WO2022087936A1 - 一种基于超宽带的定位装置、方法、设备及存储介质 - Google Patents

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Definitions

  • Ultra Wide Band (Ultra Wide Band, UWB) technology is a new type of wireless communication technology. It directly modulates the impulse pulse with very steep rise and fall time, so that the signal has a bandwidth of GHz order.
  • UWB can be applied in many fields, such as personal area network, intelligent transportation system, wireless sensor network, radio frequency identification , Imaging applications.
  • UWB works via pulsed radios, whose signal peaks are steep and narrow, making them easy to identify, even in noisy channel environments. Therefore, it can meet the needs of various short-range wireless communication, especially suitable for precise positioning in dense multi-path places.
  • a power divider for distributing the radio frequency signal sent by the ultra-wideband radio frequency unit to a plurality of anchor antennas
  • the position determination module is used for determining the position information of the target object based on the ultra-wideband radio wave information.
  • determining the received signal strength and the time of flight between the anchor point antenna in the optimal anchor point antenna group and the target object including: generating a precise positioning signal through the ultra-wideband radio frequency unit corresponding to the optimal anchor point antenna group; Allocate the precise positioning signal to multiple anchor antennas corresponding to the optimal anchor antenna group, and transmit through multiple anchor antennas; determine the anchor antenna in the optimal anchor antenna group according to the feedback information of the acquired target object Received signal strength and time-of-flight to the target object.
  • the UWB-based positioning apparatus, method, device, and storage medium provided by the embodiments of the present application have the following beneficial effects:
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a functional relationship satisfied by a point set provided by an embodiment of the present application.
  • a plurality of anchor point antennas 4023 are used to send the allocated radio frequency signals to the target object, and obtain ultra-wideband radio wave information of the target object;
  • the ultra-wideband radio wave information includes the target object and each anchor point antenna 4023 in the multiple anchor point antennas 4023 between the received signal strength and the time of flight of the radio wave;
  • FIG. 5 is a schematic diagram of the architecture of an ultra-wideband-based positioning device provided by an embodiment of the present application
  • FIG. 6 is a positioning device provided by an embodiment of the present application.
  • a schematic diagram of the layout on the vehicle body, the positioning device of the present application may include 4 UWB modules A, B, C, D; UWB module A includes an anchor point antenna A1 located outside the vehicle and an anchor point antenna A2 located inside the vehicle.
  • the signal coverage areas of any two anchor antennas in the multiple anchor antennas in the same UWB module should not overlap.
  • a power divider is used in a UWB module to separate two RF signals, one is fed to the anchor antenna installed outside the vehicle, and the other is fed to the anchor antenna installed inside the vehicle.
  • one of the two anchor antennas can serve the positioning in a certain area outside the car, and the other can serve the positioning in the car area; take the signal of the car-end anchor antenna as an example , although the two anchor antennas inside/outside the car send the RF signal of the same UWB RF unit at the same time, the tag will only be located in the area outside the car or in the car, and the tag will not appear in two different areas at the same time.
  • the inner anchor point antenna has certain visibility conditions (the radio wave can also penetrate the non-metallic materials in the cockpit)
  • the air flight time of the radio wave between the tag and the inner anchor point antenna can be obtained.
  • the tag can be located through the positioning algorithm.
  • the black arrow on the vertical axis represents the transmitted signal
  • the gray arrow on the vertical axis represents the start of receiving the signal
  • the first signal reaching the receiver is called the first path (FirstPath)
  • the last signal reaching the receiver is called the last path (LastPath).
  • the anchor point C3 is located in the trunk and isolated from the outside.
  • the anchor points outside the car include C1 on the right side and C2 on the rear of the car. When the rear right side of the car is located, the anchors C1 and C2 can be received at the same time.
  • the signal of the point is similar to the situation of B1/B2.
  • the signal of C2 does not work because it is not the first path. Only when the tag is behind the vehicle, C1 is blocked and C2 becomes the first path. Positioning function.
  • the tag is locked and tracked, and after entering the tracking state, the (ToF, RSS) data of each anchor point antenna of the best anchor point antenna group in the area can be used to precisely locate the position of the tag, and the trajectory is carried out. tracking filter.
  • the tag After determining the current estimated area of the tag, the tag also continuously sends signals to all anchor point antennas, and the vehicle also obtains the received signal strength and radio wave flight time between each anchor point antenna and the tag multiple times.

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Abstract

一种基于超宽带的定位装置、方法、设备及存储介质，定位装置包括位置确定模块（401），与位置确定模块（401）连接的至少两个超宽带模块（402）；超宽带模块（402）包括超宽带射频单元（4021）、功率分配器（4022）和多个锚点天线（4023）；功率分配器（4022），用于将超宽带射频单元（4021）发送的射频信号分配至多个锚点天线（4023）；多个锚点天线（4023），用于将分配的射频信号发送至目标对象，并获取目标对象的超宽带电波信息；超宽带电波信息包括目标对象与多个锚点天线（4023）中每个锚点天线（4023）之间的接收信号强度和电波飞行时间；位置确定模块（401），用于基于超宽带电波信息确定目标对象的位置信息。该装置可以提高锚站UWB模组的利用率，从而可以显著降低生产和使用成本。

Description

一种基于超宽带的定位装置、方法、设备及存储介质 技术领域
本申请涉及无线电通信技术领域，特别涉及一种基于超宽带的定位装置、方法、设备及存储介质。
背景技术
超宽带(Ultra Wide Band，UWB)技术是一种新型的无线通信技术。它通过对具有很陡上升和下降时间的冲激脉冲进行直接调制，使信号具有GHz量级的带宽，UWB可以应用在很多领域，如个域网、智能交通系统、无线传感网、射频标识、成像应用。
与大多数无线技术不同，UWB通过脉冲无线电工作，其信号峰陡而窄，即使是在嘈杂的通道环境中，也很容易识别。因此可以满足现在多种近距离无线通信的需求，尤其适用于密集多径场所的精准定位等。
车域UWB定位应用主要包括车辆解锁、车辆自动启动、车内乘客检测、车载无人机操作、自动代客泊车、自动泊车、停车场进入和免下车支付等。车域UWB定位的基本原理是在车身上安装若干UWB定位装置，也可称为锚站，传统每个锚站由1个UWB模组和1个集成在一起的锚点天线组成，通常该锚点天线为板载天线，与UWB模组的其它元器件装配在一块电路板，再用塑料壳体封装在一起成为1个完整的锚站；其中UWB模组是锚站成本构成的主要部分。
为满足车外及车内的定位需求，通常来说锚站的数量越多，定位将更加精确，然而，传统结构的锚站需要安装与锚点天线数量相同的UWB模组，成本高昂。
因此，需要提供一种改进的UWB定位装置，降低生产和使用成本。
发明内容
本申请实施例提供了一种基于超宽带的定位装置、方法、设备及存储介质，可以降低UWB定位装置的生产和使用成本。
一方面，本申请实施例提供了一种基于超宽带的定位装置，包括位置确定模块，与位置确定模块连接的至少两个超宽带模块；
超宽带模块包括超宽带射频单元、功率分配器和多个锚点天线；功率分配器的一端与超宽带射频单元连接，功率分配器的另一端分别与多个锚点天线连接；多个锚点天线中任两个锚点天线的信号覆盖区域之间的重叠程度值为预设重叠值；
功率分配器，用于将超宽带射频单元发送的射频信号分配至多个锚点天线；
多个锚点天线，用于将分配的射频信号发送至目标对象，并获取目标对象的超宽带电波信息；超宽带电波信息包括目标对象与多个锚点天线中每个锚点天线之间的接收信号强度和电波飞行时间；
位置确定模块，用于基于超宽带电波信息确定目标对象的位置信息。
可选的，超宽带射频单元还用于从超宽带电波信息中识别首达径信号，获得首达径信号的接收信号强度和电波飞行时间，以及确定首达径信号对应的锚点天线。
可选的，多个锚点天线包括第一锚点天线和第二锚点天线；第一锚点天线与功率分配器之间的电缆连接长度为第一电长度，第二锚点天线与功率分配器之间的电缆连接长度为第二电长度，第一电长度与第二电长度之差大于第一锚点天线与第二锚点天线之间的物理距离。
另一方面，本申请实施例提供了一种基于超宽带的定位方法，包括：
若处于搜索状态或接收到来自目标对象的扫描信号，通过至少两个超宽带模块生成至少两个对应的超宽带射频信号；超宽带模块包括超宽带射频单元、功率分配器和多个锚点天线；功率分配器的一端与超宽带射频单元连接，功率分配器的另一端分别与多个锚点天线连接；多个锚点天线中任两个锚点天线的信号覆盖区域之间的重叠程度值为预设重叠值；
将对应的超宽带射频信号分配至对应的多个锚点天线，并通过多个锚点天线发射；
若获取到目标对象的超宽带电波信息，则基于超宽带电波信息确定目标对象的位置信息；超宽带电波信息包括目标对象与多个锚点天线中每个锚点天线之间的接收信号强度和电波飞行时间。
可选的，基于超宽带电波信息确定目标对象的位置信息，包括：根据目标对象与多个锚点天线中每个锚点天线之间的接收信号强度和电波飞行时间，确定目标对象的当前预估区域；获取目标区域与最佳锚点天线组的对应关系表；从对应关系表中确定当前预估区域对应的最佳锚点天线组确定最佳锚点天线组中的锚点天线与目标对象之间的接收信号强度和电波飞行时间，并更新超宽带电波信息；基于更新后的超宽带电波信息确定目标对象的位置信息。
可选的，更新超宽带电波信息之后，基于更新后的超宽带电波信息确定目标对象的位置信息之前，方法还包括：根据多次获取的多个锚点天线中每个锚点天线与目标对象之间的接收信号强度和电波飞行时间，再次确定目标对象的当前预估区域；若当前预估区域发生变化，则重新执行步骤：从对应关系表中确定当前预估区域对应的最佳锚点天线组；确定最佳锚点天线组中的锚点天线与目标对象之间的接收信号强度和电波飞行时间，并更新超宽带电波信息。
可选的，确定最佳锚点天线组中的锚点天线与目标对象之间的接收信号强度和电波飞行时间，包括：通过最佳锚点天线组对应的超宽带射频单元生成精准定位信号；将精准定位信号分配至最佳锚点天线组对应的多个锚点天线，并通过多个锚点天线发射；根据获取的目标对象的反馈信息，确定最佳锚点天线组中的锚点天线与目标对象之间的接收信号强度和电波飞行时间。
可选的，基于超宽带电波信息确定目标对象的位置信息，包括：从超宽带电波信息中识别首达径信号，并获得首达径信号的接收信号强度和电波飞行时间；基于首达径信号的接收信号强度和电波飞行时间，确定目标对象的位置信息。
另一方面，本申请实施例提供了一种设备，设备包括处理器和存储器，存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序，至少一条指令或至少一段 程序由处理器加载并执行如上述的基于超宽带的定位方法。
另一方面，本申请实施例提供了一种计算机存储介质，存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，至少一条指令或至少一段程序由处理器加载并执行以实现如上述的基于超宽带的定位方法。
本申请实施例提供的基于超宽带的定位装置、方法、设备及存储介质具有如下有益效果：
本申请提供的基于超宽带的定位装置，包括位置确定模块，与位置确定模块连接的至少两个超宽带模块；超宽带模块包括超宽带射频单元、功率分配器和多个锚点天线；功率分配器的一端与超宽带射频单元连接，功率分配器的另一端分别与多个锚点天线连接；多个锚点天线中任两个锚点天线的信号覆盖区域之间的重叠程度值为预设重叠值；功率分配器，用于将超宽带射频单元发送的射频信号分配至多个锚点天线；多个锚点天线，用于将分配的射频信号发送至目标对象，并获取目标对象的超宽带电波信息；超宽带电波信息包括目标对象与多个锚点天线中每个锚点天线之间的接收信号强度和电波飞行时间；位置确定模块，用于基于超宽带电波信息确定目标对象的位置信息。本申请提供的基于超宽带的定位装置可以提高锚站UWB模组的利用率；与现有技术中1模组1锚点天线的锚站结构相比较，本申请可以在锚点天线数相同条件下降低UWB模组的数量，从而可以显著降低生产和使用成本，或者，可以在相同成本条件下提供更多的有效锚点天线数，从而可以提高定位精度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种应用场景的示意图；
图2是本申请实施例提供的一种现有技术中车身锚站的布置示意图；
图3是本申请实施例提供的一种现有技术中锚站的结构示意图；
图4是本申请实施例提供的一种基于超宽带的定位装置的结构示意图；
图5是本申请实施例提供的一种基于超宽带的定位装置的架构示意图；
图6是本申请实施例提供的一种定位装置在车身上的布置示意图；
图7是本申请实施例提供的一种接收机接收多径信号的示意图；
图8是本申请实施例提供的一种二功分器与锚点天线相连的示意图；
图9是本申请实施例提供的一种点集所满足的函数关系示意图；
图10是本申请实施例提供的一种标签在不同区域对应的最佳锚点天线组到的示意图；
图11是本申请实施例提供的一种基于超宽带的定位方法的流程示意图；
图12是本申请实施例提供的一种基于超宽带的定位方法的服务器的硬件结构框图。
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，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。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本申请实施例结合一种典型的应用场景进行介绍，该应用场景可以是车域定位场景，具体的如车辆解锁场景。如图1所示，包括车辆101和标签102；车辆101安装有超宽带(UWB)定位装置(或称为锚站)，标签 102(Tag，指带有UWB的移动设备，如数字钥匙Fob或手机等)；该场景中，车辆101需要获得标签102的位置才能实现解锁。
下面结合图1介绍一种UWB无线电测距的基本工作原理：如图1右侧所示，标签102通过天线发送一个超宽带短脉冲，安装于车辆101上的锚站经由天线收到此超宽带脉冲后经过一个固定或可控的时延T CAR，再通过天线给标签102回复一个应答脉冲(同时发送给标签收到-发出脉冲之间的时延T CAR)，标签102收到车辆101锚站的应答脉冲及时延T CAR后，再根据自身发出-收到脉冲之间的时延T FOB计算出标签102与车辆101锚点之间的电波飞行时间(Time of Flight，ToF)，ToF＝(T FOB-T CAR)/2，标签102与车辆101之间的距离D＝ToF*C，其中C为光速。
需要说明的是，上述标签102发出的首个询问超宽带短脉冲也可以由车辆101发出，由标签102回复应答脉冲，其测距原理相同。此外，标签与锚点天线之间进行ToF测距时，UWB信号传输是时分复用(TDD)模式收发双向快速切换的，下文中为了表述简洁方便，通常仅以单向来表述，如标签发锚站收或锚站发标签收，但其工作原理支持另一方向的信号传输。
根据背景技术的介绍，传统锚站由1个UWB模组和1个锚点天线组成，锚点天线在车身上的位置经过准确标定，如图2和图3所示，图2和图3是本申请实施例提供的一种现有技术中的每个UWB模组配备单锚点天线时的一种8模组8锚点的布置示例。基于传统单模组配备单锚点的结构，现有技术中基于UWB的定位方法主要是，车上的控制器(ECU)通过CAN总线向锚站发送控制指令，锚站执行其与标签之间的测距/通信协议，获取标签到各锚点之间的ToF距离，ECU再执行定位算法从而解算出标签相对车身坐标系的位置。
一方面，对于定位算法，为了能成功解算出标签相对车身坐标系的二维坐标位置(该二维坐标系通常平等于地面，相对地面的高度取固定值)，需要输入至少2个有效的锚点至标签的ToF距离；为了能成功解算出标签相对车身坐标系的三维坐标位置，需要输入至少3个有效的锚点至标签的ToF距离；通常情况下，如能输入更多的有效锚点至标签ToF距离，定位算法输出的标签位置精度更高。
另一方面，由于UWB定位的工作频率在3.1GHz～10.5GHz，带宽500MHz以上，功率谱密度不大于-41.3dBm/MHz。在此频段电波传播基本呈直线传播特性。因为车身是由金属板材冲压焊接成型的异形金属表面，当锚点天线与标签天线之间没有通视条件(LineofSight，LOS)时，发射天线电波的主要能量被车身表面遮挡或反射到其它方向不会到达接收天线，少量能量可经地面及周围物体漫反射/衍射间接到达接收天线，但这些间接到达接收天线的信号因为不是沿直线传播到达的，其飞行路径大于直达径。当标签处于车外时，因不同停车地点其外部电波传播环境的不确定，以及车身周围人员/物体运动造成对电波传播的遮挡及反射面/衍射面的变化，这种走非直达径的锚点/标签收发天线之间的电波，其ToF长度与两者之间在三维空间的直线物理距离(忽视遮挡物)没有稳定的关联性，因而不能作为标签定位的有效信息。当标签在车内时，由于车身金属外壳形成的相对封闭的电磁环境，安装于车内固定位置的锚点与位于车内某具体位置的标签之间，其多径传播特征具有一定的稳定性。因而除直达径外，非直接径也能提供一定的有效定位信息。因此，为了得到较高的车外定位精度，标签与锚站之间应具备通视条件。为了在车身周边一定范围内的任何位置拥有2-3个符合通视条件的锚点，仿真与实测表明车外锚站数至少4个及以上；为了得到一定精度的标签所处车内空间区域(主驾区/副驾区/后排座等)的识别能力，以及一定准确度的标签在车窗附近的车内/车外识别能力，车内锚站数至少3个及以上。
基于上述两个不同方面的考量，车辆配置锚站的数量越多，则定位越精确。然而，当前每个锚站由1个UWB模组和1个锚点天线组成(此时锚站数目与锚点天线数相同)，其中UWB模组的成本是锚站成本构成的主要部分。随着锚站数量增加，成本也成比例增加，这给配置UWB定位功能车型的成本控制带来很大压力。一些中低端车型为了降低成本只好减小安装的锚站数。但锚站数的不足，导致在车外标签只能在一定的区域内才具备2-3个锚点的通视条件，其它区域不具备具通视条件的最小锚点数从而对标签无法定位或定位精度过低；锚站数的不足，导致在车内区域标签定位精度过低无法正确识别其所处座位区，在车窗附近时其所处位置是处于车内 还是车外的识别的可识别范围小及精度过低；从而导致基于UWB定位能力基础之上的应用功能无法实现或指标不达标，最终影响用户体验。
基于上述现有技术中存在的问题，本申请实施例提供了一种基于超宽带的定位装置，请参阅图4，图4是本申请实施例提供的一种基于超宽带的定位装置的结构示意图，包括位置确定模块401，与位置确定模块401连接的至少两个超宽带模块402；
超宽带(UWB)模块402包括超宽带(UWB)射频单元4021、功率分配器4022和多个锚点天线4023；功率分配器4022的一端与超宽带射频单元4021连接，功率分配器4022的另一端分别与多个锚点天线4023连接；多个锚点天线4023中任两个锚点天线4023的信号覆盖区域之间的重叠程度值为预设重叠值；
功率分配器4022，用于将超宽带射频单元4021发送的射频信号分配至多个锚点天线4023；
多个锚点天线4023，用于将分配的射频信号发送至目标对象，并获取目标对象的超宽带电波信息；超宽带电波信息包括目标对象与多个锚点天线4023中每个锚点天线4023之间的接收信号强度和电波飞行时间；
位置确定模块401，用于基于超宽带电波信息确定目标对象的位置信息。
本申请实施例中，在对搜索区域中的目标对象进行定位时，此处目标对象指的就是标签，针对每一个超宽带模块402：可以通过功率分配器4022将超宽带射频单元4021的射频信号分配至多个锚点天线4023，通过多个锚点天线4023发送至目标对象；多个锚点天线4023中任两个锚点天线4023的信号覆盖区域之间的重叠程度值为预设重叠值(例如预设重叠之为0时，表示任两个锚点天线4023的信号覆盖区域不重叠)；由于处于搜索状态，对于搜索区域中目标对象的位置并不确定，功率分配器4022按照多个锚点天线4023的数量将超宽带射频单元4021的射频信号的输出功率分配至各个锚点天线4023；需要说明的是，来自不同超宽带模块402的所有锚点天线4023的信号覆盖区域能够包含上述搜索区域。其次，通过多个锚点天线4023可以接收到搜索区域中目标对象的应答信号，根据应答信号和射频信 号即可确定出各锚点天线4023分别与目标对象之间的电波飞行时间，并确定出各锚点天线4023对应的应答信号的接收信号强度，各锚点天线4023与目标对象之间的电波飞行时间和接收信号强度称为超宽带电波信息；其中，某一超宽带模块402中的某一锚点天线4023对应的接收信号强度最强，和/或电波飞行时间最短，即该锚点天线4023与目标对象之间的物理距离最短或者电波传输环境最好(遮挡物最少)；其次，位置确定模块401可以根据超宽带电波信息通过定位算法确定目标对象的位置信息。
本申请实施例中，基于超宽带的定位装置除了可以应用于上述对搜索区域中的目标对象进行定位的过程，也可以应用于目标对象寻找安装有该定位装置的设备的过程。目标对象的UWB模块通过发送扫描信号，若配置有本申请定位装置的设备处于目标对象的扫描范围内，设备将通过定位装置接收到该扫描信号，此时定位装置中每个超宽带模块402将生成对应的超宽带射频信号，超宽带射频信号被对应的功率分配器4022分配至对应的多个锚点天线4023，并通过多个锚点天线发射，对目标对象进行应答；最后，定位装置从目标对象处获取该超宽带电波信息，再通过位置确定模块401计算得到目标对象的位置信息。
在一种可选的实施方式中，功率分配器4022可以是二功分器、三功分器、四功分器或多路功分器任一种。由于功率分配器4022通常是由印刷电路板(PCB)制作的无源器件，如此，可以提高定位装置的可靠性。为方便起见，后文主要以一分二的二功分器为例，采用三功分器、四功分器等多路功分器的情况，因其原理是使用二功分器的原理是相同的，仍属于本申请的保护权利范围。
本申请实施例提供的定位装置可以应用于上文所提出是车域定位应用场景，并解决现有技术中存在的技术问题。本申请可以将现有的1个UWB模组固定配置1个锚点天线的方式，改变为1个UWB模组(UWB射频单元4021)通过功率分配器4022将功率分配至2个或2个以上锚点天线4023上；如此，可以提高锚站UWB模组的利用率；与现有技术中1模组1锚点天线的锚站结构相比较，本申请可以在锚点天线数相同条件下降低UWB模组的数量，从而可以显著降低生产和使用成本，或者，可以在相同成本条 件下提供更多的有效锚点天线数，从而可以提高定位精度。
在一个具体的实施例中，请参阅图5和图6，图5是本申请实施例提供的一种基于超宽带的定位装置的架构示意图，图6是本申请实施例提供的一种定位装置在车身上的布置示意图，本申请定位装置可以包括4个UWB模块A、B、C、D；UWB模块A包括位于车外的锚点天线A1和位于车内的锚点天线A2，UWB模块B包括位于车外的锚点天线B1、B2，UWB模块C包括位于车外的锚点天线C1、C2和位于车内的C3，UWB模块D包括位于车外的锚点天线D1和位于车内的D2；其中，每个UWB模块包括一个UWB射频单元，UWB模块A、B和D中的功率分配器均为二功分器，UWB模块C为三功分器。
本申请上述通过二功分器配备2个锚点天线、三功分器配备3个锚点天线时的一种4模组9锚点布置示例，相较于图2和图3中目前传统的每UWB模组配备1个锚点天线时的一种8模组8锚点的示例，虽然传统模组数比本申请的模组数要多出4只，这里模组指UWB射频单元，但是本申请的锚点数比传统的锚点数多出1个，因此两者的定位范围覆盖和定位精度相差不大，而本申请中UWB射频单元的数量明显更少；由于UWB射频单元占据定位装置的主要成本，因此，本申请提供的一种基于超宽带的定位装置用于车域定位系统时，在保证精度的前提下，不仅可以减少UWB模组的数量，从而可以显著降低生产和使用成本；还可以增加锚点天线的数量，从而提升定位精度。
本申请实施例中，当定位装置应用于车域定位时，同一个UWB模块中的多个锚点天线中任两个锚点天线的信号覆盖区域应不重叠。例如，某一个UWB模块中使用二功分器分出两路射频信号，一路馈送到安装于车外的锚点天线上，另一路馈送到安装于车内的锚点天线上。由于金属车身的电磁屏蔽隔离作用，这两个锚点天线中的一个可服务于车外一定区域内的定位，另一个可服务于车内区域的定位；以车端锚点天线发信号为例，虽然车内/车外两个锚点天线同时发送了同一UWB射频单元的射频信号，但标签只会位于车外或者车内二者取其一的区域，标签不会同时出现在两个不交叠的区域；当标签与车外锚点天线具有通视条件时，便可得到标签与该 UWB模块车外锚点天线之间的电波飞行时间；当标签位于车内且与该UWB模块车内锚点天线具有一定的通视条件时(电波也可穿透座舱内的非金属材料)，便可得到标签与该车内锚点天线之间的电波空中飞行时间。无论标签是处于车外还是车内，只要所处位置能分别获取来自2个及以上归属不同UWB模块的锚点天线之间的电波飞行时间，便可通过定位算法对标签进行定位。
同样道理，同一UWB射频单元的射频信号使用功分器分出两路射频信号，一路馈送到安装于车身一侧的车外的锚点天线上，另一路馈送到安装于车身另一侧的车外的锚点天线上，由于车身的遮挡使用，标签在某一个侧面时只能收到位于该侧面的锚点天线的信号，因此同一UWB射频单元的射频信号可用于标签在不同侧面时的定位。
如图6所示，UWB模块A与模块D分别通过二功分器分出二路信号，通过馈线与两个锚点天线相连，这两个锚点天线一个安装于车外，另一个安装于车内；其中A1/D1锚点可安装于车外下侧裙板内，A2/D2可安装于车内A柱或B柱内且高度低于车窗下缘，这样A1与A2之间，D1与D2之间均被金属车门和车身隔离，其覆盖的区域也分为车外与车内两个独立的区域；UWB模块B通过二功分器分出的两路信号，通过馈线分别送到车外左后下侧裙板内和右后保险杠盖板内，虽然都处于车外，但由于车身的遮挡覆盖区域并不重叠；UWB模块C通过三功分器分出了三路信号，其中C3通过馈线安装于后备箱内，C1/C2分别送到车外右后下侧裙板内和左后保险杠盖板内，C1/C2虽然都处于车外，但由于车身的遮挡覆盖区域并不重叠；而C3处于车内由于车身的屏蔽作用覆盖区域为车内，与C1/C2覆盖区域相隔离。
本申请实施例中，考虑到了功分器和馈线损耗会引起发射功率下降与灵敏度降低的问题。由于采用功分器对UWB模块射频信号进行分路，会使得发射时每个锚点天线的输出功率下降，接收时从锚点天线处折算的UWB模块接收噪声系数增大；这些是由功分器的功率分配比、功分器插损、馈线插损引起的。假设，在二功分器的功率分配比为1/2的情况下，其功率损 失是3dB(因为10*log2＝3dB)，在三功分器的功率分配比为1/3的情况下，其功率损失是4.77dB(因为10*log3＝4.77dB)，功分器插损按1.5dB计，电缆插损按1.8dB/m计(若电缆长度最长为2m，则其插损为3.6dB)，则对于二功分器总插损为3dB+1.5dB+3.6dB＝8.1dB；对于三功分器总插损为4.77dB+1.5dB+3.6dB＝9.87dB，均低于10dB；对于车端UWB定位应用来说，因为标签与锚点之间距离近(通常测距范围为6米以内)，实测表明10dB以内的插损完成在射频链路预算范围之内，5～10dB的功率下降不但不会影响标签与锚点之间ToF值的测量，而且这种适当的功率减小会使得射频接收机处于更佳的线性区，此时ToF精度更高。
本申请实施例中，用于定位的超宽带射频信号形式为超宽带脉冲，信号的带宽高达500MHz以上，脉宽2ns左右，由此可见UWB发送与接收的脉冲非常窄，因而UWB接收机有非常高的多径分辨能力。由于车域定位所用的UWB天线的辐射角度范围很大通常都是120度以上，锚站或标签发射1个窄脉冲后，除直达径外，不同方向不同距离的反射体经过不同的路径延迟后先后到达接收机，一个典型的UWB接收机接收到所有多径信号如图7所示。图7中纵轴黑色箭头表示发射信号，纵轴灰色箭头表示开始接收信号，第1个到达接收机的信号称为首达径(FirstPath)，最后到达接收机的信号称为末达径(LastPath)。
假设UWB接收机能够分辨出相邻两径的最小时延为其脉冲宽度的一半，当脉冲宽度为2ns时，对应的多径距离分辨率DeltaR为：
DeltaR＝tau*c＝0.5*脉宽*光速＝0.5*2E -9*3E 8＝0.3m＝30cm
UWB接收机工作于测距模式(ToF测量)模式时，只输出首径信号的ToF值和信号强度，忽略其它的多径分量。
因此，在一种可选的实施方式中，超宽带射频单元还用于从超宽带电波信息中识别首达径(First Path)信号，获得首达径信号的接收信号强度和电波飞行时间，以及确定首达径信号对应的锚点天线。
本申请实施例中，假设功分器输出的各支路信号与公共端口之间是等 时延的，功分器各分支端口到对应锚点天线之间的电缆长度可以不同。
在一种可选的实施方式中，多个锚点天线包括第一锚点天线和第二锚点天线；第一锚点天线与功率分配器之间的电缆连接长度为第一电长度，第二锚点天线与功率分配器之间的电缆连接长度为第二电长度，第一电长度与第二电长度之差大于第一锚点天线与第二锚点天线之间的物理距离。其中，第一电长度与第二电长度之差，第一锚点天线与第二锚点天线之间的物理距离，这两者之差大于等于多径距离分辨率，多径距离分辨率可以参考上文计算的30cm。
具体的，如图8所示，以二功分器为例，1号端口到达第一锚点天线F1的电长度为L1，2号端口到达锚点天线F2的电长度为L2；需要说明的是，Ln为射频电缆的电长度而非物理长度，由于电缆介质介电常数不同，电长度与物理长度之比也不同；假设L2>L1，则第一电长度与第二电长度之差DeltaL＝L2-L1。
在自然空间中，到两点距离之差小于两点距离的点的点集在平面上为双曲线，在空间上构成旋转双叶双曲面；到两点距离之差等于两点距离的点集在两点连线的延长线上(包括该两点)；到两点距离之差大于两点距离的点集为空集。设两个锚点F1与F2之间距离为2c，空间任意一点M，M/F1/F2三点决定一个平面，为方便起见，以下在(M，F1，F2)平面上讨论。M到F1的距离为d1，M到F2的距离为d2，M到达两点F1、F2之间的距离差为常数|d2-d1|＝2a；图9(a)展示了a<c时，点集为双曲线；图9(b)展示了当a＝c时，点集为以F1与F2连线的外延长线(含焦点)；当a>c时，点集为空集。
假设点M为标签，它发出的信号分别通过空中路径d1和d2到达锚点天线F1和锚点天线F2，再分别经过电缆L1和L2到达功分器的1号端口和2号端口，经过功分器的合路后，两个路径的信号最终分别以Path1和Path2进入接收机。M为空中任意点，M到达F1和F2锚点之间的距离差最大为2c。如果deltaL-2c>deltaR，deltaR是UWB的多径距离分辨率。则空间不存在这样的P，使得M_Path1不是首达径。也就是说，即使M与F1/F2之间没有任何遮挡，由于UWB接收机的首达径选择机制，锚点F2 发出的信号在UWB测距时完全被F1发出的信号所掩盖。注意这里的掩盖不是信号强度的掩盖而是经由锚点F2收到的信号其到达接收机的时间，与经由锚点F1收到信号的到达时间相比永远晚到tau以上的时间，tau＝deltaR/光速。UWB接收机依据的是谁先到谁就是FirstPath，遵循只用FirstPath作为ToF计算依据的原则。这样永远都不会选用经由锚点F2收到的信号Path2。也就是说经由锚点F2收到的超宽带信号，即使强度比经由F1收到的信号强，也不会干扰将F1作为定位锚点时所得到的ToF1，以及将F1作为定位锚点时的定位精度；只要经由F1的Path1信号强度超过接收机检测门限阀值，Path1就一定是FirstPath。只有在与F1之间遮挡严重的区域，经由锚点F1的信号进入接收机后在检测时其强度低于接收机的检测门限，Path1才露不了头才不可见；此时经由锚点F2的信号Path2可见，Path2成为FirstPath，所得到的ToF为ToF2，定位时应将F2作为定位锚点。
基于上述特性，在锚点布设时，将F1布设于车外而将F2布设于舱内，这样即使车内信号在车外的车窗附近有溢出，只要车外锚点F1的信号超过接收机阀值就不会对车外定位精度产生影响。而对于B1/B2锚点，分别为车外左后侧和后右侧定位服务，当标签处于车身的左后角区域时，会同时收到B1/B2锚点由同一UWB射频单元发出的信号，如果将UWB射频单元与B1锚点天线放置在一起(电缆长度约等于零)，而将锚点B2经由电缆与UWB射频单元相连，由于电缆的弯曲以及电缆介质的作用，其电长度大于实际物理长度，在B1/B2之间电缆的电长度大于B1/B2之间的物理距离0.3米以上的情况下，即使在某些区域B1/B2同时具可视条件，B2的信号也不会影响B1作为定位锚点的作用。
如图6所示，在车身的左后区域，标签既能看到B1也能看到B2，B1/B2锚点信号都是由同一个UWB射频单元功分出来的，但UWB射频单元与锚点B1放置在一起由于电缆长度的作用，当B1/B2锚点信号都能到达标签时，B1一定是首达径FirstPath，所以此时定位信号用的是来自锚点B1的信号，定位解算时锚站位置也要用B1的空间坐标；
当标签位于车后方时，模块B中仅有B2可通视，B1不可通视且信号 低于门限，此时标签定位对模块B来说采用的来自B2锚点天线的信号，定位解算时锚站位置也要用B2的空间坐标；
对于模组C来说，锚点C3位于后备箱内与外部隔离，车外的锚点包括位于右侧的C1和车后的C2，在车右后侧位置时可以同时收到C1和C2锚点的信号，与B1/B2的情况类似，C2的信号因为不是首达径FirstPath而不起作用，只有当标签处于车后时C1被遮挡C2成为首达径后才起定位作用。
如图10所示，每一个UWB模块因为功分后经由电缆送至至少两个不同的且相互隔离的辐射区，在至少两个不同区域时都能发挥出作用。如模块A，标签分别在车左侧和车内时发挥作用；模块B，标签分别在车左侧和车后时发挥作用；模块C，标签分别在车左侧、后备箱和车后时发挥作用；模块D，标签分别在车右侧和车后时发挥作用。A/B/C/D 4个模块均至少被复用2次，提高了利用率，使得系统总的模组数下降，显著降低了成本。如果采用传统的每个模组与板载天线一体化集成的方法，要想达到同样的定位覆盖效果，至少需要7个模组与锚点天线一体化锚站，成本要高不少。
综上，本申请实施提供的一种基于超宽带的定位装置，利用金属车身对电磁波的屏蔽隔离作用，以及UWB模组(UWB射频单元)对接收信号首达径与其它径的高分辨率分离能力，将UWB模组的射频信号经功率分配器后，馈送至经优化布局的多个锚点天线上(例如分别位于车内/车外或车外的左/右/前/后不同侧面的2个及2个以上的锚点天线上)，从而实现了1个UWB射频单元既可用于车外定位，也可用于车内定位(包括车内的主驾区/非主驾区等的区域识别及车窗附件车内/车外识别)。
基于装置实施例的内容，本申请实施例还与提出了一种基于超宽带的定位方法，可以实现标签在车外/车内的定位，下文继续基于车域定位场景说明本申请一种基于超宽带的定位方法的具体实施例。
图11是本申请实施例提供的一种基于超宽带的定位方法的流程示意图，本说明书提供了如实施例或流程图的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序 仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的系统或服务器产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。具体的如图11所示，该方法可以包括：
S1101：若处于搜索状态或接收到来自目标对象的扫描信号，通过至少两个超宽带模块生成至少两个对应的超宽带射频信号。
本申请实施例中，车辆安装有装置实施例介绍的基于超宽带的定位装置，定位装置包括至少两个超宽带模块，超宽带模块包括超宽带射频单元、功率分配器和多个锚点天线；功率分配器的一端与超宽带射频单元连接，功率分配器的另一端分别与多个锚点天线连接；多个锚点天线中任两个锚点天线的信号覆盖区域之间的重叠程度值为预设重叠值；至少两个对应的超宽带射频信号是由超宽带射频单元生成。
本申请实施例中，处于搜索状态指的是，车辆对搜索区域中的目标对象进行定位的过程；接收到来自目标对象的扫描信号指的是，目标对象寻找安装有该定位装置的设备的过程，由于车辆正好处于目标对象的搜索范围内，因此，当接收到来自目标对象的扫描信号，通过至少两个超宽带模块生成至少两个对应的超宽带射频信号。
S1103：将对应的超宽带射频信号分配至对应的多个锚点天线，并通过多个锚点天线发射。
本申请实施例中，通过功率分配器将对应的超宽带射频信号分配至对应的多个锚点天线，并通过多个锚点天线发射。
在一种可选的实施方式中，可以在每个超宽带模块的功率分配器各支路上增加数控衰减器来改变各支路的权值。这样做的好处是，若接收到目标对象的扫描信号，由于安装有定位装置是接收方，其可以确定所有接收到该扫描信号的锚点天线，甚至可以确定接收信号最强的锚点天线，因此可以对不同超宽带模块中原功分比固定的功率分配器的各支路的功率分配权值进行动态调整；即，针对不同的锚点天线设置不同的权重系数，例如，对所有接收到该扫描信号的锚点天线或者对所有接收到该扫描信号的锚点天线中接收信号强度超过阈值的锚点天线对应的功率分配器支路设置较大 的功率分配权值，对未接收到该扫描信号的锚点天线对应的功率分配器支路设置较小的功率分配权值，如此，可以使得目标对象根据接收的超宽带射频信号更加有针对性、有效、准确地计算出与各锚点天线之间的接收信号强度和电波飞行时间，即目标对象的超宽带电波信息。
S1105：若获取到目标对象的超宽带电波信息，则基于超宽带电波信息确定目标对象的位置信息。
本申请实施例中，超宽带电波信息包括目标对象与多个锚点天线中每个锚点天线之间的接收信号强度和电波飞行时间；若获取到目标对象的超宽带电波信息，则通过定位装置中的位置确认模块，通过定位算法确定出目标对象的位置信息。
本申请实施例中，考虑到对目标对象(标签)的定位，至少需要2个及2个以上的锚点与标签之间有较好的通视条件，只有具备通过条件的锚点，其信号的ToF和信号强度RSS才比较稳定，用于定位时所得到的标签位置才比较准确和稳定。当标签与安装于车身上的锚点有通视条件时，如果经由这些锚点的信号还具备FirstPath的特性将被选进定位锚点组。通常车身具有良好的屏蔽隔离作用，车内的锚点信号到达车外标签时其强度通常低于检测门限；反之亦然。即使车内锚点的信号从车内溢出，到达车外标签时其强度超过接收机的门限阀值，只要其在所属模组中不是首达径FirstPath，也会被UWB接收端的FirstPath选择机制而剔出，不会影响定位功能；反之亦然。
在一种可选的实施方式中，基于超宽带电波信息确定目标对象的位置信息，包括：从超宽带电波信息中识别首达径信号，并获得首达径信号的接收信号强度和电波飞行时间；基于首达径信号的接收信号强度和电波飞行时间，确定目标对象的位置信息。
在一种可选的实施方式中，基于超宽带电波信息确定目标对象的位置信息，包括：根据目标对象与多个锚点天线中每个锚点天线之间的接收信号强度和电波飞行时间，确定目标对象的当前预估区域；获取目标区域与最佳锚点天线组的对应关系表；从对应关系表中确定当前预估区域对应的最佳锚点天线组；确定最佳锚点天线组中的锚点天线与目标对象之间的接 收信号强度和电波飞行时间，并更新超宽带电波信息；基于更新后的超宽带电波信息确定目标对象的位置信息。其中，目标区域与最佳锚点天线组的对应关系表指的是：对于具体车型来说，在各锚点天线在车身上的安装位置确定后，可以制作一张目标区域与最佳锚点天线组的对应关系表；目标区域与最佳锚点天线组的对应关系表提供车内外任一位置点其所对应的最佳锚点天线组，在进行定位时，可直接使用标签与最佳锚点天线组内各锚点的ToF和接收信号强度(Received Signal Strength，RSS)值进行定位。
在一种具体的制作目标区域与最佳锚点天线组的对应关系表的实施方式中，包括：在具体车型的锚站(主要是锚点天线)布置位置确定后，可先在空旷场地车身周围设立一个坐标网格，比如网格边长为10cm的等距网格，也可按离开车身的距离范围分段设计非等距网格。对每个网格位置，根据标签所在格点位置与各锚点之间的几何关系和车身遮挡情况，确定出标签在该格点位置时与各锚点天线之间的通视条件，形成标签在此格点位置时的最佳锚点天线组图案，再结合对UWB锚点信号的测量与统计分析，记录下各格点位置的ToF和信号幅度有效区间；标签在不同位置(不同网格)时，最佳锚点天线组图案会相应地变化，使得用最佳锚点天线进行定位可以达到最精确的定位效果；目标区域与最佳锚点天线组的对应关系表中的目标区域可以指每一个网格形成的区域，也可以指多个网格形成的区域，则最佳锚点天线组可以指某一网格对应的至少两个最佳锚点天线，也可以指多个网格对应的多个最佳锚点天线。如图10所示，车内相应位置的最佳锚点天线组为(A2，C3，D2)；车外部分就会复杂一些，尤其是车左后方/右后方的过渡区域，其最佳定位锚点组的确定要将车身结构几何分析、ToF数据采集与统计分析相结合来完成。
在一种具体的实施方式中，根据获得的目标对象与多个锚点天线中每个锚点天线之间的接收信号强度和电波飞行时间，确定目标对象的当前预估区域；即标签与每个模组进行一轮测距操作，也就是连续扫描n遍所有锚点并做野值剔除与平均处理，以减少随机干扰影响；当前预估区域可以包括一个或者多个网格，根据对应关系表，该一个或者多个网格对应于多个最佳锚点天线；查表可得多个最佳锚点天线分别与目标对象之间的接收 信号强度和电波飞行时间，并更新超宽带电波信息；最后基于更新后的超宽带电波信息确定目标对象的位置信息。需要说明的是，该实施方式中查表获得的是理想条件(忽略遮挡物)下的接收信号强度和电波飞行时间，通过预先存储的超宽带电波信息进行定位的好处是，可以节省计算时间，从而提高定位的时效性。
在一种可选的实施方式中，在查表可得多个最佳锚点天线分别与目标对象之间的接收信号强度和电波飞行时间之后，在更新超宽带电波信息之前，进行连续m次对最佳锚点天线组内各锚点天线的(ToF，RSS)的信号特性进行确认；即，多次向标签发送确认信号，重新获取对应的(ToF，RSS)，判断是否与对应关系表中的(ToF，RSS)的信号特性匹配，如此，可以获得准确的超宽带电波信息。
在一种可选的实施方式中，确定最佳锚点天线组中的锚点天线与目标对象之间的接收信号强度和电波飞行时间，包括：通过最佳锚点天线组对应的超宽带射频单元生成精准定位信号；将精准定位信号分配至最佳锚点天线组对应的多个锚点天线，并通过多个锚点天线发射；根据获取的目标对象的反馈信息，确定最佳锚点天线组中的锚点天线与目标对象之间的接收信号强度和电波飞行时间。即，该实施方式中，不采用查表直接获得最佳锚点天线组对应的(ToF，RSS)的方式，而是重新生成精准定位信号，并通过多个锚点天线发射；这样做的好处是，考虑到当前环境因素，原先最佳锚点天线组中的锚点天线可能不存在通视条件了，其对应的(ToF，RSS)自然也不再准确，因此，重新向最佳锚点天线组中的锚点天线发送精准定位信号，以获得当前环境下的(ToF，RSS)，如此可以得到更加准确的目标对象的位置信息。
在一种可选的实施方式中，在更新超宽带电波信息之后，基于更新后的超宽带电波信息确定目标对象的位置信息之前，方法还包括：根据多次获取的多个锚点天线中每个锚点天线与目标对象之间的接收信号强度和电波飞行时间，再次确定目标对象的当前预估区域；若当前预估区域发生变化，则重新执行步骤：从对应关系表中确定当前预估区域对应的最佳锚点天线组；确定最佳锚点天线组中的锚点天线与目标对象之间的接收信号强 度和电波飞行时间，并更新超宽带电波信息。
具体的，对标签进行锁定并跟踪，进入跟踪状态后，可使用该区域的最佳锚点天线组各锚点天线的(ToF，RSS)数据，对标签的位置进行精定位，并对轨迹进行跟踪滤波。确定标签的当前预估区域后，标签同时还不断的向所有锚点天线发送信号，车辆也多次获取每个锚点天线与标签之间的接收信号强度和电波飞行时间，根据多次获取的多个锚点天线中每个锚点天线与目标对象之间的接收信号强度和电波飞行时间，再次确定目标对象的当前预估区域，如此对标签进行跟踪；若当前预估区域发生变化，即当到达当前预估区域边缘时要增加读取邻近区域的锚点(ToF，RSS)值，结合标签轨迹位置进行区域切换；因为在区域边缘并不是所有的锚点信号同时进行切换，而仅是部分锚点进行切换，锚点更新是一个一个锚点增减分阶段逐步进行的，所以切换具有良好的连续性；轨迹跟踪与滤波也是一种保护机制，不会因为少数几次的位置跳变而失锁；如果连续K次在预设区域范围内失去目标对象后，说明目标对象确实丢失，再次重新进入搜索状态。
在一种可选的实施方式中，若当前预估区域发生变化，在锚点过渡区会出现一个超宽带模块的两个锚点信号跳变的情况，因为此时原来的FirstPath锚点信号会因幅度小于阀值而时而消失时而再现，相应的另一锚点信号会时而成为FirstPath时而不可见；如果这两个锚点信号在(ToF，RSS)二维平面上所在区域相距较远(经过优化的系统设计通常满足这个条件)，所以在这个锚点信号交替出现的区域，标签收到的信号究竟来自于哪个锚点是可以分辨的，分辨后便可确定出信号是由该超宽带模块的哪个锚点天线发出的，进而可以用于定位；因此，为了保险起见，将定位结果再用轨迹滤波算法进行核对验证，如果超过明显超出了合理的位置范围则丢弃。
需要说明的是，对于车身内外的任意空间区域，只要最佳锚点天线组内所有锚点FirstPath信号的(ToF，RSS)所构成的2N维超空间是唯一的(其中N是定位最佳锚点组中锚点的个数)，则各个区域就是可区分的，各区域内再进一步利用N个锚点的(ToF，RSS)参数进行精确定位。如果车身内外各三维空间区域所对应的2N维超空间彼此“距离”越远，则系 统的定位性能越好。
综上，本申请利用车身屏蔽隔离和ToF首径隔离效应，提出的一种基于超宽带的定位方法，可以增大每个UWB模组的覆盖区域范围，提高UWB模组的利用率，使得满足整车功能/性能需求时所用UWB模组数目减少，整个UWB车端定位系统成本降低；另外，功率分配器/馈线为无源器件，可靠性高寿命长温度范围宽；虽也会产生一定成本，但按市场典型器件价格测算，在满足同样的覆盖/定位精度条件下，本申请方案的成本优势明显；相较于现有技术，在相同成本下，本申请可以提供更多的有效锚点数，标签可定位的区域更广泛，定位精度也更高用户体验更佳。
本申请实施例中的装置与方法实施例基于同样地申请构思。
本申请实施例所提供的方法实施例可以在计算机终端、服务器或者类似的运算装置中执行。以运行在服务器上为例，图12是本申请实施例提供的一种基于超宽带的定位方法的服务器的硬件结构框图。如图12所示，该服务器1200可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上中央处理器(Central Processing Units，CPU)1210(处理器1210可以包括但不限于微处理器NCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)、用于存储数据的存储器1230，一个或一个以上存储应用程序1223或数据1222的存储介质1220(例如一个或一个以上海量存储设备)。其中，存储器1230和存储介质1220可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质1220的程序可以包括一个或一个以上模块，每个模块可以包括对服务器中的一系列指令操作。更进一步地，中央处理器1210可以设置为与存储介质1220通信，在服务器1200上执行存储介质1220中的一系列指令操作。服务器1200还可以包括一个或一个以上电源1260，一个或一个以上有线或无线网络接口1250，一个或一个以上输入输出接口1240，和/或，一个或一个以上操作系统1221，例如Windows，Mac OS，Unix,Linux，FreeBSD等等。
输入输出接口1240可以用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括服务器1200的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，输入输出接口1240包括一个网络适配器(Network Interface Controller，NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一 个实例中，输入输出接口1240可以为射频(Radio Frequency，RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
本领域普通技术人员可以理解，图12所示的结构仅为示意，其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如，服务器1200还可包括比图12中所示更多或者更少的组件，或者具有与图12所示不同的配置。
本申请的实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质可设置于服务器之中以保存用于实现方法实施例中一种基于超宽带的定位方法相关的至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，该至少一条指令、该至少一段程序、该代码集或指令集由该处理器加载并执行以实现上述基于超宽带的定位方法。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以位于计算机网络的多个网络服务器中的至少一个网络服务器。可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
由上述本申请提供的基于超宽带的定位装置、方法、设备或存储介质的实施例可见，本申请可以提高锚站UWB模组的利用率；与现有技术中1模组1锚点天线的锚站结构相比较，本申请可以在锚点天线数相同条件下降低UWB模组的数量，从而可以显著降低生产和使用成本，或者，可以在相同成本条件下提供更多的有效锚点天线数，从而可以提高定位精度。
需要说明的是：上述本申请实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的 不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

  1. 一种基于超宽带的定位装置，其特征在于，包括位置确定模块，与所述位置确定模块连接的至少两个超宽带模块；
    所述超宽带模块包括超宽带射频单元、功率分配器和多个锚点天线；所述功率分配器的一端与所述超宽带射频单元连接，所述功率分配器的另一端分别与所述多个锚点天线连接；所述多个锚点天线中任两个锚点天线的信号覆盖区域之间的重叠程度值为预设重叠值；
    所述功率分配器，用于将所述超宽带射频单元发送的射频信号分配至所述多个锚点天线；
    所述多个锚点天线，用于将分配的射频信号发送至目标对象，并获取所述目标对象的超宽带电波信息；所述超宽带电波信息包括所述目标对象与所述多个锚点天线中每个锚点天线之间的接收信号强度和电波飞行时间；
    所述位置确定模块，用于基于所述超宽带电波信息确定所述目标对象的位置信息。
  2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超宽带射频单元还用于从所述超宽带电波信息中识别首达径(First Path)信号，获得所述首达径信号的接收信号强度和电波飞行时间，以及确定所述首达径信号对应的锚点天线。
  3. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个锚点天线包括第一锚点天线和第二锚点天线；
    所述第一锚点天线与所述功率分配器之间的电缆连接长度为第一电长度，所述第二锚点天线与所述功率分配器之间的电缆连接长度为第二电长度，所述第一电长度与所述第二电长度之差大于所述第一锚点天线与所述第二锚点天线之间的物理距离。
  4. 一种基于超宽带的定位方法，其特征在于，包括：
    若处于搜索状态或接收到来自目标对象的扫描信号，通过至少两个超宽带模块生成至少两个对应的超宽带射频信号；所述超宽带模块包括超宽带射频单元、功率分配器和多个锚点天线；所述功率分配器的一端与所述超宽带射频单元连接，所述功率分配器的另一端分别与所述多个锚点天线连接；所述多个锚点天线中任两个锚点天线的信号覆盖区域之间的重叠程度值为预设重叠值；
    将所述对应的超宽带射频信号分配至对应的多个锚点天线，并通过所述多个锚点天线发射；
    若获取到目标对象的超宽带电波信息，则基于所述超宽带电波信息确定所述目标对象的位置信息；所述超宽带电波信息包括所述目标对象与所述多个锚点天线中每个锚点天线之间的接收信号强度和电波飞行时间。
  5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述超宽带电波信息确定所述目标对象的位置信息，包括：
    根据所述目标对象与所述多个锚点天线中每个锚点天线之间的接收信号强度和电波飞行时间，确定所述目标对象的当前预估区域；
    获取目标区域与最佳锚点天线组的对应关系表；
    从所述对应关系表中确定所述当前预估区域对应的最佳锚点天线组；
    确定所述最佳锚点天线组中的锚点天线与所述目标对象之间的接收信号强度和电波飞行时间，并更新所述超宽带电波信息；
    基于更新后的超宽带电波信息确定所述目标对象的位置信息。
  6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述更新所述超宽带电波信息之后，所述基于更新后的超宽带电波信息确定所述目标对象的位置信息之前，所述方法还包括：
    根据多次获取的所述多个锚点天线中每个锚点天线与所述目标对象之间的接收信号强度和电波飞行时间，再次确定所述目标对象的当前预估区域；
    若所述当前预估区域发生变化，则重新执行步骤：从所述对应关系表 中确定所述当前预估区域对应的最佳锚点天线组；确定所述最佳锚点天线组中的锚点天线与所述目标对象之间的接收信号强度和电波飞行时间，并更新所述超宽带电波信息。
  7. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定所述最佳锚点天线组中的锚点天线与所述目标对象之间的接收信号强度和电波飞行时间，包括：
    通过所述最佳锚点天线组对应的超宽带射频单元生成精准定位信号；
    将所述精准定位信号分配至所述最佳锚点天线组对应的多个锚点天线，并通过所述多个锚点天线发射；
    根据获取的所述目标对象的反馈信息，确定所述最佳锚点天线组中的锚点天线与所述目标对象之间的接收信号强度和电波飞行时间。
  8. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述超宽带电波信息确定所述目标对象的位置信息，包括：
    从所述超宽带电波信息中识别首达径信号，并获得所述首达径信号的接收信号强度和电波飞行时间；
    基于所述首达径信号的接收信号强度和电波飞行时间，确定所述目标对象的位置信息。
  9. 一种设备，其特征在于，所述设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或所述至少一段程序由所述处理器加载并执行如权利要求4-8任一项所述的基于超宽带的定位方法。
  10. 一种计算机存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或至少一段程序由处理器加载并执行以实现如权利要求4-8任一项所述的基于超宽带的定位方法。
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