CN113376571A - Uwb多天线定位方法 - Google Patents
Uwb多天线定位方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113376571A CN113376571A CN202110495830.6A CN202110495830A CN113376571A CN 113376571 A CN113376571 A CN 113376571A CN 202110495830 A CN202110495830 A CN 202110495830A CN 113376571 A CN113376571 A CN 113376571A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- uwb
- base station
- identification card
- detected
- distance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 230000002146 bilateral effect Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
本发明提供了一种UWB多天线定位方法，属于定位技术领域，具体包括：在室内固定设置一个UWB基站，具有多根天线；分别获取待测标识卡与所述UWB基站之间发送数据包和接收数据包的时间戳，根据所述时间戳分别计算出待测标识卡与基站之间的相对距离；获取不同天线接收到UWB信号时的相位，根据相位差和所述相对距离得到所述待测标识卡的方位值。通过本申请的处理方案，实现了快速、高效率的定位方式，减小了计算量。
Description
技术领域
本发明涉及定位领域，具体涉及一种UWB多天线定位方法。
背景技术
传统GPS精度不高、无法在室内或者有较大建筑物遮挡的环境下使用的制约，基于单目视觉的目标跟踪技术，存在计算量大、受遮挡无法跟踪、难以恢复目标的相对位置信息等问题蓝牙、RFID定位技术虽然受环境干扰较小，但作用距离短，通信能力不强，不便于整合到其它系统中；红外线技术功耗较大，且常常受到室内墙体或物体的阻隔，实用性较差；超声波定位精度可达厘米级，精度比较高，但超声波在传输过程中衰减明显，从而影响其定位有效范围，且成本较高。传统的UWB(Ultra Wideband)定位技术，多数通过在室内安装多个固定微基站，实时对相同的情况环境的同一标识卡进行精确的室内定位，零延时地将标识卡的位置显示控制中心，实现对标识卡位置的实时监控，但是一旦标识卡移动，则无法对标识卡进行精准的定位。
发明内容
因此，为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种实现了快速、高效率的定位方式，减小了计算量的UWB多天线定位方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种UWB多天线定位方法，包括：在室内固定设置一个UWB基站，具有多根天线；分别获取待测标识卡与所述UWB基站之间发送数据包和接收数据包的时间戳，根据所述时间戳分别计算出待测标识卡与基站之间的相对距离；获取不同天线接收到UWB信号时的相位，根据相位差和所述相对距离得到所述待测标识卡的方位值。
在其中一个实施例中，所述根据相位差和所述相对距离得到所述待测标识卡的方位值，包括：获取UWB基站的天线坐标；根据所述待测标识卡与所述UWB基站的不同天线之间的相对距离、不同天线之间的距离计算得到所述待测标识卡的位置点与各天线的位置点连着的三角形的角度；根据所述角度计算所述待测标识卡在相对于所述UWB基站的水平距离；根据所述角度和所述水平距离计算所述待测标识卡在相对于所述UWB基站的竖直距离。
在其中一个实施例中，所述水平距离x＝(r-p/2)p/d+d/2，竖直距离
在其中一个实施例中，所述路径差
λ为波长，Δφ为相位差。
在其中一个实施例中，所述UWB基站具有2或3根天线。
与现有技术相比，本发明的优点在于：实现了快速、高效率的定位方式，减小了计算量，直接求取目标的距离与相对角度，单个基站即可实现区域定位，减少了基站数量以及定位场景布置难度；并且采用UWB双边双向测距技术，可精确测量标签到基站的飞行距离，精度误差在30cm以内。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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它的附图。
图1是本发明的实施例中UWB多天线设置图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通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，都属于本申请保护的范围。
要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
本申请实施例提供一种UWB多天线定位方法，包括以下步骤：
在室内固定设置一个UWB基站，具有多根天线。在一个实施例中，UWB基站具有2或3根天线。天线的数量可以根据房间尺寸设置。
分别获取待测标识卡与所述UWB基站之间发送数据包和接收数据包的时间戳，根据所述时间戳分别计算出待测标识卡与基站之间的相对距离。
获取不同天线接收到UWB信号时的相位，根据相位差和所述相对距离得到所述待测标识卡的方位值。
在其中一个实施例中，所述根据相位差和所述相对距离得到所述待测标识卡的方位值，包括以下步骤：
1)获取UWB基站的天线坐标。如图1所示，C为待测标识卡的位置。A和B分别为基站的两根天线，两天线距离d为半个波长λ/2。设坐标系原点为O，x为待测标识卡到坐标原点的水平距离，y为待测标识卡到坐标原点的竖直距离。
2)根据所述待测标识卡与所述UWB基站的不同天线之间的相对距离、不同天线之间的距离计算得到所述待测标识卡的位置点与各天线的位置点连着的三角形的角度。
对于三角形CAB，根据三角公式余弦定理：
3)根据所述角度计算所述待测标识卡在相对于所述UWB基站的水平距离。
4)根据所述角度和所述水平距离计算所述待测标识卡在相对于所述UWB基站的竖直距离。三角形CAO是直角三角形，根据勾股定理，竖直距离
在其中一个实施例中，所述水平距离x＝(r-p/2)p/d+d/2，竖直距离
d为半个波长，6.5G频率波长为4cm，与r相比比较小，故d的平方可以省略，上式简化为
进一步可导出Y坐标值为：
其中，r为目标节点到天线A距离；P为节点到天线A、B的路径差，d为天线A、B的间距。
在其中一个实施例中，所述路径差
λ为波长，Δφ为相位差。
与现有技术相比，本发明的优点在于：实现了快速、高效率的定位方式，减小了计算量，直接求取目标的距离与相对角度，单个基站即可实现区域定位，减少了基站数量以及定位场景布置难度；并且采用UWB双边双向测距技术，可精确测量标签到基站的飞行距离，精度误差在30cm以内。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种UWB多天线定位方法，其特征在于，包括：
在室内固定设置一个UWB基站，具有多根天线；
分别获取待测标识卡与所述UWB基站之间发送数据包和接收数据包的时间戳，根据所述时间戳分别计算出待测标识卡与基站之间的相对距离；
获取不同天线接收到UWB信号时的相位，根据相位差和所述相对距离得到所述待测标识卡的方位值。
2.根据权利要求1所述的UWB多天线定位方法，其特征在于，所述根据相位差和所述相对距离得到所述待测标识卡的方位值，包括：
获取UWB基站的天线坐标；
根据所述待测标识卡与所述UWB基站的不同天线之间的相对距离、不同天线之间的距离计算得到所述待测标识卡的位置点与各天线的位置点连着的三角形的角度；
根据所述角度计算所述待测标识卡在相对于所述UWB基站的水平距离；
根据所述角度和所述水平距离计算所述待测标识卡在相对于所述UWB基站的竖直距离。
3.根据权利要求2所述的UWB多天线定位方法，其特征在于，所述水平距离x＝(r-p/2)p/d+d/2，竖直距离
其中，r为目标节点到天线A距离；P为节点到天线A、B的路径差，d为天线A、B的间距。
4.根据权利要求3所述的UWB多天线定位方法，其特征在于，所述路径差
λ为波长，Δφ为相位差。
5.根据权利要求1所述的UWB多天线定位方法，其特征在于，所述UWB基站具有2或3根天线。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110495830.6A CN113376571A (zh) | 2021-05-07 | 2021-05-07 | Uwb多天线定位方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110495830.6A CN113376571A (zh) | 2021-05-07 | 2021-05-07 | Uwb多天线定位方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113376571A true CN113376571A (zh) | 2021-09-10 |
Family
ID=77570483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110495830.6A Pending CN113376571A (zh) | 2021-05-07 | 2021-05-07 | Uwb多天线定位方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113376571A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023036342A1 (zh) * | 2021-09-13 | 2023-03-16 | 联洲集团有限公司 | 天线模组及具有该天线模组的通信设备、通信系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105556331A (zh) * | 2013-07-24 | 2016-05-04 | 必思达公司 | 在区域中定位标签 |
| CN108646215A (zh) * | 2018-05-15 | 2018-10-12 | 重庆邮电大学 | 一种基于超宽带的自动跟随快速定位方法 |
| CN109856595A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-06-07 | 交控科技股份有限公司 | 基于uwb的轨道交通定位系统和方法 |
| CN112367609A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-02-12 | 江苏三恒科技股份有限公司 | 一种煤矿井下单基站精确定位的方法 |
| CN112637951A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-04-09 | Oppo广东移动通信有限公司 | 定位方法及装置、电子设备及计算机可读存储介质 |
-
2021
- 2021-05-07 CN CN202110495830.6A patent/CN113376571A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105556331A (zh) * | 2013-07-24 | 2016-05-04 | 必思达公司 | 在区域中定位标签 |
| CN108646215A (zh) * | 2018-05-15 | 2018-10-12 | 重庆邮电大学 | 一种基于超宽带的自动跟随快速定位方法 |
| CN109856595A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-06-07 | 交控科技股份有限公司 | 基于uwb的轨道交通定位系统和方法 |
| CN112367609A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-02-12 | 江苏三恒科技股份有限公司 | 一种煤矿井下单基站精确定位的方法 |
| CN112637951A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-04-09 | Oppo广东移动通信有限公司 | 定位方法及装置、电子设备及计算机可读存储介质 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023036342A1 (zh) * | 2021-09-13 | 2023-03-16 | 联洲集团有限公司 | 天线模组及具有该天线模组的通信设备、通信系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109212471B (zh) | 一种定位基站、系统和方法 | |
| Nikitin et al. | Phase based spatial identification of UHF RFID tags | |
| EP4175328A1 (en) | Positioning method, device and system for receiving device, storage medium, and electronic device | |
| US8433337B2 (en) | RSS-based DOA indoor location estimation system and method | |
| Zhao et al. | Uloc: Low-power, scalable and cm-accurate uwb-tag localization and tracking for indoor applications | |
| WO2013014159A1 (en) | Concept for determining an orientation of a mobile device | |
| CN105676171A (zh) | 单通道双基站超短波信号空间定位方法 | |
| CN112995888B (zh) | 一种基于阵列天线的定位方法、系统、电子设备及存储介质 | |
| CN103995250A (zh) | 射频标签轨迹追踪方法 | |
| CN106900057B (zh) | 一种基于测距的室内定位方法及系统 | |
| CN110568401A (zh) | 一种基于uwb的三维定位方法 | |
| CN110557741A (zh) | 终端交互的方法及终端 | |
| CN112327944A (zh) | 一种电子设备控制方法、装置、电子设备及存储介质 | |
| CN113376571A (zh) | Uwb多天线定位方法 | |
| Careem et al. | RFEye in the Sky | |
| Pereira et al. | Evaluating location fingerprinting methods for underground GSM networks deployed over Leaky Feeder | |
| Goh et al. | IoT based indoor locating system (ILS) using bluetooth low energy (BLE) | |
| Gouzouasis et al. | A novel antenna system for direction finding applications using BLE 5.1 technology | |
| CN112799014A (zh) | 基于椭球交汇的超宽带定位系统、方法、无线终端及服务器 | |
| CN112714396A (zh) | 一种基于极坐标的定位方法及系统 | |
| CN114966656A (zh) | 一种基于毫米波设备的定位方法及装置 | |
| Mosleh et al. | Evaluation of dynamic Localization System Based on UWB and Wi-Fi for Indoor Environments | |
| CN112911511A (zh) | 一种基于rfid和载波相位的单站室内定位系统及方法 | |
| Görtschacher et al. | Fast two dimensional position update system for UHF RFID tag tracking | |
| Pimenta | Indoor location based on aoa and bluetooth low energy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210910 |