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龙图腾网获悉中国测绘科学研究院申请的专利一种基于封闭空间模型的UWB基站三维网型优化方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN118741685B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-06发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202410950143.2，技术领域涉及：H04W64/00；该发明授权一种基于封闭空间模型的UWB基站三维网型优化方法是由徐彦田;秘金钟;刘巍峰;韩忠伦设计研发完成，并于2024-07-16向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于封闭空间模型的UWB基站三维网型优化方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于封闭空间模型的UWB基站三维网型优化方法，包括以下步骤：UWB基站属性输入：负责获取UWB基站设备信息，包括基站的天线高度、基站信号的有效覆盖距离，测角误差重要参数；定位场景数字模型输入和识别：通过读取封闭空间的三维数字模型，OBJ格式实现，自动读取模型中的相关信息并提取定位区域边界、基站布设范围以及地形数据；识别场景类型、确定定位方式，构建多UWB基站和多UWB单基站布设最优数学模型。本发明通过对室内三维模型信息读取，对于开阔环境选择多站UWB进行布设，对于狭长环境选择单站UWB进行布设，对基站探测距离限制范围内的区域进行UWB基站网形优化，能够有效的优化网形结构，提升UWB定位精度。

本发明授权一种基于封闭空间模型的UWB基站三维网型优化方法在权利要求书中公布了：1.一种基于封闭空间模型的UWB基站三维网型优化方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、UWB基站属性输入：负责获取UWB基站设备信息，包括基站的天线高度、基站信号的有效覆盖距离，测角误差重要参数，从而实现测距UWB基站和测距测角UWB基站的实例化； S2、定位场景数字模型输入和识别：通过读取封闭空间的三维数字模型，OBJ格式实现，自动读取模型中的相关信息并提取定位区域边界、基站布设范围以及地形数据；模型构件的识别对读取的室内三维模型内墙体、天花板、地面、柱子实体信息的读取与识别； S3、识别场景类型、确定定位方式，若实际场景为开阔环境，则采用测距UWB多基站定位模式，精度高；若实际场景为狭长场景，则采用测距测角UWB单基站定位模式； S4、构建多UWB基站布设最优数学模型； S5、构建多UWB单基站布设最优数学模型； 所述步骤S4的具体方法包括： 通过所述三维数字模型获取定位服务区域的参考坐标后，服务区域的参考坐标转化为局部坐标系； 其中，所述局部坐标系与参考坐标系的转化公式为： ； 上式中，Xl,Yl为地面格网点的局部坐标，Xg,Yg为地面格网点的参考坐标，Xo,Yo为局部坐标系原点的参考坐标，φ为局部坐标系与参考坐标系的旋转角； 所述步骤S4的具体方法包括： 定位服务区域格网化采样点选取，将定位区域划分为N个相同大小的二维格网Wi=Xi,Yi，i=1,2…N，标签位置位于二维格网点上；根据不同的要求定义定位区域的网格大小； 所述步骤S4的具体方法还包括： UWB基站可布设区域选取，划分为相同大小的三维格网，Ei=Xi,Yi,Zi，i=1,2…N，UWB基站位置位于三维格网点上；根据不同的要求定义基站可布设区域网格大小； 所述步骤S4的具体方法还包括： 评估指标空间位置精度因子的DOP，多站UWB在不同网形下布设对于相同的三维空间定位目标具有不同的定位精度； 通过比较不同网形下的DOP最小值获得优化布设网形，DOP的定义为： DOP=σpσm 上式中，σp为用户位置误差，σm为测量误差； 空间位置精度因子PositionDilutionofPrecisionPDOP、平面精度因子HorizonalDilutionofPrecision，HDOP和垂直精度因子VerticalDilutionofPrecision，VDOP之间存在的关系如下： PDOP2=VDOP2+HDOP2 UWB基站与标签之间的距离观测方程可以表示为： ； 上式中，Dr,t为基站与标签之间的距离值；xr,yr,zr为UWB基站坐标；xt,yt,zt为标签坐标； 上式观测方程为将近似坐标x0,y0,z0作为中值进行泰勒级数展开，标签真实坐标与近似坐标的三轴偏差为△x,△y,△z，则 ； 忽略二阶以上分量，则偏差分量为: ； 上式中，为利用基站坐标和标签近似坐标计算的距离近似值；为UWB基站与定位标签间的距离； 基站观测方程转为矩阵化表达为： Δd=HΔX 观测方程中的观测矩阵H为： ； 上式中，分别表示UWB基站在x，y，z三个方向上的方向余弦；由此可以求出误差协方差矩阵： ； 上式中，Qij表示第i个观测量与第j个观测量的协方差，可得平面精度因子的计算公式为： ； 垂直精度因子的计算公式为： ； 位置精度因子的计算公式为： ； UWB基站与标签之间采用双向通信进行测距，因此不需要考虑UWB基站与标签之间的同步问题；基于此，可以得到UWB基站与标签之间的距离如下： ； 上式中，为UWB基站与定位标签间的距离，c为光速，t为信号传播的时间，εi为误差项，包括多路径误差； 所述步骤S4的具体方法还包括： 约束条件，由于UWB基站发射功率的限制，各个基站有着信号覆盖范围的距离约束,即： ； 上式中，L为UWB基站覆盖范围内信号接收最大距离； 当所有UWB基站处于同一条直线上时，形成了一个病态网形，将UWB基站布设成直线形式并不适合进行三维定位；需通过海伦公式计算三角形的面积来判断基站的位置是否处于同一条直线上，从而对UWB基站的布设位置进行约束： ； 上式中，a、b、c为三角形的三个边长，p为三角形周长的一半，S为三角形的面积； 在室内环境中基站可布设区域存在空间约束，约束为： Xmin≤Xn≤Xmax,Ymin≤Yn≤Ymax,Zmin≤Zn≤Zmax； 所述多UWB基站布设最优数学模型为： ； 所述构建多UWB单基站布设最优数学模型的具体方法为： 基于测角、测距的单站定位技术,是通过UWB阵列通过幅度－相位联合测角法分别获得俯仰角α和水平角度β，接着通过双向测距法得出基站与待测节点间的距离d；假设基站坐标为xS,yS,zS，标签真实位置T为xT,yT,zT，标签观测值解算坐标T'可表示为： ； 利用观测值解算得到的位置减去真实位置可得到定位误差： ； 进而得到UWB单基站的测量误差为： ； 所述多UWB单基站布设最优数学模型为： ； 上式中，N表示定位服务区域中格网点数量，Φ表示UWB单基站在定位服务区域中格网点的三维定位误差； 还包括:传播模型，用于根据选择的基站类型和基站的布设方式确定传播模型，定义其需要的各种必须或可选参数； 执行模块，用于选传播模型进行实际计算并返回其结果； 显示模块，用于显示生成最优网形的基站位置、定位区域精度因子和定位误差分布图； 输出模块，自动生成相应的结果文件夹，包括基站坐标、定位区域各个格网点位置精度因子值、定位误差。

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