[發(fā)明專利]一種介質(zhì)中近場超寬帶測距方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810003261.7
• 申請日: 2018-01-03
• 公開（公告）號: CN108387888B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張曉彤;劉知洋;王鵬;徐麗媛;萬亞東
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: G01S11/02
• 分類號: G01S11/02
• 代理公司: 11237 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司
• 代理人: 張仲波

本發(fā)明提供一種介質(zhì)中近場超寬帶測距方法，能實現(xiàn)介質(zhì)中的有效測距。所述方法包括：在接收端，接收發(fā)送端發(fā)射的通過介質(zhì)傳輸?shù)某瑢拵盘枺渲校l(fā)送端位于所述介質(zhì)的一端，接收端位于所述介質(zhì)的另一端，接收到的信號包括：發(fā)送端發(fā)射的所述超寬帶信號中的電場成分和磁場成分；獲取所述接收到的信號在各個頻率點所對應(yīng)的到達方向和相位差，其中，相位差為電場成分和磁場成分之間的相位差；根據(jù)所述接收到的信號在各個頻率點所對應(yīng)的到達方向以及電場成分和磁場成分之間的相位差與通信距離的關(guān)系，確定發(fā)送端與接收端之間的距離。本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，特別是指一種介質(zhì)中近場超寬帶測距方法。

背景技術(shù)

隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，定位技術(shù)受到越來越多的關(guān)注。但是由于應(yīng)用環(huán)境的復(fù)雜性，常用的高頻無線信號，例如，超寬帶、無線保真(Wireless Fidelity、WIFI)，存在多徑干擾和衰減嚴重的問題，影響定位精度。

現(xiàn)有技術(shù)一，專利CN100338478C提出了一種近場超寬帶信號相位差測距系統(tǒng)，該系統(tǒng)是利用近場電磁場測距(Near Field Electromagnetic Ranging，NFER)技術(shù)來實現(xiàn)實時定位的系統(tǒng)，并利用低頻窄帶信號能夠更好地穿透建筑物的特點，有效地減少多徑干擾，同時能夠提高在非視距情況下的定位精度。NFER是利用電場天線和磁場天線在近場分別接收發(fā)射信號的電場部分和磁場部分，然后利用近場電磁場之間的相位差與通信距離之間的關(guān)系來確定發(fā)送端與接收端之間的通信距離；然而NFER技術(shù)的有效測距范圍為0.1倍的信號波長到0.5倍的信號波長，因此，采用低頻窄帶信號難以同時實現(xiàn)遠、近距離的有效測距。

現(xiàn)有技術(shù)二、專利CN107045121A提供一種近場超寬帶信號相位差測距方法及系統(tǒng)，該系統(tǒng)發(fā)射低頻超寬帶信號，利用在多個頻率所對應(yīng)的電磁場之間的相位差與通信距離的關(guān)系來實現(xiàn)高精度測距，有效的規(guī)避了現(xiàn)有技術(shù)一中發(fā)射低頻窄帶信號帶來的無法同時實現(xiàn)遠、近距離的有效測距問題。

但是，現(xiàn)有技術(shù)一和二只適用于空氣中的測距，而對于介質(zhì)中的測距，仍望塵莫及。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種介質(zhì)中近場超寬帶測距方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的無法在介質(zhì)中實現(xiàn)測距的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供一種介質(zhì)中近場超寬帶測距方法，包括：

在接收端，接收發(fā)送端發(fā)射的通過介質(zhì)傳輸?shù)某瑢拵盘枺渲校l(fā)送端位于所述介質(zhì)的一端，接收端位于所述介質(zhì)的另一端，接收到的信號包括：發(fā)送端發(fā)射的所述超寬帶信號中的電場成分和磁場成分；

獲取所述接收到的信號在各個頻率點所對應(yīng)的到達方向和相位差，其中，相位差為電場成分和磁場成分之間的相位差；

根據(jù)所述接收到的信號在各個頻率點所對應(yīng)的到達方向以及電場成分和磁場成分之間的相位差與通信距離的關(guān)系，確定發(fā)送端與接收端之間的距離。

進一步地，所述超寬帶信號包括：多頻正弦疊加信號或?qū)拵}沖信號。

進一步地，所述方法還包括：

利用DDS技術(shù)產(chǎn)生所述多頻正弦疊加信號；

利用階躍恢復(fù)二極管電路產(chǎn)生所述寬帶脈沖信號。

進一步地，所述獲取所述接收到的信號在各個頻率點所對應(yīng)的到達方向和相位差包括：

對所述接收到的信號中的電場成分和磁場成分分別進行采樣轉(zhuǎn)換，得到所述電場成分對應(yīng)的數(shù)字電場信號和所述磁場成分對應(yīng)的數(shù)字磁場信號；

對所述數(shù)字電場信號和所述數(shù)字磁場信號進行頻域分析，得到所述接收到的信號在各個頻率點所對應(yīng)的到達方向以及電場成分和磁場成分之間的相位差。