[發(fā)明專利]超寬帶定位穿墻自補償方法及自補償系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711194793.5
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN108226861B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盧建偉;鄖剛;郭振強;侯長生;陳長寶;李德仁
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州國測智能科技有限公司
• 主分類號: G01S5/06
• 分類號: G01S5/06;G01S5/02
• 代理公司: 鄭州德勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41128
• 代理人: 黃紅梅

1.一種超寬帶定位穿墻自補償方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，進行定位基站同步時鐘的穿墻靜態(tài)補償；

步驟1.1，建立“空氣-墻壁-空氣”介質(zhì)折射模型：

其中，T為發(fā)射基站，P為入射點，R為折射點，S為接收基站，TP為發(fā)射基站到入射點的距離，RS為折射點到接收基站的距離，c為光速，τ為時延，ε_r為墻壁相對介電常數(shù)；

步驟1.2，根據(jù)兩層介質(zhì)折射點近似確定方法計算入射角的余弦值和折射角的余弦值；

根據(jù)兩層介質(zhì)折射點近似確定方法獲得下述幾何表達式：

根據(jù)工程中常用的折射近似方法可得：

由上述兩式子可得：

其中，D為墻壁厚度，L/2為坐標原點到墻壁的距離，h為折射點到接收基站的垂直高度；a為發(fā)射基站到入射點的垂直高度；

根據(jù)式(4)和Snell折射定理可以得到入射角的余弦值和折射角的余弦值:

其中，θ₁為入射角，θ_R為折射角；

步驟1.3，根據(jù)“空氣-墻壁-空氣”介質(zhì)折射模型、入射角的余弦值和折射角的余弦值計算時延：

步驟1.4，將接收到穿墻時鐘信號減去步驟1.3獲得的時延，即得到定位基站的靜態(tài)時鐘補償；

步驟2，判斷定位基站接收到的由定位標簽發(fā)射的超寬帶定位信號是否穿墻，并在判斷超寬帶定位信號穿墻時，進行超寬帶定位信號穿墻動態(tài)補償；

步驟2.1，根據(jù)TOA算法計算定位標簽的多個坐標數(shù)據(jù)以判斷定位標簽的運動趨勢和位置趨勢，并根據(jù)定位標簽的多個坐標數(shù)據(jù)和定位基站的坐標數(shù)據(jù)判斷定位標簽和定位基站的連線是否接近或穿越墻體，若是，則執(zhí)行步驟2.2；

步驟2.2，計算定位基站接收到的超寬帶信號的RSS數(shù)值；

步驟2.3，將定位基站接收到的超寬帶信號的RSS數(shù)值分別與預設(shè)定位基站間時延的RSS最大值RSS_MAX和最小值RSS_MIN進行比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷超寬帶信號是否穿墻；

步驟2.4，在穿墻時，進一步判斷進行一般動態(tài)補償或中等動態(tài)補償，若為一般動態(tài)補償，則執(zhí)行步驟2.5，若為中等動態(tài)補償，則執(zhí)行步驟2.6；

步驟2.5，令θ₁,θ_R均為0，即cosθ₁,cosθ_R均為1，并由定位基站布設(shè)初期測得的墻體厚度、墻壁相對介電常數(shù)ε_r和式(6)計算出時延τ的最小值τ_Min，將接收到穿墻時鐘信號減去時延τ的最小值τ_MIN，即得到超寬帶定位信號一般動態(tài)補償；

步驟2.6，令θ₁,θ_R均為0，即cosθ₁,cosθ_R均為1，由定位基站布設(shè)初期測得的墻體厚度、墻壁相對介電常數(shù)ε_r和式(6)計算出時延τ的最小值τ_MIN，并根據(jù)時延τ的最小值τ_MIN和公式τ_MAX≈2τ_MIN獲取時延τ的最大值τ_MAX，將接收到穿墻時鐘信號減去時延τ的最大值τ_MAX，即得到超寬帶定位信號的中等動態(tài)補償；

步驟3，定位坐標解算。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬帶定位穿墻自補償方法，其特征在于，步驟3，定位坐標解算的具體步驟為：

將定位基站得到由定位標簽發(fā)送的超寬帶信號的時間戳信息轉(zhuǎn)換為時間信息，減去動態(tài)時延τ后得到自補償時間戳信息，并進行定位坐標解算。