CN112468962A - 角度测量方法,终端及计算机存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种角度测量方法,终端及计算机存储介质,该方法包括:通过与UWB标签之间的UWB通信,获得UWB标签对应的距离参数和PODA;获取UWB通信对应的频率参数;基于距离参数和频率参数确定UWB标签对应的辐射区域;按照辐射区域和PODA,确定UWB标签对应的到达角度。
Description
技术领域
本发明涉及超带宽技术领域,尤其涉及一种角度测量方法,终端及计算机存储介质。
背景技术
超宽带(Ultra Wide Band,UWB)技术具有系统结构简单、发射信号功率谱密度低,对信道衰落不敏感,截获能力低,定位精度高等优点,主要用于军用雷达、定位和低截获率/低侦测率的通信系统中。到达角度(angle of arrival,AOA)方法是指接收机通过天线阵列测出电磁波的入射角度,包括测量基站信号到移动台的角度或者移动台信号到达基站的角度,常常应用于由天线线性阵列构成的单基站超宽带定位系统中。
理论上,UWB测角技术具有较高的测角精度,但这是一个在理想环境并且需要结合上层算法优化后的结果。而在UWB模块测量的到达相位差(Phase Difference of Arrival,PODA)等定位数据不够准确,或者测量值波动较大的情况下,基于PODA计算获得的AOA数据的可信度就会比较差,导致测角精度不高。
发明内容
本申请实施例提供了一种角度测量方法,终端及计算机存储介质,能够提高角度测量的准确性,提升终端的智能性。
本申请实施例的技术方案是这样实现的:
第一方面,本申请实施例提供了一种角度测量方法,所述方法包括:
通过与UWB标签之间的UWB通信,获得所述UWB标签对应的距离参数和PODA;
获取所述UWB通信对应的频率参数;
基于所述距离参数和所述频率参数确定所述UWB标签对应的辐射区域;
按照所述辐射区域和所述PODA,确定所述UWB标签对应的到达角度。
第二方面,本申请实施例提供了一种终端,所述终端包括:获取单元,确定单元,
所述获取单元,用于通过与UWB标签之间的UWB通信,获得所述UWB标签对应的距离参数和PODA;以及获取所述UWB通信对应的频率参数;
所述确定单元,用于基于所述距离参数和所述频率参数确定所述UWB标签对应的辐射区域;以及按照所述辐射区域和所述PODA,确定所述UWB标签对应的到达角度。
第三方面,本申请实施例提供了一种终端,所述终端包括处理器、存储有所述处理器可执行指令的存储器,当所述指令被所述处理器执行时,实现如上所述的角度测量方法。
第四方面,本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有程序,应用于终端中,所述程序被处理器执行时,实现如上所述的角度测量方法。
本申请实施例提供了一种角度测量方法,终端及计算机存储介质,终端通过与超宽带UWB标签之间的UWB通信,获得UWB标签对应的距离参数和到达相位差PODA;获取UWB通信对应的频率参数;基于距离参数和频率参数确定UWB标签对应的辐射区域;按照辐射区域和PODA,确定UWB标签对应的到达角度。也就是说,在申请的实施例中,终端在对UWB标签进行角度测量时,可以先通过与UWB标签之间的距离参数、到达相位差以及通信信道所对应的频率参数,确定出UWB标签处于终端的UWB天线的辐射区域,然后再按照该辐射区域,获取对应的相位差和角度的映射关系,从而确定出UWB标签在该辐射区域所对应的到达角度。可见,本申请提出的角度测量方法,对于位于不同的UWB天线辐射区域的不同UWB标签,采用不同的相位差和角度的映射关系进行角度的测量,从而可以能够提高角度测量的准确性,同时提升终端的智能性。
附图说明
图1为UWB系统的组成结构示意图;
图2为角度测量方法的实现流程示意图一;
图3为终端的组成结构示意图一;
图4为UWB标签的组成结构示意图;
图5为确定到达相位差的示意图;
图6为确定到达角度的示意图;
图7为角度测量方法的实现流程示意图二;
图8为角度测量方法的实现流程示意图三;
图9为角度测量方法的实现流程示意图四;
图10为角度测量方法的实现流程示意图五;
图11为映射曲线的示意图一;
图12为映射曲线的示意图二
图13为终端的组成结构示意图二;
图14为终端组成结构示意图三。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅用于解释相关申请,而非对该申请的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与有关申请相关的部分。
全球定位系统(Global Positioning System,GPS),是卫星导航定位系统,利用该系统,用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速;另外,利用该系统,用户还能够进行高精度的时间传递和高精度的精密定位。目前,GPS定主要位是一门用于对移动的人、宠物、车及设备进行远程实时定位监测的技术。GPS定位是结合了GPS技术、无线通信技术(GSM/GPRS/CDMA)、图像处理技术及地理信息系统(GeographicInformation System,GIS)技术的定位技术。
将GPS技术应用到角度测量中,虽然可以大大减少人力成本,提高监测的准确性,但是,由于只有在室外才能完成搜星处理,因此GPS技术主要应用于室外运动的场景中,且阴雨等恶略天气会对GPS产生较大的影响,不仅降低了监测的准确性,更进一步限制了GPS技术在运动状态监测中的应用范围。
超宽带UWB技术是一种无线载波通信技术,它不采用正弦载波,而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,具有系统结构简单、发射信号功率谱密度低,对信道衰落不敏感,截获能力低,定位精度高等优点,UWB技术利用频谱极宽的超宽基带脉冲进行通信,故又称为基带通信技术,主要用于军用雷达、定位和低截获率/低侦测率的通信系统中。
到达角度AOA测距是基于信号到达角度的定位算法是一种典型的基于测距的定位算法,通过某些硬件设备感知发射节点信号的到达方向,计算接收节点和锚节点之间的相对方位或角度,然后再利用三角测量法或其他方式计算出未知节点的位置。基于信号到达角度(AOA)的定位算法是一种常见的无线传感器网络节点自定位算法,算法通信开销低,定位精度较高。
理论上,UWB测角技术具有较高的测角精度,但这是一个在理想环境并且需要结合上层算法优化后的结果。而在UWB模块测量的到达相位差(Phase Difference of Arrival,PODA)等定位数据不够准确,或者测量值波动较大的情况下,基于PODA计算获得的AOA数据的可信度就会比较差,导致测角精度不高。
为了解决上述问题,在本申请的实施例中,终端通过与超宽带UWB标签之间的UWB通信,获得UWB标签对应的距离参数和到达相位差PODA;获取UWB通信对应的频率参数;基于距离参数和频率参数确定UWB标签对应的辐射区域;按照辐射区域和PODA,确定UWB标签对应的到达角度。也就是说,在申请的实施例中,终端在对UWB标签进行角度测量时,可以先通过与UWB标签之间的距离参数、到达相位差以及通信信道所对应的频率参数,确定出UWB标签处于终端的UWB天线的辐射区域,然后再按照该辐射区域,获取对应的相位差和角度的映射关系,从而确定出UWB标签在该辐射区域所对应的到达角度。可见,本申请提出的角度测量方法,对于位于不同的UWB天线辐射区域的不同UWB标签,采用不同的相位差和角度的映射关系进行角度的测量,从而可以能够提高角度测量的准确性,同时提升终端的智能性。
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本申请一实施例提供了一种角度测量方法,该角度测量方法可以应用于终端中,其中,终端和UWB标签可以构成UWB系统,即本申请提出的角度测量方法可以应用于UWB系统中的终端,终端和UWB标签之间可以建立UWB通信。
图1为UWB系统的组成结构示意图,如图1所示,UWB系统10可以包括终端20和UWB标签30,其中,UWB系统10中可以设置至少一个终端20,相应地,UWB系统10中可以包括至少一个UWB标签30,终端20和UWB标签30中均设置有UWB模块,进而可以保证终端20和UWB标签30通过UWB模块进行UWB通信。
进一步地,在本申请的实施例中,UWB系统中还可以包括服务器,其中,服务器可以用于对终端获取的UWB标签的位置信息进行存储,还可以用于对终端获取的UWB标签的位置信息进行后续处理。
图2为角度测量方法的实现流程示意图一,如图2所示,在本申请的实施例中,终端进行角度测量的方法可以包括以下步骤:
步骤101、通过与UWB标签之间的UWB通信,获得UWB标签对应的距离参数和PODA。
在本申请的实施例中,终端可以先与UWB标签建立UWB通信,然后通过与UWB标签之间的UWB通信,获取UWB标签所对应的距离参数和到达相位差。
可以理解的是,在本申请的实施例中,终端可以为集成有UWB模块的任意终端设备,具体地,终端可以不限定于笔记本电脑,平板电脑,台式计算机,移动设备(例如,移动电话,便携式音乐播放器,个人数字助理,专用消息设备,便携式游戏设备、车载设备以及可穿戴设备)等各种类型的终端设备。
相应地,在本申请的实施例中,UWB标签也可以为集成有UWB模块的任意终端设备,具体地,UWB标签可以不限定于笔记本电脑,平板电脑,台式计算机,移动设备(例如,移动电话,便携式音乐播放器,个人数字助理,专用消息设备,便携式游戏设备、车载设备以及可穿戴设备)等各种类型的终端设备。
也就是说,在本申请中,为了进行角度测量,终端和UWB标签均可以为集成有UWB模块的便携式终端设备,如智能手表、智能手环、智能眼镜、手机等。
进一步地,UWB标签还可以作为一个模块安装在任意物品中,如将UWB标签设置在长跑运动员的跑鞋中,或者,将UWB标签设置在羽毛球运动员的腕带中,或者,将UWB标签设置在老年人的拐杖中。
图3为终端的组成结构示意图一,如图3所示,在本申请的实施例中,终端20可以包括处理器21、存储器22以及UWB模块23,其中,UWB模块23中可以设置有两个天线,ANT231和ANT232,其中,ANT231和ANT232可以作为UWB模块23的接收部分,用于进行UWB信号的接收。
可以理解的是,在本申请中,终端中的UWB模块还可以设置有用于进行UWB信号发射的发射天线。
图4为UWB标签的组成结构示意图,如图4所示,在本申请的实施例中,UWB标签30可以包括标签处理器31、标签存储器32以及标签UWB模块33,其中,标签UWB模块33中可以设置一两个天线ANT331,其中,ANT331可以作为标签UWB模块33的发射部分,用于进行UWB信号的发射。
可以理解的是,在本申请中,UWB标签中的UWB模块还可以设置有用于进行UWB信号接收的接收天线。
进一步地,在本申请的实施例中,终端在与UWB标签建立UWB通信时,可以为终端通过UWB模块向UWB标签发送UWB信号,然后接收UWB标签通过UWB模块返回的UWB信号;也可以为终端接收UWB标签通过UWB模块发送的UWB信号,然后通过UWB模块向UWB标签返回UWB信号。
需要说明的是,在本申请的实施例中,终端在与UWB标签建立与UWB通信之后,便可以通过与UWB标签之间的UWB通信进行测量处理,进而可以获得与UWB标签之间的距离和到达相位差PODA。
需要说明的是,在本申请的实施例中,终端在通过与超宽带UWB标签之间的UWB通信,获得所述UWB标签对应的距离参数和到达相位差PODA时,可以接收UWB标签发送的UWB信号,然后根据UWB信号进一步确定与UWB标签之间的距离参数和到达相位差。
相应地,在本申请中,终端也可以先向UWB标签发送UWB信号,从而可以接收UWB标签响应的UWB信号。
可以理解的是,在本申请中,在通过UWB技术进行定位时,常用的定位方法主要有TOF测距定位、到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)定位、AOA定位等多种算法,其中,飞行时间(Time of flight,TOF)测距定位和TDOA定位一般可以单独使用,AOA定位一般是与TOF测距定位或者TDOA定位进行融合定位。
进一步地,在本申请的实施例中,终端在确定与UWB标签之间的距离参数时,可以使用TOF、TDOA等多种相关技术。
其中,TDOA定位是一种利用时间差进行定位的方法。通过测量信号到达监测站的时间,可以确定信号源的距离。利用信号源到各个监测站的距离(以监测站为中心,距离为半径作圆),就能确定信号的位置。但是绝对时间一般比较难测量,通过比较信号到达各个监测站的绝对时间差,就能作出以监测站为焦点,距离差为长轴的双曲线,双曲线的交点就是信号的位置。
而TOF技术在广义上可理解为通过测量物体、粒子或波在固定介质中飞越一定距离所耗费时间(介质/距离/时间均为已知或可测量),从而进一步理解离子或媒介某些性质的技术。
TOF测距方法属于双向测距技术,它主要利用信号在两个异步收发机(Transceiver)(或被反射面)之间往返的飞行时间来测量节点间的距离。TOF测距方法有两个关键的约束:一是发送设备和接收设备必须始终同步;二是接收设备提供信号的传输时间的长短。为了实现时钟同步,TOF测距方法采用了时钟偏移量来解决时钟同步问题。
需要说明的是,在本申请的实施例中,终端在确定与UWB标签之间的到达相位差时,利用不同的接收天线之间的相位差,使用三角函数计算获得对应的到达相位差。
示例性的,在本申请中,图5为确定到达相位差的示意图,如图5所示,终端可以作为UWB信号的接收方,UWB标签可以作为UWB信号的发送方。具体地,UWB标签配置有天线T,终端配置有天线A和天线B,其中,天线A和天线B之间的距离为d。具体地,UWB标签通过天线T在对应的传输时间上发送UWB信号至终端,相应地,终端在通过天线A和天线B接收发射天线T发送的UWB信号时,可以分别测量天线A和天线B接收到的UWB信号的相位,进而可以计算出相位差,即到达相位差。
步骤102、获取UWB通信对应的频率参数。
在本申请的实施例中,终端在与UWB标签建立UWB通信之后,还可以获取UWB通信所对应的频率参数。其中,频率参数可以为终端收发UWB信号时使用的当前信道所对应的频率。
进一步地,在本申请的实施例中,终端在获取UWB通信对应的频率参数时,可以先检测所述UWB通信对应的当前信道;然后再将所述当前信道对应的频率下限值确定为所述频率参数。
也就是是说,在本申请中,终端可以先确定与UWB标签进行UWB通信时所使用的当前信道,然后可以对当前信道所对应的频率点进行确定,并将其中的最低频率点,即频率下限值确定为频率参数。
进一步地,在本申请的实施例中,终端在获取UWB通信对应的频率参数时,还可以先检测所述UWB通信对应的当前信道;然后再根据所述当前信道的信道带宽确定所述频率参数。
也就是是说,在本申请中,终端可以先确定与UWB标签进行UWB通信时所使用的当前信道,然后可以对当前信道所对应的信道带宽进行确定,接着可以根据信道带宽进一步确定频率参数。例如,可以将当前信道的信道带宽所对应的全部频率点中的任一个频点值确定为频率参数。
示例性的,在本申请中,如果当前信道的信道带宽为100M,具体从2300MHz-2400MHz,如果以100K(0.1MHz)作为频带的最小单位进行划分,则有100/0.1=1000个频点。
也就是说,在本申请的实施例中,终端可以根据UWB通信对应的当前信道进行频率参数的确定,具体地,可以将当前信道的信道带宽范围内的任意一个频点的频率值确定为频率参数。
可以理解的是,在本申请的实施例中,终端在与UWB标签建立UWB通信之后,可以先执行步骤101,再执行步骤102;也可以先执行步骤102,再执行步骤101;还可以同时执行步骤101和步骤102。即本申请实施例不对步骤101和步骤102的执行顺序进行限定。
步骤103、基于距离参数和频率参数确定UWB标签对应的辐射区域。
在本申请的实施例中,终端在确定与UWB标签对应的距离参数和到达相位差PODA,且获取所述UWB通信对应的频率参数之后,便可以先基于距离参数和频率参数,进一步确定UWB标签对应的辐射区域。
需要说明的是,在本申请的实施例中,辐射区域用于确定UWB标签位于终端的UWB天线的电磁场区域类型。
示例性的,在本申请中,辐射区域可以包括辐射近场区域和辐射远场区域,其中,辐射近场区域或辐射远场区域还可以继续划分为多个不同的辐射区域。
进一步地,在本申请的实施例中,终端在基于所述距离参数和所述频率参数确定所述UWB标签对应的辐射区域时,可以先根据所述频率参数确定第一阈值和第二阈值;其中,所述第一阈值小于所述第二阈值;然后再利用距离参数、第一阈值以及第二阈值,进一步确定UWB标签对应的辐射区域。
具体地,在本申请的实施例中,终端可以使用距离来对终端的UWB天线的辐射范围进行划分,例如,以终端的UWB天线为圆心的r距离以内的范围可以划分为近场辐射区域,相应地,超出r距离以外的范围可以划分为远场辐射区域。
可以理解的是,在本申请中,终端在确定UWB标签与终端的距离参数之后,便可以根据该距离参数进一步确定UWB标签处于辐射区域的类型,即确定UWB标签对应的辐射区域。
进一步地,在本申请的实施例中,终端在根据与UWB标签之间的距离参数确定UWB标签对应的辐射区域时,还可以参考终端与UWB标签之间的UWB通信的频率参数。即终端与UWB标签进行UWB通信所使用的信道不同,最终确定的UWB标签对应的辐射区域也可能不同。
由此可见,在本申请中,终端基于距离参数和频率参数确定的辐射区域是与UWB标签对应的,即对于不同的UWB标签,即使与终端之间的距离相同,最终确定的辐射区域也可能不同。
进一步地,在本申请的实施例中,终端在根据所述频率参数确定第一阈值和第二阈值时,可以先确定参考系数;然后可以根据所述参考系数和所述频率参数确定所述第一阈值和所述第二阈值。
需要说明的是,在本申请中,所述参考系数可以为常数,其中,参考系数可以包括终端的硬件参数,如终端的尺寸等。
可以理解的是,在本申请中,终端可以使用不同的参考系数,和\或使用不同的计算模型,结合频率参数计算获得不同的阈值。
需要说明的是,在本申请的实施例中,终端根据所述频率参数确定的第一阈值和第二阈值,可以用于对不同的辐射区域类型进行划分,由于频率参数是与UWB标签对应的,因此可以保证最终确定的辐射区域是与UWB标签相对应的。
进一步地,在本申请中,终端在根据频率参数确定第一阈值和第二阈值之后,可以按照第一阈值和第二阈值划分获得三个不同的辐射区域,例如,可以划分获得第一近场区域、第二近场区域以及远场区域。
需要说明的是,在本申请的实施例中,终端在完成UWB天线的辐射范围的划分之后,便可以再利用UWB标签对应的距离参数进一步确定UWB标签所处的辐射区域。
示例性的,在本申请的实施例中,假设第一阈值小于第二阈值,终端可以将距离参数与第一阈值和\或第二阈值进行比较,如果距离参数小于第一阈值,那么终端可以确定UWB标签对应的辐射区域为第一近场区域;如果距离参数大于第一阈值且小于第二区域,那么终端可以确定UWB标签对应的辐射区域为第二近场区域;如果距离参数大于第二阈值,那么终端可以确定UWB标签对应的辐射区域为远场区域。
可以理解的是,在本申请的实施例中,第一近场区域距离终端最近,第二近场区域次之,远程区域距离终端最远。
进一步地,在本申请的实施例中,终端基于频率参数进行辐射区域的划分时,用于划分处理的阈值的个数可以为至少一个,相应地,划分获得的辐射区域类型可以为至少2个。例如,终端可以使用2个阈值将终端的UWB天线的辐射范围划分为3种不同类型的辐射区域,也可以使用3个阈值将终端的UWB天线的辐射范围划分为4种不同类型的辐射区域,本申请不作具体限定。
步骤104、按照辐射区域和PODA,确定UWB标签对应的到达角度。
在本申请的实施例中,终端在基于所述距离参数和所述频率参数确定所述UWB标签对应的辐射区域之后,便可以按照辐射区域和PODA,进一步确定所述UWB标签对应的到达角度。
进一步地,在本申请的实施例中,终端在确定UWB标签对应的辐射区域之后,可以针对不同辐射区域,按照不同的方式进行UWB标签对应的到达角度的确定。
常见技术中,到达角度是基于到达相位差确定的。例如,基于上述图5,图6为确定到达角度的示意图,如图6所示,UWB标签通过天线T在对应的传输时间上发送UWB信号至终端,相应地,终端在通过天线A和天线B接收发射天线T发送的UWB信号时,可以分别测量天线A和天线B接收到的UWB信号的相位,并在计算到达相位差之后,可以通过到达相位差PODA计算天线T距离终端的天线A和天线B的路径差p,进而可以根据路径差p和天线之间的距离d,通过(三角)函数关系计算出到到达角度α。
具体的,终端可以通过公式(1)计算到达角度α:
而在本申请的实施例中,即使到达相位差相同,对于不同的UWB标签,如果UWB标签对应的辐射区域不同,那么对应的到达角度也可能不同。
进一步地,在本申请的实施例中,终端在按照所述辐射区域和所述PODA,确定所述UWB标签对应的到达角度时,可以先获取所述辐射区域对应的相位差与角度的映射关系;然后再根据所述相位差与角度的映射关系,进一步确定所述PODA对应的所述到达角度。
需要说明的是,在本申请的实施例中,对于终端的UWB天线的不同的辐射区域,到达角度随着到达相位差变化的趋势可能不一样,即辐射区域不同,对应的相位差与角度的映射关系也不一样。
示例性的,在申请申请的实施例中,终端可以预先设置有不同辐射区域所对应的相位差与角度的映射关系,近场区域1对应的映射关系1、近场区域2对应的映射关系2,远场区域3对应的映射关系3,相应地,如果终端确定的辐射区域为近场区域2,那么终端可以利用映射关系2确定出与到达相位差所对应的到达角度。
图7为角度测量方法的实现流程示意图二,如图7所示,在本申请的实施例中,在基于所述距离参数和所述频率参数确定所述UWB标签对应的辐射区域之后,即步骤103之后,终端进行角度测量的方法还可以包括以下步骤:
步骤105、若辐射区域为第一近场区域,则结束角度测量处理流程。
在本申请的实施例中,终端在确定UWB标签对应的辐射区域之后,如果辐射区域为第一近场区域,那么终端可以选择结束角度测量处理流程,即不再进行到达角度的确定。
需要说明的是,在本申请的实施例中,如果辐射阈值为第一近场区域,即UWB标签对应的辐射区域属于终端的UWB天线的最近的辐射范围中,此时测量获得的到达相位差可能存在较大的波动,相应地,对应的到达角度的测量精度也较差,因此,如果辐射区域为第一近场区域,那么终端可以选择结束角度测量的处理流程,即不再执行步骤104。
图8为角度测量方法的实现流程示意图三,如图8所示,在本申请的实施例中,所述通过与超宽带UWB标签之间的UWB通信,获得所述UWB标签对应的距离参数和到达相位差PODA之后,即步骤101之后,终端进行角度测量的方法还可以包括以下步骤:
步骤106、若距离参数小于预设距离阈值,则结束角度测量处理流程。
在本申请的实施例中,终端在测量获得与UWB标签之间的距离参数之后,可以将距离参数与预设距离阈值进行比较,如果距离参数小于预设距离阈值,那么终端可以选择结束角度测量处理流程,即不再进行到达角度的确定。其中,预设距离阈值用于判断是否进行到达角度的测量。
需要说明的是,在本申请的实施例中,如果UWB标签处于终端的UWB天线的最近的辐射范围中,那么测量获得的到达相位差可能存在较大的波动,相应地,对应的到达角度的测量精度也较差,因此,如果UWB标签与终端之间的距离小于距离的下限阈值,即距离参数小于预设距离阈值,那么终端可以选择结束角度测量的处理流程,即不再执行步骤104。
本申请实施例提供了一种角度测量方法,终端通过与超宽带UWB标签之间的UWB通信,获得UWB标签对应的距离参数和到达相位差PODA;获取UWB通信对应的频率参数;基于距离参数和频率参数确定UWB标签对应的辐射区域;按照辐射区域和PODA,确定UWB标签对应的到达角度。也就是说,在申请的实施例中,终端在对UWB标签进行角度测量时,可以先通过与UWB标签之间的距离参数、到达相位差以及通信信道所对应的频率参数,确定出UWB标签处于终端的UWB天线的辐射区域,然后再按照该辐射区域,获取对应的相位差和角度的映射关系,从而确定出UWB标签在该辐射区域所对应的到达角度。可见,本申请提出的角度测量方法,对于位于不同的UWB天线辐射区域的不同UWB标签,采用不同的相位差和角度的映射关系进行角度的测量,从而可以能够提高角度测量的准确性,同时提升终端的智能性。
基于上述实施例,在本申请的再一实施例中,图9为角度测量方法的实现流程示意图四,如图9所示,终端基于所述距离参数和所述频率参数确定所述UWB标签对应的辐射区域的方法可以包括以下步骤:
步骤201、根据频率参数确定n个阈值;其中,n为正整数。
步骤202、基于n个阈值和距离参数,在(n+1)种类型的区域中确定所述辐射区域。
在本申请的实施例中,终端在确定与UWB标签对应的距离参数和到达相位差PODA,且获取所述UWB通信对应的频率参数之后,便可以先根据频率参数确定出n个阈值,然后再利用这n个阈值,结合距离参数,在(n+1)种类型的区域中进一步确定UWB标签对应的辐射区域。
示例性的,在本申请中,辐射区域可以包括辐射近场区域和辐射远场区域,其中,辐射近场区域或辐射远场区域还可以继续划分为多个不同的辐射区域。
进一步地,在本申请的实施例中,终端在基于所述距离参数和所述频率参数确定所述UWB标签对应的辐射区域时,可以先根据所述频率参数确定n个阈值,然后利用n个阈值对终端的UWB天线的辐射范围进行划分,获得(n+1)种类型的区域,从而可以利用距离参数、n个阈值,在(n+1)种类型的区域中进一步确定UWB标签对应的辐射区域。
示例性的,在本申请中,如果终端确定出一个阈值,那么以终端的UWB天线为圆心的该阈值距离以内的范围可以划分为近场辐射区域,相应地,超出该阈值距离以外的范围可以划分为远场辐射区域。
示例性的,在本申请中,如果终端确定出2个阈值,即第一阈值和第二阈值,那么以终端的UWB天线为圆心的该第一阈值距离以内的范围可以划分为第一近场区域;以终端的UWB天线为圆心的、第一阈值距离和第二阈值距离之间的范围可以划分为第二近场区域;超出第二阈值距离以外的范围可以划分为远场区域。
示例性的,在本申请中,如果终端确定出3个阈值,即第一阈值、第二阈值以及第三阈值,那么以终端的UWB天线为圆心的该第一阈值距离以内的范围可以划分为第一近场区域;以终端的UWB天线为圆心的、第一阈值距离和第二阈值距离之间的范围可以划分为第二近场区域;以终端的UWB天线为圆心的、第二阈值距离和第三阈值距离之间的范围可以划分为第一远场区域;超出第三阈值距离以外的范围可以划分为第二远场区域。
可以理解的是,在本申请中,终端在按照n个阈值完成对终端的UWB天线的辐射区域的划分之后,便可以根据距离参数进一步确定UWB标签处于辐射区域的类型,即确定UWB标签对应的辐射区域。
进一步地,在本申请的实施例中,终端在根据与UWB标签之间的距离参数确定UWB标签对应的辐射区域时,还可以参考终端与UWB标签之间的UWB通信的频率参数。即终端与UWB标签进行UWB通信所使用的信道不同,最终确定的UWB标签对应的辐射区域也可能不同。具体地,终端可以基于当前信道对应的频率参数进行阈值的确定,以进行辐射区域的划分。
进一步地,在本申请的实施例中,终端基于频率参数进行辐射区域的划分时,用于划分处理的阈值的个数可以为至少一个,相应地,划分获得的辐射区域类型可以为至少2个。例如,终端可以使用2个阈值将终端的UWB天线的辐射范围划分为3种不同类型的辐射区域,也可以使用3个阈值将终端的UWB天线的辐射范围划分为4种不同类型的辐射区域。即终端通过参考系数和频率参数计算获得n个阈值之后,可以划分获得(n+1)种不同类型的辐射区域。本申请不作具体限定。
进一步地,在本申请的实施例中,终端在根据所述频率参数确定n个阈值时,可以先确定参考系数;然后可以根据所述参考系数和所述频率参数计算n个阈值。
需要说明的是,在本申请中,所述参考系数可以为常数,其中,参考系数可以包括终端的硬件参数,如终端的尺寸等。
可以理解的是,在本申请中,终端可以使用不同的参考系数,和\或使用不同的计算模型,结合频率参数计算获得不同的阈值。
示例性的,在本申请的实施例中,假设当前信道对应的频率参为λ,终端在利用λ进行阈值的确定时,可以结合预先设定的参考系数,计算获得n个阈值。例如,终端使用参考系数包括终端的长度L和常数N,终端可以通过以下公式计算获得第一阈值X1和第二阈值X2:
X1=Nλ (2)
X2=2L2/λ (3)
其中,X1小于X2,接着,终端可以将距离参数分别与第一阈值X1和第二阈值X2进行比较,如果距离参数小于X1,则将对应的辐射区域确定为第一近场区域;如果距离参数大于X1且小于X2,则将对应的辐射区域确定为第二近场区域;如果距离参数大于X2,则将对应的辐射区域确定为远场区域。
由此可见,在本申请中,终端基于距离参数和频率参数确定的辐射区域是与UWB标签对应的,即对于不同的UWB标签,划分获得的区域种类可能不同,因此,即使与终端之间的距离相同,最终确定的辐射区域也可能不同。
需要说明的是,在本申请的实施例中,终端根据所述频率参数确定的第一阈值和第二阈值,可以用于对不同的辐射区域类型进行划分,由于频率参数是与UWB标签对应的,因此可以保证最终确定的辐射区域是与UWB标签相对应的。
本申请实施例提供了一种角度测量方法,终端通过与超宽带UWB标签之间的UWB通信,获得UWB标签对应的距离参数和到达相位差PODA;获取UWB通信对应的频率参数;基于距离参数和频率参数确定UWB标签对应的辐射区域;按照辐射区域和PODA,确定UWB标签对应的到达角度。也就是说,在申请的实施例中,终端在对UWB标签进行角度测量时,可以先通过与UWB标签之间的距离参数、到达相位差以及通信信道所对应的频率参数,确定出UWB标签处于终端的UWB天线的辐射区域,然后再按照该辐射区域,获取对应的相位差和角度的映射关系,从而确定出UWB标签在该辐射区域所对应的到达角度。可见,本申请提出的角度测量方法,对于位于不同的UWB天线辐射区域的不同UWB标签,采用不同的相位差和角度的映射关系进行角度的测量,从而可以能够提高角度测量的准确性,同时提升终端的智能性。
基于上述实施例,本申请的再一实施例提出了一种角度测量方法,图10为角度测量方法的实现流程示意图五,如图10所示,终端进行角度测量的方法可以包括以下步骤:
步骤301、与UWB标签通过UWB通信进行UWB信号的收发,获得距离测量值和PODA测量值。
在本申请的实施例中,终端可以先与UWB标签建立UWB通信,然后通过与UWB标签之间的UWB通信,获取UWB标签所对应的距离测量值和PODA测量值。
进一步地,在本申请的实施例中,终端在确定与UWB标签之间的距离测量值时,可以使用TOF、TDOA等多种相关技术。终端在确定与UWB标签之间的PODA测量值时,利用不同的接收天线之间的相位差,使用三角函数计算获得对应的PODA测量值。
步骤302、获取UWB通信的信道,得到信道的最低频率点λL。
在本申请的实施例中,终端在与UWB标签建立UWB通信之后,还可以获取UWB通信所对应的频率参数。其中,频率参数可以为终端收发UWB信号时使用的信道的最低频率点λL。
进一步地,在本申请的实施例中,终端在获取UWB通信对应的频率参数时,可以先检测所述UWB通信对应的信道;然后再将确定信道对应的最低频率点λL。
步骤303、根据距离测量值和最低频率点λL确定UWB标签对应的辐射区域。
在本申请的实施例中,终端可以先基于最低频率点λL,确定用于划分不同类型辐射区域的阈值,然后根据阈值和距离测量值进一步确定UWB标签对应的辐射区域。
进一步地,在本申请的实施例中,终端在使用最低频率点λL确定阈值时,可以先确定系数N和L,其中,N<10,L为终端的长度,取值可以为15cm。
具体地,在本申请中,终端可以在计算后确定两个阈值,分别为NλL和2L2/λL。
进一步地,在本申请的实施例中,终端可以将距离测量值分别与两个阈值进行比较,从而根据比较结果确定UWB标签对应的辐射区域。
示例性的,在本申请中,如果比较结果为距离测量值小于NλL,那么可以确定辐射区域为近场区1;如果比较结果为距离测量值大于NλL且小于2L2/λL,那么可以确定辐射区域为近场区2;如果比较结果为距离测量值大于2L2/λL,那么可以确定辐射区域为远场区。
步骤304、辐射区域是否为近场区1?若不是则执行步骤305,若是则执行步骤308。
步骤305、辐射区域是否为近场区2?若是则执行步骤306,否则执行步骤307。
步骤306、使用近场区2对应的映射曲线1确定UWB标签的到达角度。
步骤307、使用远场区对应的映射曲线2确定UWB标签的到达角度。
步骤308、结束。
在本申请的实施例中,终端在确定出UWB标签对应的辐射区域之后,如果辐射区域为近场区1,那么终端可以选择结束角度的测量流程。这是由于当UWB标签位于近场区1时,PODA波动很大,测量值不够准确。
进一步地,在本申请的实施例中,如果辐射区域为近场区2,那么终端可以选择使用与近场区2对应的映射曲线1,确定出与PODA测量值对应的到达角度。
图11为映射曲线的示意图一,如图11所示,映射曲线1用于表征UWB标签位于近场区2时对应的相位差与角度的映射关系。
进一步地,在本申请的实施例中,如果辐射区域为远场区,那么终端可以选择使用与远场区对应的映射曲线2,确定出与PODA测量值对应的到达角度,其中,映射曲线2用于表征远场区对应的相位差与角度的映射关系。
图12为映射曲线的示意图二,如图12所示,映射曲线2用于表征UWB标签位于远场区时对应的相位差与角度的映射关系。
本申请实施例提供了一种角度测量方法,终端通过与超宽带UWB标签之间的UWB通信,获得UWB标签对应的距离参数和到达相位差PODA;获取UWB通信对应的频率参数;基于距离参数和频率参数确定UWB标签对应的辐射区域;按照辐射区域和PODA,确定UWB标签对应的到达角度。也就是说,在申请的实施例中,终端在对UWB标签进行角度测量时,可以先通过与UWB标签之间的距离参数、到达相位差以及通信信道所对应的频率参数,确定出UWB标签处于终端的UWB天线的辐射区域,然后再按照该辐射区域,获取对应的相位差和角度的映射关系,从而确定出UWB标签在该辐射区域所对应的到达角度。可见,本申请提出的角度测量方法,对于位于不同的UWB天线辐射区域的不同UWB标签,采用不同的相位差和角度的映射关系进行角度的测量,从而可以能够提高角度测量的准确性,同时提升终端的智能性。
基于上述实施例,在本申请的另一实施例中,图13为终端的组成结构示意图二,如图13示,本申请实施例提出的终端20可以包括获取单元24,确定单元25,结束单元26。
所述获取单元24,用于通过与UWB标签之间的UWB通信,获得所述UWB标签对应的距离参数和PODA;以及获取所述UWB通信对应的频率参数;
所述确定单元25,用于基于所述距离参数和所述频率参数确定所述UWB标签对应的辐射区域;以及按照所述辐射区域和所述PODA,确定所述UWB标签对应的到达角度。
进一步地,在本申请的实施例中,所述获取单元24,具体用于接收所述UWB标签发送的UWB信号;根据所述UWB信号确定所述距离参数和所述PODA。
进一步地,在本申请的实施例中,所述获取单元24,还具体用于检测所述UWB通信对应的当前信道;将所述当前信道对应的频率下限值确定为所述频率参数。
进一步地,在本申请的实施例中,所述获取单元24,还具体用于检测所述UWB通信对应的当前信道;根据所述当前信道的信道带宽确定所述频率参数。
进一步地,在本申请的实施例中,所述确定单元25,具体用于根据所述频率参数确定第一阈值和第二阈值;其中,所述第一阈值小于所述第二阈值;若所述距离参数小于所述第一阈值,则确定所述辐射区域为第一近场区域;若所述距离参数大于所述第一阈值且小于所述第二阈值,则确定所述辐射区域为第二近场区域;若所述距离参数大于所述第二阈值,则确定所述辐射区域为远场区域。
进一步地,在本申请的实施例中,所述确定单元25,还具体用于确定参考系数;根据所述参考系数和所述频率参数确定所述第一阈值和所述第二阈值。
进一步地,在本申请的实施例中,所述参考系数为常数,所述参考系数包括终端的硬件参数。
进一步地,在本申请的实施例中,所述确定单元25,还具体用于根据所述频率参数确定n个阈值;其中,n为正整数;基于所述n个阈值和所述距离参数,在(n+1)种类型的区域中确定所述辐射区域。
进一步地,在本申请的实施例中,所述确定单元25,还具体用于获取所述辐射区域对应的相位差与角度的映射关系;根据所述相位差与角度的映射关系,确定所述PODA对应的所述到达角度。
进一步地,在本申请的实施例中,所述结束单元26,用于所述基于所述距离参数和所述频率参数确定所述UWB标签对应的辐射区域之后,若所述辐射区域为第一近场区域,则结束角度测量处理流程。
进一步地,在本申请的实施例中,所述结束单元26,还用于所述通过与UWB标签之间的UWB通信,获得所述UWB标签对应的距离参数和PODA之后,若所述距离参数小于预设距离阈值,则结束角度测量处理流程。
在本申请的实施例中,进一步地,图14为终端组成结构示意图三,如图14示,本申请实施例提出的终端20还可以包括处理器27、存储有处理器27可执行指令的存储器28,进一步地,终端20还可以包括通信接口29,和用于连接处理器27、存储器28以及通信接口29的总线210。
在本申请的实施例中,上述处理器27可以为特定用途集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit,ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、数字信号处理装置(Digital Signal Processing Device,DSPD)、可编程逻辑装置(ProgRAMmable Logic Device,PLD)、现场可编程门阵列(Field ProgRAMmable GateArray,FPGA)、中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、控制器、微控制器、微处理器中的至少一种。可以理解地,对于不同的设备,用于实现上述处理器功能的电子器件还可以为其它,本申请实施例不作具体限定。终端20还可以包括存储器28,该存储器28可以与处理器27连接,其中,存储器28用于存储可执行程序代码,该程序代码包括计算机操作指令,存储器28可能包含高速RAM存储器,也可能还包括非易失性存储器,例如,至少两个磁盘存储器。
在本申请的实施例中,总线210用于连接通信接口29、处理器27以及存储器28以及这些器件之间的相互通信。
在本申请的实施例中,存储器28,用于存储指令和数据。
进一步地,在本申请的实施例中,上述处理器27,用于通过与UWB标签之间的UWB通信,获得所述UWB标签对应的距离参数和PODA;获取所述UWB通信对应的频率参数;基于所述距离参数和所述频率参数确定所述UWB标签对应的辐射区域;按照所述辐射区域和所述PODA,确定所述UWB标签对应的到达角度。
在实际应用中,上述存储器28可以是易失性存储器(volatile memory),例如随机存取存储器(Random-Access Memory,RAM);或者非易失性存储器(non-volatile memory),例如只读存储器(Read-Only Memory,ROM),快闪存储器(flash memory),硬盘(Hard DiskDrive,HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive,SSD);或者上述种类的存储器的组合,并向处理器27提供指令和数据。
另外,在本实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。
集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并非作为独立的产品进行销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中,基于这样的理解,本实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)或processor(处理器)执行本实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(Read OnlyMemory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本申请实施例提供了一种终端,该终端通过与超宽带UWB标签之间的UWB通信,获得UWB标签对应的距离参数和到达相位差PODA;获取UWB通信对应的频率参数;基于距离参数和频率参数确定UWB标签对应的辐射区域;按照辐射区域和PODA,确定UWB标签对应的到达角度。也就是说,在申请的实施例中,终端在对UWB标签进行角度测量时,可以先通过与UWB标签之间的距离参数、到达相位差以及通信信道所对应的频率参数,确定出UWB标签处于终端的UWB天线的辐射区域,然后再按照该辐射区域,获取对应的相位差和角度的映射关系,从而确定出UWB标签在该辐射区域所对应的到达角度。可见,本申请提出的角度测量方法,对于位于不同的UWB天线辐射区域的不同UWB标签,采用不同的相位差和角度的映射关系进行角度的测量,从而可以能够提高角度测量的准确性,同时提升终端的智能性。
本申请实施例提供一种计算机可读存储介质,其上存储有程序,该程序被处理器执行时实现如上所述的角度测量方法。
具体来讲,本实施例中的一种角度测量方法对应的程序指令可以被存储在光盘,硬盘,U盘等存储介质上,当存储介质中的与一种角度测量方法对应的程序指令被一电子设备读取或被执行时,包括如下步骤:
通过与UWB标签之间的UWB通信,获得所述UWB标签对应的距离参数和PODA;
获取所述UWB通信对应的频率参数;
基于所述距离参数和所述频率参数确定所述UWB标签对应的辐射区域;
按照所述辐射区域和所述PODA,确定所述UWB标签对应的到达角度。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的实现流程示意图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程示意图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及实现流程示意图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在实现流程示意图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在实现流程示意图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在实现流程示意图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述,仅为本申请的较佳实施例而已,并非用于限定本申请的保护范围。
Claims (14)
1.一种角度测量方法,其特征在于,所述方法包括:
通过与超宽带UWB标签之间的UWB通信,获得所述UWB标签对应的距离参数和到达相位差PODA;
获取所述UWB通信对应的频率参数;
基于所述距离参数和所述频率参数确定所述UWB标签对应的辐射区域;
按照所述辐射区域和所述PODA,确定所述UWB标签对应的到达角度。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述通过与UWB标签之间的UWB通信,获得所述UWB标签对应的距离参数和PODA,包括:
接收所述UWB标签发送的UWB信号;
根据所述UWB信号确定所述距离参数和所述PODA。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述获取所述UWB通信对应的频率参数,包括:
检测所述UWB通信对应的当前信道;
将所述当前信道对应的频率下限值确定为所述频率参数。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述获取所述UWB通信对应的频率参数,包括:
检测所述UWB通信对应的当前信道;
根据所述当前信道的信道带宽确定所述频率参数。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述距离参数和所述频率参数确定所述UWB标签对应的辐射区域,包括:
根据所述频率参数确定第一阈值和第二阈值;其中,所述第一阈值小于所述第二阈值;
若所述距离参数小于所述第一阈值,则确定所述辐射区域为第一近场区域;
若所述距离参数大于所述第一阈值且小于所述第二阈值,则确定所述辐射区域为第二近场区域;
若所述距离参数大于所述第二阈值,则确定所述辐射区域为远场区域。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述根据所述频率参数确定第一阈值和第二阈值,包括:
确定参考系数;
根据所述参考系数和所述频率参数确定所述第一阈值和所述第二阈值。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述参考系数为常数,所述参考系数包括终端的硬件参数。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述距离参数和所述频率参数确定所述UWB标签对应的辐射区域,包括:
根据所述频率参数确定n个阈值;其中,n为正整数;
基于所述n个阈值和所述距离参数,在(n+1)种类型的区域中确定所述辐射区域。
9.根据权利要求1或5所述的方法,其特征在于,所述按照所述辐射区域和所述PODA,确定所述UWB标签对应的到达角度,包括:
获取所述辐射区域对应的相位差与角度的映射关系;
根据所述相位差与角度的映射关系,确定所述PODA对应的所述到达角度。
10.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述基于所述距离参数和所述频率参数确定所述UWB标签对应的辐射区域之后,所述方法还包括:
若所述辐射区域为第一近场区域,则结束角度测量处理流程。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述通过与UWB标签之间的UWB通信,获得所述UWB标签对应的距离参数和PODA之后,所述方法还包括:
若所述距离参数小于预设距离阈值,则结束角度测量处理流程。
12.一种终端,其特征在于,所述终端包括:获取单元,确定单元,
所述获取单元,用于通过与UWB标签之间的UWB通信,获得所述UWB标签对应的距离参数和PODA;以及获取所述UWB通信对应的频率参数;
所述确定单元,用于基于所述距离参数和所述频率参数确定所述UWB标签对应的辐射区域;以及按照所述辐射区域和所述PODA,确定所述UWB标签对应的到达角度。
13.一种终端,其特征在于,所述终端包括处理器、存储有所述处理器可执行指令的存储器,当所述指令被所述处理器执行时,实现如权利要求1-11任一项所述的方法。
14.一种计算机可读存储介质,其上存储有程序,其特征在于,应用于终端中,所述程序被处理器执行时,实现如权利要求1-11任一项所述的方法。
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