4、t6為第二組，第一組高精度距離傳感單元通過toa方法分別測得高精度距離傳感單元t1、t3、t5到目標(biāo)的直線距離l11，l31，l51，第二組高精度距離傳感單元通過rssi方法分別測得高精度距離傳感單元t2、t4、t6到目標(biāo)的直線距離l21，l41，l61；

通過公式分別得到中心位置到目標(biāo)的距離d11，d21，d31，d41，d51，d61，其中i為對應(yīng)高精度距離傳感單元的編號；

分別求出d11和d41，d21和d51，d31和d61的平均值d1，d2，d3作為第一組測量數(shù)據(jù)；

(3)將高精度距離傳感單元t1、t2、t3分為第三組，t4、t5、t6為第四組，第三組高精度距離傳感單元通過toa方法分別測得高精度距離傳感單元t1、t2、t3到目標(biāo)的直線距離l12，l22，l32，第四組高精度距離傳感單元通過rssi方法分別測得高精度距離傳感單元t4，t5、t6到目標(biāo)的直線距離l42，l52，l62，通過公式分別得到中心位置到目標(biāo)的距離d12，d22，d32，d42，d52，d62，再分別求出d12，d22和d32，d42，d52和d62的平均值d4，d5作為第二組測量數(shù)據(jù)；

(4)利用高精度距離傳感單元t1、t3、t5的位置處的坐標(biāo)c1(x1，y1，z1),c3(x3，y3，z3),c5(x5，y5，z5)和到目標(biāo)的直線距離l11，l31，l51，計(jì)算得到目標(biāo)的位置坐標(biāo)m1(x11，y11，z11)，再利用高精度距離傳感單元t2、t4、t6的位置處的坐標(biāo)c2(x2，y2，z2),c4(x4，y4，z4),c6(x6，y6，z6)和到目標(biāo)的直線距離l21，l41，l61，計(jì)算得到目標(biāo)的位置坐標(biāo)m2(x22，y22，z22)；

(5)將m1(x11，y11，z11)和m2(x22，y22，z22)對應(yīng)的坐標(biāo)求平均值后得到目標(biāo)的位置坐標(biāo)m(x，y，z)；

利用高精度距離傳感單元t1和t4的已知坐標(biāo)c1(x1，y1，z1)和c4(x4，y4，z4)計(jì)算得到測距裝置的位置坐標(biāo)o(x',y',z')；

利用目標(biāo)的位置坐標(biāo)m(x，y，z)和測距裝置o的位置坐標(biāo)o(x',y',z')，通過距離公式得到計(jì)算距離d6，作為第三組測量數(shù)據(jù)；

(6)通過測距裝置測量得到其到目標(biāo)的距離d，判斷誤差是否滿足預(yù)設(shè)的閾值，如果大于等于閾值，則認(rèn)為測距裝置測量不準(zhǔn)確，不滿足測距要求，如果小于閾值，則認(rèn)為測距裝置測量準(zhǔn)確，滿足測距要求。

其中，測距裝置測量得到其到目標(biāo)的距離d的具體方法為toa方法或rssi方法。

其中，判斷誤差是否滿足預(yù)設(shè)的閾值的具體方法為計(jì)算誤差率w是否滿足預(yù)設(shè)的閾值:

其中，閾值為0.01。

其中，還包括步驟(7)，將d11，d21，d31，d41，d51，d61，d12，d22，d32，d42，d52，d62以及第一、第二、第三組測量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。

本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)室測距驗(yàn)證裝置及測距驗(yàn)證方法，可以實(shí)現(xiàn)：

1)能夠?qū)崿F(xiàn)對測距驗(yàn)證裝置進(jìn)行預(yù)先驗(yàn)證修正，提供驗(yàn)證數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析；

2)有效提高測距精度，減低成本，提高效率；

3)不但利用多種方式得到距離數(shù)據(jù)，測量數(shù)據(jù)豐富，還可將測量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲留備研究分析，供；

4)裝置結(jié)構(gòu)簡單，并且利用多種數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，方式簡單，效率高。

附圖說明

圖1為實(shí)驗(yàn)室測距驗(yàn)證裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為正六邊形框架及距離傳感單元設(shè)置結(jié)構(gòu)示意圖

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施，有必要在此指出的是，以下實(shí)施只是用于本發(fā)明的進(jìn)一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域技術(shù)熟練人員根據(jù)上述本發(fā)明內(nèi)容對本發(fā)明做出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，仍然屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明提供了一種實(shí)驗(yàn)室測距驗(yàn)證裝置1，如圖1、2所示，通過實(shí)驗(yàn)室測距驗(yàn)證裝置1對目標(biāo)2進(jìn)行距離測量，實(shí)現(xiàn)對位于o點(diǎn)的距離測量傳感裝置的準(zhǔn)確率驗(yàn)證，從而對距離測量傳感裝置即時(shí)進(jìn)行校正，并且將測量數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)處理、存儲，提供研究分析的測量數(shù)據(jù)，從而有效的提高測距精度。

如圖2所示，實(shí)驗(yàn)室測距驗(yàn)證裝置1包括依次設(shè)置于邊長為a的正六邊形框架的六個(gè)頂點(diǎn)的高精度距離傳感單元t1-t6，其中t1-t6的位置坐標(biāo)已知，分別記為c1(x1，y1，z1),c2(x2，y2，z2),c3(x3，y3，z3),c4(x4，y4，z4),c5(x5，y5，z5),c1(x6，y6，z6),測距裝置o位于正六邊形框架的中心位置，記為o(x',y',z')，目標(biāo)2設(shè)置于通過整六邊形框架的中心且垂直于整六邊形框架平面的延長線上，位置坐標(biāo)記為m(x，y，z)。首先，將高精度距離傳感單元t1、t3、t5分為第一組，t2、t4、t6為第二組，第一組高精度距離傳感單元通過toa方法分別測得高精度距離傳感單元t1、t3、t5到目標(biāo)的直線距離l11，l31，l51，第二組高精度距離傳感單元通過rssi方法分別測得高精度距離傳感單元t2、t4、t6到目標(biāo)的直線距離l21，l41，l61，通過公式分別得到中心位置到目標(biāo)2的距離d11，d21，d31，d41，d51，d61，其中i為對應(yīng)高精度距離傳感單元的編號。對于同一直線上的兩個(gè)距離傳感單元的數(shù)據(jù)具有對稱性，因此分別求出d11和d41，d21和d51，d31和d61的平均值d1，d2，d3作為第一組測量數(shù)據(jù)。

其次，正六邊形具有空間的對稱性，t1、t2、t3和t4、t5、t6對稱，因此將高精度距離傳感單元t1、t2、t3分為第三組，t4、t5、t6為第四組，第三組高精度距離傳感單元通過toa方法分別測得高精度距離傳感單元t1、t2、t3到目標(biāo)2的直線距離l12，l22，l32，第四組高精度距離傳感單元通過rssi方法分別測得高精度距離傳感單元t4，t5、t6到目標(biāo)2的直線距離l42，l52，l62，通過公式分別得到中心位置到目標(biāo)2的距離d12，d22，d32，d42，d52，d62，再分別求出d12，d22和d32，d42，d52和d62的平均值d4，d5作為第二組測量數(shù)據(jù)。

然后，利用高精度距離傳感單元t1、t3、t5的位置處的坐標(biāo)c1(x1，y1，z1),c3(x3，y3，z3),c5(x5，y5，z5)和到目標(biāo)的直線距離l11，l31，l51，計(jì)算得到目標(biāo)的位置坐標(biāo)m1(x11，y11，z11)，再利用高精度距離傳感單元t2、t4、t6的位置處的坐標(biāo)c2(x2，y2，z2),c4(x4，y4，z4),c6(x6，y6，z6)和到目標(biāo)的直線距離l21，l41，l61，計(jì)算得到目標(biāo)的位置坐標(biāo)m2(x22，y22，z22)，將m1(x11，y11，z11)和m2(x22，y22，z22)對應(yīng)的坐標(biāo)求平均值后得到目標(biāo)的位置坐標(biāo)m(x，y，z)；利用高精度距離傳感單元t1和t4的已知坐標(biāo)c1(x1，y1，z1)和c4(x4，y4，z4)計(jì)算得到測距裝置o的位置坐標(biāo)o(x',y',z')，利用目標(biāo)的位置坐標(biāo)m(x，y，z)和測距裝置o的位置坐標(biāo)o(x',y',z')，通過距離公式得到計(jì)算距離d6。

最后通過測距裝置o測量得到其到目標(biāo)2的距離d，其中測量的方式不受限制，根據(jù)其自身的測量方式確定，例如可以是toa方式、rssi方式等。判斷誤差是否滿足預(yù)設(shè)的閾值，如果大于等于閾值，則認(rèn)為測距裝置o不準(zhǔn)確，不滿足測距要求，可以進(jìn)行調(diào)試更換，如果小于閾值，則認(rèn)為測距裝置o準(zhǔn)確，滿足測距要求。其中判斷誤差是否滿足預(yù)設(shè)的閾值的具體方法為計(jì)算誤差率:

此外，考慮到成本，性能等因素，高精度距離傳感單元可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，例如高精度超聲波距離傳感單元，高精度激光距離傳感單元等。

本發(fā)明中對于距離的測量具有較多的測量和計(jì)算數(shù)據(jù)，對于測距裝置驗(yàn)證完畢后，可以將測量和計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，提供研究分析的理論數(shù)據(jù)。本發(fā)明中對于距離的測量具有較多的測量和計(jì)算數(shù)據(jù)，對于測距裝置驗(yàn)證完畢后，可以將測量和計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，提供研究分析的理論數(shù)據(jù)，此外需要說明書的是，本發(fā)明中的參數(shù)部分可以通過直接設(shè)置、測量的方式獲取，其他參數(shù)可以通過計(jì)算或其他本領(lǐng)域公知的方式獲得，尤其是誤差率的取值依據(jù)本領(lǐng)域的合理方式，例如取正數(shù)等，本發(fā)明是在合理的預(yù)期下完成，任何不適用的參數(shù)、公式、方案都應(yīng)排除。

盡管為了說明的目的，已描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，不脫離所附權(quán)利要求中公開的發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以在形式和細(xì)節(jié)上進(jìn)行各種修改、添加和替換等的改變，而所有這些改變都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍，并且本發(fā)明要求保護(hù)的產(chǎn)品各個(gè)部門和方法中的各個(gè)步驟，可以以任意組合的形式組合在一起。因此，對本發(fā)明中所公開的實(shí)施方式的描述并非為了限制本發(fā)明的范圍，而是用于描述本發(fā)明。相應(yīng)地，本發(fā)明的范圍不受以上實(shí)施方式的限制，而是由權(quán)利要求或其等同物進(jìn)行限定。