CN114928883A - 一种定位方法、定位设备及计算机存储介质 - Google Patents

一种定位方法、定位设备及计算机存储介质 Download PDF

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CN114928883A CN202210491500.4A CN202210491500A CN114928883A CN 114928883 A CN114928883 A CN 114928883A CN 202210491500 A CN202210491500 A CN 202210491500A CN 114928883 A CN114928883 A CN 114928883A
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Abstract

本申请实施例公开了一种定位方法，该方法应用于定位设备中，包括：当定位设备对UWB标签进行UWB测距时，从至少两个UWB通信模块在UWB测距中接收到的数据包中获取目标数据包，利用目标数据包，分别计算出UWB标签到达至少两个UWB通信模块的天线的到达角度，根据UWB标签到达至少两个UWB通信模块的天线的到达角度，确定出UWB标签的到达角度，将UWB测距得到的UWB标签的测距结果与UWB标签的到达角度，确定为UWB标签的定位结果。本申请实施例还同时提供了一种定位设备及计算机存储介质。

Description

一种定位方法、定位设备及计算机存储介质
技术领域
本申请涉及超宽带(Ultra Wide Band，UWB)定位技术，尤其涉及一种定位方法、定位设备及计算机存储介质。
背景技术
目前，利用UWB技术进行定位时，通常采用至少两组天线收发数据包来实现对UWB标签的定位，在实际应用中，通常采用轮流切换天线组的方式来分别对待定位的UWB标签进行定位的，最后将分别定位得到的定位结果进行处理，从而得到待定位的UWB标签的定位结果。
然而，上述采用至少两组天线来定位需要的时间较长，且计算量较大；由此可以看出，现有的多组天线进行UWB定位时存在定位时间较长的问题。
发明内容
本申请实施例提供一种定位方法、定位设备及计算机存储介质，能够快速实现多组天线的UWB定位。
本申请的技术方案是这样实现的：
本申请实施例提供一种定位方法，所述方法应用于定位设备，所述定位设备包括至少两个UWB通信模块，所述至少两个UWB通信模块中每个UWB通信模块设置两个天线，所述至少两个UWB通信模块中的天线为全向天线，包括：
当所述定位设备对所述UWB标签进行UWB测距时，从所述至少两个UWB通信模块在UWB测距中接收到的数据包中获取目标数据包；
利用所述目标数据包，分别计算出所述UWB标签到达所述至少两个UWB通信模块的天线的到达角度；
根据所述UWB标签到达所述至少两个UWB通信模块的天线的到达角度，确定出所述UWB标签的到达角度；
将UWB测距得到的所述UWB标签的测距结果与所述UWB标签的到达角度，确定为所述UWB标签的定位结果。
本申请实施例提供一种定位设备，所述定位设备包括至少两个UWB通信模块，所述至少两个UWB通信模块中每个UWB通信模块设置两个间隔距离小于所述每个UWB通信模块的半波长的天线，所述至少两个UWB通信模块中的天线为全向天线，包括：
获取模块，用于当利用所述定位设备对所述UWB标签进行UWB测距时，从所述至少两个UWB通信模块在UWB测距中接收到的数据包中获取目标数据包；
计算模块，用于利用所述目标数据包，分别计算出所述UWB标签到达所述至少两个UWB通信模块的天线的到达角度；
第一确定模块，用于根据所述UWB标签到达所述至少两个UWB通信模块的天线的到达角度，确定出所述UWB标签的到达角度；
第二确定模块，用于将双向测距得到的所述UWB标签的测距结果与所述UWB标签的到达角度，确定为所述UWB标签的定位结果。
本申请实施例提供一种定位设备，包括：
处理器以及存储有所述处理器可执行指令的存储介质，所述存储介质通过通信总线依赖所述处理器执行操作，当所述指令被所述处理器执行时，执行上述一个或多个实施例中所述的定位方法。
本申请实施例提供一种计算机存储介质，存储有可执行指令，当所述可执行指令被一个或多个处理器执行的时候，所述处理器执行如一个或多个实施例所述的定位方法。
本申请实施例提供了一种定位方法、定位设备及计算机存储介质，该方法应用于定位设备中，该定位设备包括至少两个UWB通信模块，至少两个UWB通信模块中每个UWB通信模块设置两个天线，至少两个UWB通信模块中的天线为全向天线，包括：当定位设备对所述UWB标签进行UWB测距时，从至少两个UWB通信模块在UWB测距中接收到的数据包中获取目标数据包，利用目标数据包，分别计算出UWB标签到达至少两个UWB通信模块的天线的到达角度(Angle of Arrival，AoA)，根据UWB标签到达至少两个UWB通信模块的天线的到达角度，确定出UWB标签的到达角度，将UWB测距得到的UWB标签的测距结果与UWB标签的到达角度，确定为UWB标签的定位结果；也就是说，在本申请实施例中，针对具有全向天线的定位设备来说，在利用至少两个UWB通信模块进行定位中，定位设备在对UWB标签进行UWB测距时，从至少两个UWB通信模块接收到的数据包中获取目标数据包，从而可以计算出UWB标签到达至少两个UWB通信模块的天线的到达角度，进而确定出UWB标签的到达角度，与UWB测距的测距结果组成定位结果，这样，定位设备通过至少两个UWB通信模块与UWB标签交互完成测距的同时，利用UWB测距中接收到的数据包计算出UWB标签的到达角度，与轮切天线组的定位方法相比，能够利用至少两组天线收发数据包快速地实现UWB的全向定位，提高了多组天线实现UWB全向定位的定位速度。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种可选的定位方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种可选的定位设备的实例的结构示意图；
图3a为本申请实施例中一种可选的天线的排布图一；
图3b为本申请实施例中一种可选的天线的排布图二；
图3c为本申请实施例中一种可选的天线的排布图三；
图4为本申请实施例提供的一种可选的UWB标签的实例的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种可选的定位方法的实例的流程示意图；
图6为本申请实施例提供的一种可选的UWB测距的示意图；
图7为本申请实施例提供的一种可选的UWB测角的示意图；
图8a为本申请实施例提供的一种可选的映射曲线的示意图一；
图8b为本申请实施例提供的一种可选的映射曲线的示意图二；
图9为本申请实施例提供的一种可选的UWB标签到达天线的到达角度的示意图；
图10为本申请实施例提供的一种可选的定位设备的结构示意图；
图11为本申请实施例提供的另一种可选的定位设备的结构示意图。
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。
本申请实施例提供了一种定位方法，该方法应用于定位设备中，该方法应用于定位设备中，定位设备包括至少两个UWB通信模块，至少两个UWB通信模块中每个UWB通信模块设置两个天线，至少两个UWB通信模块中的天线为全向天线，图1为本申请实施例提供的一种可选的定位方法的流程示意图，如图1所示，该定位方法可以包括：
S101：当定位设备对UWB标签进行UWB测距时，从至少两个UWB通信模块在UWB测距中接收到的数据包中获取目标数据包；
目前，在对UWB标签进行定位时，定位装置通常设置有4个天线，利用切换的方法，每切换一次计算每组天线下的到达角度和距离，从而实现对UWB标签的准确定位，然而，该定位方法需要对天线依次进行切换，使得定位时间较长。
为了提高多组天线下进行UWB全向定位的定位速度，在本申请实施例中，在定位设备对UWB标签进行UWB测距时，从至少两个UWB通信模块在UWB测距中接收到的数据包中获取目标数据包。
其中，定位设备中设置有至少两个UWB通信模块，至少两个UWB通信模块中的天线为全向天线，那么在定位设备对UWB标签进行UWB测距中，可以使用至少两个UWB通信模块中任意一个UWB通信与UWB标签之间的交互的数据包来确定定位设备与UWB标签之间的距离；也可以从至少两个UWB通信模块中选取两个或者两个以上的UWB通信与UWB标签之间交互的数据包，再利用选取出的每个UWB通信模块与UWB标签之间交互的数据包计算出每个UWB通信模块与UWB标签的距离，基于该距离确定定位设备与UWB标签的距离；还可以利用至少两个UWB通信模块中每个UWB通信模块与UWB标签之间交互的数据包计算出每个UWB通信模块与UWB标签的距离，基于该距离确定定位设备与UWB标签的距离；这里，本申请实施例对此不做具体限定。
如此，定位设备可以确定出定位设备与UWB标签之间的距离，也就是UWB标签的测距结果，需要说明的是，在进行UWB测距中，定位设备与UWB标签之间的交互数据包还可以用于定位设备对UWB标签进行到达角度的确定，这里，为了确定出UWB标签到达定位设备的到达角度，需要定位设备从至少两个UWB通信模块在UWB测距中接收到的数据包中获取目标数据包。
可以理解地，在定位设备对UWB标签进行UWB测距中，定位设备与UWB标签之间会有数据包的交互，定位设备可以通过接收到的数据包来确定UWB标签到达定位设备的到达角度，这里，定位设备可以通过接收到的由UWB标签发出的同一数据包来确定UWB标签到达定位设备的到达角度，定位设备还可以通过接收到的由UWB标签发出的不同数据包来确定UWB标签到达定位设备的到达角度，本申请实施例对此不作具体限定。
其中，上述UWB测距可以为单边双向测距，还可以为双边双向测距，双向双边测距可以为3消息的双边双向测距，还可以为4消息的双边双向测距，这里，本申请实施例对此不作具体限定。
S102：利用目标数据包，分别计算出UWB标签到达至少两个UWB通信模块的天线的到达角度；
在从UWB测距中接收到的数据包中获取到目标数据包之后，由于定位设备至少具有两个UWB通信模块，那么每个UWB通信模块都会接收到UWB标签发送的数据包，所以，这里，选取出的目标数据中，包括每个UWB通信模块对应的目标数据包。
可以理解地，利用目标数据包就可以分别计算出UWB标签到达至少两个UWB通信模块的天线的到达角度，其中，针对至少两个UWB通信模块中任意一个UWB通信模块对应的目标数据包来说，可以利用任意一个UWB通信模块对应的目标数据包可以计算出UWB标签到达任意一个UWB通信模块的天线的到达角度，从而得到UWB标签到达至少两个UWB通信模块的天线的到达角度。
其中，在利用任意一个UWB通信模块对应的目标数据包计算UWB标签到达任意一个UWB通信模块的天线的到达角度中，可以利用任意一个UWB通信模块对应的目标数据包计算UWB标签到达任意一个UWB通信模块的天线的到达相位差(Phase Difference of Arrival，PDoA)，再根据UWB标签到达任意一个UWB通信模块的天线的到达相位差确定UWB标签到达任意一个UWB通信模块的天线的到达角度，还可以直接利用任意一个UWB通信模块对应的目标数据包计算UWB标签到达任意一个UWB通信模块的天线的到达角度，这里，本申请实施例对于此不作具体限定。
S103：根据UWB标签到达至少两个UWB通信模块的天线的到达角度，确定出UWB标签的到达角度；
在确定出UWB标签到达至少两个UWB通信模块的天线的到达角度之后，可以根据UWB标签到达至少两个UWB通信模块的天线的到达角度，确定出UWB标签的到达角度，例如，将UWB标签到达至少两个UWB通信模块的天线的到达角度的均值，或者中位数作为UWB标签到达定位设备的到达角度。
S104：将UWB测距得到的UWB标签的测距结果与UWB标签的到达角度，确定为UWB标签的定位结果。
最后，在确定出UWB标签到达定位设备的到达角度之后，将UWB测距得到的UWB标签的测距结果与UWB标签的到达角度作为UWB标签的定位结果，如此，在UWB全向定位中，对UWB标签进行测距的同时可以实现对UWB标签的测角，从而无需复杂的流程就能够实现对UWB标签的全向定位，提高了多组天线下UWB全向定位的速度。
另外，上述UWB定位方法为了实现更加全方位的定位，至少两个UWB通信模块中的天线为全向天线。
也就是说，通过将至少两个UWB通信模块中的天线设置为全向天线，可以实现UWB定位方法的全方位定位，为了使得至少两个UWB通信模块中的天线构成全向天线，可以设置至少两个UWB通信模块中的天线距离地面的高度中任意两个之间的差值绝对值小于等于预设阈值，该预设阈值可以根据实际情况进行设置，另外，设置至少两个UWB通信模块中的天线中每个天线的位置，使得每个天线的辐射范围在某一水平面覆盖360°，如此，能够形成全向天线，使得具有至少两个UWB通信模块的定位设备能够实现全向定位，提高了UWB定位的定位准确性。
进一步地，定位设备中通常利用两个UWB通信模块来实现全向定位，在一种可选的实施例中，当至少两个UWB通信模块包括第一UWB通信模块和第二UWB通信模块时，第一UWB通信模块和第二UWB通信模块中的天线距离地面为相同高度，且第一UWB通信模块的两个天线所在的直线与第二UWB通信模块的两个天线所在的直线之间的夹角等于90°，使得第一UWB通信模块和第二UWB通信模块中天线在距离地面相同高度的水平面上均匀辐射以构成全向天线。
可以理解地，第一UWB通信模块和第二UWB通信模块一共包括四个天线，为了利用这四个天线构成全向天线，将第一UWB通信模块和第二UWB通信模块中的天线距离地面为相同高度，也就是说，第一UWB通信模块和第二UWB通信模块中的天线均位于距离地面相同高度的水平面内，并且，第一UWB通信模块的两个天线所在的直线与第二UWB通信模块的两个天线所在的直线之间的夹角等于90°，即相互垂直，如此，每个天线在距离地面相同高度的水平面内的辐射范围为360°，构成全向天线。
如此设置第一UWB通信模块和第二UWB通信模块的天线，使得定位设备能够实现全方位定位，提高了UWB定位的准确性。
为了提高定位设备在UWB测角中的精度，在一种可选的实施例中，目标数据包为UWB标签发出同一数据包被至少两个UWB通信模块分别所接收到的数据包。
也就是说，目标数据包为UWB标签发出的同一数据包，该同一数据包被至少两个UWB通信模块分别接收，将分别接收到的数据包确定为目标数据包，这样，利用同一来源的数据包来计算UWB标签到达至少两个UWB通信模块的天线的到达角度，能够提高UWB测角的精度。
针对利用同一来源的数据包来计算UWB标签到达至少两个UWB通信模块的天线的到达角度中，在一种可选的实施例中，S101，可以包括：
当定位设备对UWB标签进行单边双向测距时，将每个UWB通信模块在单边双向测距中接收到的数据包确定为目标数据包。
可以理解地，当UWB测距为单边双向测距，也就是说，UWB标签向定位设备发送数据包A，使得至少两个UWB通信模块分别接收到数据包A，定位设备向UWB标签返回数据包B，此时，定位设备将至少两个UWB通信模块分别接收到的数据包A确定为目标数据包，即利用至少两个UWB通信模块分别接收到的数据包A来计算UWB标签到达至少两个UWB通信模块的到达角度。
另外，针对利用同一来源的数据包来计算UWB标签到达至少两个UWB通信模块的天线的到达角度中，在一种可选的实施例中，S101，可以包括：
当定位设备对UWB标签进行双边双向测距时，将每个UWB通信模块在双向测距中接收到的第一个数据包，确定为目标数据包；
或者，
当定位设备对UWB标签进行双边双向测距时，将每个UWB通信模块在双向测距中接收到的第二个数据包，确定为目标数据包。
可以理解地，当UWB测距为双边双向测距，以3消息的双边双向测距为例来说，UWB标签向定位给设备发送数据包A，使得至少两个UWB通信模块分别接收到数据包A，定位设备向UWB标签返回数据包B，UWB标签在接收到数据包B之后，向定位设备返回数据包C，使得至少两个UWB通信模块分别接收到数据包C，此时，定位设备可以将至少两个UWB通信模块分别接收到的数据包A确定为目标数据包，也可以将至少两个UWB通信模块分别接收到的数据包C确定为目标数据包，即利用至少两个UWB通信模块分别接收到的数据包A，来计算UWB标签到达至少两个UWB通信模块的到达角度，或者，利用至少两个UWB通信模块分别接收到的数据包C，来计算UWB标签到达至少两个UWB通信模块的到达角度。
为了确定出UWB标签到达至少两个UWB通信模块的天线的到达角度，除了采用相邻天线之间的信号到达延迟来计算UWB标签到达至少两个UWB通信模块的天线的到达角度之外，在一种可选的实施例中，S102，可以包括：
利用目标数据包，分别计算得到UWB标签到达每个UWB通信模块的天线的到达相位差；
基于预设的每个UWB通信模块的到达相位差与到达角度的映射关系，确定出UWB标签到达每个UWB通信模块的天线的到达角度。
可以理解地，这里，先利用目标数据包，分别计算得到UWB标签达到每个UWB通信模块的天线的到达相位差，然后利用每个UWB通信模块的到达相位差与到达角度的映射关系，根据UWB标签达到每个UWB通信模块的天线的到达相位差，计算得到UWB标签到达每个UWB通信模块的天线的到达角度；这里，需要说明的是，每个UWB通信模块的到达相位差与到达角度的映射关系可以通过实验测量得到，且每个UWB通信模块的到达相位差与到达角度的映射关系中，一个到达相位差对应有两个到达角度，分别为与UWB通信模块的每个天线的到达角度。
所以，通过映射关系，可以确定出UWB标签到达每个UWB通信模块的天线的到达角度。
为了确定出UWB标签的到达角度，即UWB定位中最终的测角结果，在一种可选的实施例中，S103，可以包括：
从UWB标签到达每个UWB通信模块的天线的到达角度中，选取出差值的绝对值中最小值对应的两个到达角度；
将选取出的两个到达角度的平均值，确定为UWB标签的到达角度。
可以理解地，先计算UWB标签到达每个UWB通信模块的天线的到达角度中任意两个值之间的差值的绝对值，并选取出差值的绝对值中最小值对应的到达角度，由于这两个值为UWB标签到达定位设备的到达角度的比较可靠，所以，将选取出的两个到达角度的平均值，确定为UWB标签的到达角度；如此，便可以得到较为准确的UWB标签的到达角度。
下面举实例来对上述一个或多个实施例中的定位方法进行描述。
以定位设备为定位基站为例，图2为本申请实施例提供的一种可选的定位设备的实例的结构示意图，如图2所示，定位基站包含2个UWB通信模块，分别为UWB通信模块21和UWB通信模块22，UWB通信模块21和UWB通信模块22分别连接2个UWB天线，其中，UWB通信模块21连接天线(ANT)211和ANT212，UWB通信模块22连接ANT221和ANT222，该定位基站还包括分别与UWB通信模块21和UWB通信模块22相连接的处理单元23、与处理单元23相连接的存储单元24。
其中，上述UWB通信模块21和UWB通信模块22均为支持IEEE802.15.4、IEEE802.15.4z的UWB协议的通信芯片，支持双向测距(TWR，Two-way Ranging)和达到相位差的测量。
其中，ANT211和ANT212与UWB通信模块21为第一组定位模块，ANT221和ANT222与UWB通信模块22为第二组定位模块。
需要说明的是，对ANT211，ANT212，ANT221和ANT222有如下设置：
ANT211与ANT212的天线布局间隔小于UWB通信频率的半个波长，ANT221与ANT222的天线布局间隔小于UWB通信频率的半个波长；ANT211和ANT212所在的直线与ANT221和ANT222所在的直线相互垂直；ANT211，ANT212，ANT221和ANT222均设置在同一水平面；ANT211，ANT212，ANT221和ANT222的辐射方向图在所设置的水平面上是全向的。下面通过图3a-图3c来介绍下ANT211，ANT212，ANT221和ANT222的构成的全向天线。
图3a为本申请实施例中一种可选的天线的排布图一，如图3a所示，ANT211，ANT212，ANT221和ANT222设置在同一水平面上的四个方向上，ANT211，ANT212，ANT221和ANT222的连线呈菱形，且ANT211，ANT212所在直线与ANT221和ANT222所在直线相互垂直；图3b为本申请实施例中一种可选的天线的排布图二，如图3b所示，ANT211，ANT212，ANT221和ANT222设置在同一水平面上，其中，ANT211，ANT212，ANT221设置在一条直线上，且ANT211，ANT212所在直线与ANT221和ANT222所在直线相互垂直；图3c为本申请实施例中一种可选的天线的排布图三，如图3c所示，ANT211，ANT212，ANT221和ANT222设置在同一水平面上，其中，ANT211，ANT212，ANT221和ANT222的连线呈菱形成丁字形，且ANT211，ANT212所在直线与ANT221和ANT222所在直线相互垂直。
图4为本申请实施例提供的一种可选的UWB标签的实例的结构示意图，如图4所示，对于定位标签来说，包括UWB通信模块41，ANT42，处理单元43和存储单元44，ANT42连接UWB通信模块41，UWB通信模块41分别连接处理单元43和存储单元44。
下面以3消息的DS-TWR为例，基于图2和图4，图5为本申请实施例提供的一种可选的定位方法的实例的流程示意图，如图5所示，该定位方法可以包括：
S501：定位标签通过UWB通信模41向定位基站发送poll数据包；
S502：定位基站的第一组定位模块和第二组定位模块接收poll数据包，向定位标签发送reply数据包；
S503：定位标签接收reply数据包，向定位基站发送final数据包。
其中，通过S503，定位基站的第一组定位模块和第二组定位模块均接收final数据包，poll、reply、final数据包为双边双向测距(Double-Dided Two-Way Ranging，DS-TWR)交互逻辑中的3次数据包的名称。
首先，以3消息的双边双向测距为例，图6为本申请实施例提供的一种可选的UWB测距的示意图，如图6所示，DS-TWR是对两个往返消息时间上的简单测量，主要通过数据包中的标记点(RMARKER)进行简单测量，设备A主动发送poll packet到设备B，设备B返回replypacket响应设备A，设备A再返回final packet响应设备B；那么，最终得到的无线信号的飞行时间
Figure BDA0003631195270000121
为：
Figure BDA0003631195270000122
其中，Tround1表示设备A发送poll packet和接收reply packet的时间差，Tround2表示设备B发送reply packet和接收final packet的时间差，Treply1表示设备B接收pollpacket和发送reply packet的时间差，Treply2表示设备A接收reply packet和发送finalpacket的时间差。
通过上述UWB测距方法可以确定出定位基站与UWB标签的飞行时间，进而可以确定出定位基站与UWB标签的距离。
另外，为了确定出UWB标签到达定位基站的到达角度，第一组定位模块在接收UWB数据包时，可以测量出UWB数据包到达ANT211和ANT212的到达相位差PDoA1。第二组定位模块在接收UWB数据包时，可以测量出UWB数据包到达ANT221和ANT222的到达相位差PDoA2。
具体来说，第一组定位模块在接收poll数据包或者final数据包时，可以测量出UWB数据包到达ANT211和ANT212的到达相位差PDoA1，第二组定位模块在接收poll数据包或者final数据包时，可以测量出UWB数据包到达ANT221和ANT222的到达相位差PDoA2，从而使得第一组定位模块可以得到第一到达相位差PDoA1，第一组定位模块可以得到第二到达相位差PDoA2。
下面以PDoA测量为例进行说明，基于图2和图4，图7为本申请实施例提供的一种可选的UWB测角的示意图，如图7所示，定位基站，包括UWB模块71和ANT211和ANT212，UWB标签，只有1个UWB模块72和1个UWB天线ANT42。
为UWB标签,的UWB模块72向定位给基站的UWB模块71(相当于上述第一组定位给模块或者第二组定位模块)发送数据包，定位基站(比如手机、基站)上设有特定间距d的ANT211和ANT212。
UWB标签发射特定的UWB数据包，UWB模块71接收到来自UWB标签发射的UWB数据包时，UWB模块71上的2个天线都能接收到UWB数据包。ANT42到ANT211、ANT42到ANT212的路径距离的关系与UWB标签相对于定位基站的方位角AoA有关，两个路径距离相差△p，距离差的因素对于电磁波的传输来说就会产生相位差PDoA，PDoA＝ANT211的到达相位(Phase ofarrival，PoA)–ANT212的PoA，其中，ANT211的PoA为ANT211接收的UWB数据包的相位，而PDoA、ANT211的PoA和ANT211的PoA等参数由UWB模块71可以测量出来。
最后，UWB模块71根据PDoA和天线间距d，通过预设的一些函数关系计算出定位标签相对定位基站的方位角。如此，采用上述UWB的测角方法可以计算出UWB标签到达每个UWB通信模块的到达相位差PDoA1和PDoA2。
在定位基站根据PDoA1和PDoA2，通过定位设备中的AoA计算单元计算UWB标签到达每个天线的到达角度中，可以将PDoA1通过预设的第一映射曲线，或者映射公式得到AoA11和AoA12；将PDoA2通过预设的第二映射曲线，或者映射公式得到AoA21和AoA22；再根据AoA11，AoA12，AoA21和AoA22通过定位基站的AoA判断模块得到最终的AoA。
AoA判断模块在AoA11，AoA12，AoA21和AoA22中，选择在几何角度关系上最接近的2个方位角，取该2个方位角的几何平均值作为最终的UWB标签到达定位基站的AoA。
图8a为本申请实施例提供的一种可选的映射曲线的示意图一，如图8a所示，为UWB通信模块21的两个天线经过实验侧得到的PDoA与AoA的映射曲线，该曲线中横坐标为PDoA，纵坐标为AoA；图8b为本申请实施例提供的一种可选的映射曲线的示意图二，如图8b所示，为UWB通信模块22的两个天线经过实验侧得到的PDoA与AoA的映射曲线，该曲线中横坐标为PDoA，纵坐标为AoA。
在本实例中，设定位基站测量的PDoA1＝88°，PDoA2＝-80°，分别经过第一映射曲线和第二映射曲线映射后得到：AoA11＝-50°，AoA12＝53°，AoA21＝-43°和AoA22＝-150°。
下面以图9为例来对UWB标签到达定位基站的到达角度进行说明，图9为本申请实施例提供的一种可选的UWB标签到达天线的到达角度的示意图，如图9所示，UWB标签(Tag)到达ANT211的到达角度为AoA11，UWB标签Tag到达ANT212的到达角度为AoA12，UWB标签Tag到达ANT221的到达角度为AoA21，UWB标签Tag到达ANT222的到达角度为AoA22；AoA11和AoA21的几何角度最接近，则取AoA11和AoA21的几何角度平均值为-46.5°。
本实例中，UWB定位实现了定位基站对定位标签360°平面全方位的定位，且提高了定位速度。
本申请实施例提供了一种定位方法，该方法应用于定位设备中，该定位设备包括至少两个UWB通信模块，至少两个UWB通信模块中每个UWB通信模块设置两个天线，至少两个UWB通信模块中的天线为全向天线，包括：当定位设备对所述UWB标签进行UWB测距时，从至少两个UWB通信模块在UWB测距中接收到的数据包中获取目标数据包，利用目标数据包，分别计算出UWB标签到达至少两个UWB通信模块的天线的到达角度，根据UWB标签到达至少两个UWB通信模块的天线的到达角度，确定出UWB标签的到达角度，将UWB测距得到的UWB标签的测距结果与UWB标签的到达角度，确定为UWB标签的定位结果；也就是说，在本申请实施例中，针对具有全向天线的定位设备来说，在利用至少两个UWB通信模块进行定位中，定位设备在对UWB标签进行UWB测距时，从至少两个UWB通信模块接收到的数据包中获取目标数据包，从而可以计算出UWB标签到达至少两个UWB通信模块的天线的到达角度，进而确定出UWB标签的到达角度，与UWB测距的测距结果组成定位结果，这样，定位设备通过至少两个UWB通信模块与UWB标签交互完成测距的同时，利用UWB测距中接收到的数据包计算出UWB标签的到达角度，与轮切天线组的定位方法相比，能够利用至少两组天线收发数据包快速地实现UWB的全向定位，提高了多组天线实现UWB全向定位的定位速度。
基于前述实施例相同的发明构思，本申请实施例提供一种定位设备，定位设备包括至少两个UWB通信模块，至少两个UWB通信模块中每个UWB通信模块设置两个间隔距离小于每个UWB通信模块的半波长的天线，至少两个UWB通信模块中的天线为全向天线，图10为本申请实施例提供的一种可选的定位设备的结构示意图，如图10所示，该定位设备包括：
获取模块101，用于当利用定位设备对UWB标签进行UWB测距时，从至少两个UWB通信模块在UWB测距中接收到的数据包中获取目标数据包；
计算模块102，用于利用目标数据包，分别计算出UWB标签到达至少两个UWB通信模块的天线的到达角度；
第一确定模块103，用于根据UWB标签到达至少两个UWB通信模块的天线的到达角度，确定出UWB标签的到达角度；
第二确定模块104，用于将双向测距得到的UWB标签的测距结果与UWB标签的到达角度，确定为UWB标签的定位结果。
在一种可选的实施例中，该当至少两个UWB通信模块包括第一UWB通信模块和第二UWB通信模块时，第一UWB通信模块和第二UWB通信模块中的天线距离地面为相同高度，且第一UWB通信模块的两个天线所在的直线与第二UWB通信模块的两个天线所在的直线之间的夹角等于90°，使得第一UWB通信模块和第二UWB通信模块中天线在距离地面相同高度的水平面上均匀辐射以构成全向天线。
在一种可选的实施例中，目标数据包为UWB标签发出同一数据包被至少两个UWB通信模块分别所接收到的数据包。
在一种可选的实施例中，获取模块101，具体用于：
当定位设备对UWB标签进行单边双向测距时，将每个UWB通信模块在单边双向测距中接收到的数据包确定为目标数据包。
在一种可选的实施例中，获取模块101，具体用于：
当定位设备对UWB标签进行双边双向测距时，将每个UWB通信模块在双向测距中接收到的第一个数据包，确定为目标数据包；
或者，
当定位设备对UWB标签进行双边双向测距时，将每个UWB通信模块在双向测距中接收到的第二个数据包，确定为目标数据包。
在一种可选的实施例中，计算模块102，具体用于：
利用目标数据包，分别计算得到UWB标签到达每个UWB通信模块的天线的到达相位差；
基于预设的每个UWB通信模块的到达相位差与到达角度的映射关系，确定出UWB标签到达每个UWB通信模块的天线的到达角度。
在一种可选的实施例中，第一确定模块103，具体用于：
从UWB标签到达每个UWB通信模块的天线的到达角度中，选取出差值的绝对值中最小值对应的两个到达角度；
将选取出的两个到达角度的平均值，确定为UWB标签的到达角度。
在实际应用中，上述获取模块101、计算模块102、第一确定模块103和第二确定模块104可由位于定位设备上的处理器实现，具体为中央处理器(CPU，Central ProcessingUnit)、微处理器(MPU，Microprocessor Unit)、数字信号处理器(DSP，Digital SignalProcessing)或现场可编程门阵列(FPGA，Field Programmable Gate Array)等实现。
图11为本申请实施例提供的另一种可选的定位设备的结构示意图，如图11所示，本申请实施例提供了一种定位设备1100，包括：
处理器111以及存储有所述处理器111可执行指令的存储介质112，所述存储介质112通过通信总线113依赖所述处理器111执行操作，当所述指令被所述处理器111执行时，执行上述一个或多个实施例中所执行的所述定位方法。
需要说明的是，实际应用时，终端中的各个组件通过通信总线113耦合在一起。可理解，通信总线113用于实现这些组件之间的连接通信。通信总线113除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图11中将各种总线都标为通信总线113。
本申请实施例提供了一种计算机存储介质，存储有可执行指令，当所述可执行指令被一个或多个处理器执行的时候，所述处理器执行如上述一个或多个实施例中控制设备执行的所述的定位方法。
其中，计算机可读存储介质可以是磁性随机存取存储器(ferromagnetic randomaccess memory，FRAM)、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(ErasableProgrammable Read-Only Memory，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(ElectricallyErasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、快闪存储器(Flash Memory)、磁表面存储器、光盘、或只读光盘(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)等存储器。
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流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/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流程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，该指令装置实现在流程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流程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 (10)

1.一种定位方法，其特征在于，所述方法应用于定位设备，所述定位设备包括至少两个UWB通信模块，所述至少两个UWB通信模块中每个UWB通信模块设置两个天线，所述至少两个UWB通信模块中的天线为全向天线，包括：
当所述定位设备对所述UWB标签进行UWB测距时，从所述至少两个UWB通信模块在UWB测距中接收到的数据包中获取目标数据包；
利用所述目标数据包，分别计算出所述UWB标签到达所述至少两个UWB通信模块的天线的到达角度；
根据所述UWB标签到达所述至少两个UWB通信模块的天线的到达角度，确定出所述UWB标签的到达角度；
将UWB测距得到的所述UWB标签的测距结果与所述UWB标签的到达角度，确定为所述UWB标签的定位结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述至少两个UWB通信模块包括第一UWB通信模块和第二UWB通信模块时，所述第一UWB通信模块和所述第二UWB通信模块中的天线距离地面为相同高度，且所述第一UWB通信模块的两个天线所在的直线与所述第二UWB通信模块的两个天线所在的直线之间的夹角等于90°，使得所述第一UWB通信模块和所述第二UWB通信模块中天线在距离地面相同高度的水平面上均匀辐射以构成所述全向天线。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标数据包为所述UWB标签发出同一数据包被所述至少两个UWB通信模块分别所接收到的数据包。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述当所述定位设备对所述UWB标签进行UWB测距时，从所述至少两个UWB通信模块在UWB测距中接收到的数据包中获取目标数据包，包括：
当所述定位设备对UWB标签进行单边双向测距时，将所述每个UWB通信模块在单边双向测距中接收到的数据包确定为所述目标数据包。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述当所述定位设备对所述UWB标签进行UWB测距时，从所述至少两个UWB通信模块在UWB测距中接收到的数据包中获取目标数据包，包括：
当所述定位设备对UWB标签进行双边双向测距时，将所述每个UWB通信模块在双向测距中接收到的第一个数据包，确定为所述目标数据包；
或者，
当所述定位设备对UWB标签进行双边双向测距时，将所述每个UWB通信模块在双向测距中接收到的第二个数据包，确定为所述目标数据包。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述目标数据包，分别计算出所述UWB标签到达所述至少两个UWB通信模块的天线的到达角度，包括：
利用所述目标数据包，分别计算得到所述UWB标签到达所述每个UWB通信模块的天线的到达相位差；
基于预设的每个UWB通信模块的到达相位差与到达角度的映射关系，确定出所述UWB标签到达所述每个UWB通信模块的天线的到达角度。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述UWB标签到达所述至少两个UWB通信模块的天线的到达角度，确定出所述UWB标签的到达角度，包括：
从所述UWB标签到达所述每个UWB通信模块的天线的到达角度中，选取出差值的绝对值中最小值对应的两个到达角度；
将选取出的两个到达角度的平均值，确定为所述UWB标签的到达角度。
8.一种定位设备，其特征在于，所述定位设备包括至少两个UWB通信模块，所述至少两个UWB通信模块中每个UWB通信模块设置两个间隔距离小于所述每个UWB通信模块的半波长的天线，所述至少两个UWB通信模块中的天线为全向天线，包括：
获取模块，用于当利用所述定位设备对所述UWB标签进行UWB测距时，从所述至少两个UWB通信模块在UWB测距中接收到的数据包中获取目标数据包；
计算模块，用于利用所述目标数据包，分别计算出所述UWB标签到达所述至少两个UWB通信模块的天线的到达角度；
第一确定模块，用于根据所述UWB标签到达所述至少两个UWB通信模块的天线的到达角度，确定出所述UWB标签的到达角度；
第二确定模块，用于将双向测距得到的所述UWB标签的测距结果与所述UWB标签的到达角度，确定为所述UWB标签的定位结果。
9.一种定位设备，其特征在于，包括：
处理器以及存储有所述处理器可执行指令的存储介质，所述存储介质通过通信总线依赖所述处理器执行操作，当所述指令被所述处理器执行时，执行上述的权利要求1至7任一项所述的定位方法。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，存储有可执行指令，当所述可执行指令被一个或多个处理器执行的时候，所述处理器执行如权利要求1至7任一项所述的定位方法。
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