[發(fā)明專利]一種UWB基站天線相位中心偏差建模與改正的研究方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810645306.0
• 申請日: 2018-06-21
• 公開（公告）號: CN109061559B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李博峰;劉天霞;鐘穎
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02
• 代理公司: 上海科律專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

1.一種UWB基站天線相位中心偏差建模與改正的研究方法，其特征在于，包括：

步驟L1：確定UWB基站天線相位中心偏差校正的基本模型；

步驟L2：查找所用UWB天線對應(yīng)的模型參數(shù)，若已有該類型天線對應(yīng)的參數(shù)，進(jìn)入步驟L3；

否則，布設(shè)控制點，采集數(shù)據(jù)，計算步驟L1所述該類型UWB天線基本模型的模型參數(shù)；

步驟L3：計算初步定位結(jié)果，結(jié)合步驟L2天線相位偏差改正模型，改正各基站觀測值中的天線相位偏差誤差；

步驟L4：利用步驟L3經(jīng)天線相位偏差改正后的觀測值，求得最終定位結(jié)果；

步驟L5:判斷L4所得定位結(jié)果是否滿足精度需求，若是，輸出該定位結(jié)果；

若否，將該結(jié)果作為初值迭代執(zhí)行L3，L4直到得到滿足精度要求的定位結(jié)果；

其特征在于，所述步驟L1包括：

認(rèn)為UWB基站天線相位中心的偏差值與待測點和各個基站間的高度角有關(guān)；

認(rèn)為UWB基站天線相位中心的偏差值是待測點和各個基站的高度角三角函數(shù)的線性函數(shù)；

不同類型的天線對應(yīng)的天線相位中心偏差改正模型的參數(shù)不同；

其特征在于，根據(jù)其分析結(jié)論，設(shè)計實驗，獲取不同高度角上已知標(biāo)簽坐標(biāo)的靜態(tài)觀測數(shù)據(jù)，

首先，假設(shè)共有n個基準(zhǔn)基站，UWB定位的基本觀測方程為：

其中，下標(biāo)k表示第k個標(biāo)簽，上標(biāo)i表示第i個基站(i＝1,…,n)，表示標(biāo)簽k收到的基站i的觀測值；為標(biāo)簽和基站之間的距離，表示基站i的天線相位偏差，dt_k為標(biāo)簽的鐘差，δt為同步控制裝置的鐘差，rⁱ為第i個基站到同步控制裝置之間的時延量，為觀測噪聲，c表示光速；

由于(1)中包含了標(biāo)簽的鐘差，無法得到天線相位偏差的誤差值，此時可做基站間差分，設(shè)基準(zhǔn)基站為j,則差分方程為：

其中，差分算子可以看出，通過基站間觀測值做差，標(biāo)簽的鐘差被消掉，基站的鐘差之差可通過時間同步控制求得；此時，將標(biāo)簽坐標(biāo)和基站坐標(biāo)代入(2)，即可求得基站天線的相位偏差誤差值；

步驟S13：可選的，結(jié)合(2)式，經(jīng)大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，可得到UWB基站天線相位中心偏差改正的基本模型：

其中，是兩個UWB基站的天線相位中心偏差之差，α、β分別為兩基站對應(yīng)的高度角，a、b為可選的模型參數(shù)，具體數(shù)值可根據(jù)不同天線類型選擇。

2.如權(quán)利要求1所述的一種UWB基站天線相位中心偏差建模與改正的研究方法，其特征在于，所述步驟L2中模型參數(shù)得的計算包括：

在UWB覆蓋環(huán)境中盡可能多的布設(shè)均勻分布的控制點；

在控制點上采集靜態(tài)數(shù)據(jù)，計算各個控制點和基站之間的高度角；

最小二乘解算該天線相位中心偏差改正模型參數(shù)。

3.如權(quán)利要求1所述的一種UWB基站天線相位中心偏差建模與改正的研究方法，其特征在于，所述步驟L3包括：

根據(jù)初定位結(jié)果，計算標(biāo)簽與各基站的高度角代入天線相位中心偏差改正模型中，改正各基站觀測值。

4.如權(quán)利要求1所述的一種UWB基站天線相位中心偏差建模與改正的研究方法，其特征在于，所述步驟L4包括：

利用步驟L3中改正后的觀測值，求得經(jīng)天線相位中心偏差改正后的定位結(jié)果。