[發(fā)明專利]分布式多天線無(wú)線電定位系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010101454.3
• 申請(qǐng)日: 2020-02-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113365203A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔曉偉;安新源;石欽;陸明泉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W4/02
• 分類號(hào): H04W4/02;H04W4/30;G01S5/02
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11204
• 代理人: 王達(dá)佐;王艷春

本申請(qǐng)公開(kāi)了一種分布式多天線無(wú)線電定位系統(tǒng)與方法，利用多天線接收無(wú)線電定位信號(hào)以提高定位系統(tǒng)的可用性和定位精度。根據(jù)本申請(qǐng)的分布式多天線無(wú)線電定位系統(tǒng)包括多個(gè)錨點(diǎn)，廣播無(wú)線電定位信號(hào)；多個(gè)接收天線；以及中央處理器。多個(gè)接收天線時(shí)鐘同步并按照已知拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分布在待定位載體上，多個(gè)接收天線中的每一個(gè)天線接收來(lái)自該天線的可見(jiàn)錨點(diǎn)的定位信號(hào)并測(cè)量相應(yīng)的到達(dá)時(shí)間TOA，中央處理器聯(lián)合利用各天線與該天線可見(jiàn)錨點(diǎn)間的到達(dá)時(shí)間與所述已知拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，計(jì)算載體的位置。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及無(wú)線電導(dǎo)航定位技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于分布式多天線的無(wú)線電定位系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

位置是人類社會(huì)生產(chǎn)、生活、軍事領(lǐng)域，不可或缺的重要信息。隨著無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展和電子設(shè)備數(shù)據(jù)處理能力的提升，無(wú)線電定位成為目前發(fā)展最為成功、應(yīng)用最為廣泛的定位技術(shù)之一，在以精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、無(wú)人運(yùn)輸、智能駕駛等為代表的智能應(yīng)用領(lǐng)域中，應(yīng)用需求不斷增加。

一方面，這些新興智能應(yīng)用對(duì)定位的精度、可靠性、連續(xù)可用性有了更高的要求，另一方面，其定位終端面臨的環(huán)境也更為復(fù)雜。無(wú)線電定位中，接收機(jī)通過(guò)對(duì)無(wú)線電信號(hào)的接收和處理獲取到達(dá)時(shí)間TOA、到達(dá)時(shí)間差TDOA和/或到達(dá)角度AOA等特征觀測(cè)量，利用觀測(cè)量和發(fā)射機(jī)的已知位置確定接收機(jī)的位置，足夠數(shù)量的有效觀測(cè)量和良好的可見(jiàn)錨點(diǎn)幾何分布是定位系統(tǒng)可用性和精度的保證。

上述智能應(yīng)用定位終端使用中可能會(huì)遇到城市峽谷或隧道、有大體積貨物堆積的港口或倉(cāng)庫(kù)等環(huán)境。在這樣的條件下，定位信號(hào)不僅會(huì)受環(huán)境中遮擋物影響，也可能受到載體自身裝載物品的遮擋，接收信號(hào)的質(zhì)量下降，有效觀測(cè)量數(shù)量減少，幾何分布惡化，從而定位精度下降，甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)定位。需要一種創(chuàng)新的無(wú)線電定位系統(tǒng)，能夠解決嚴(yán)重遮擋情況下定位系統(tǒng)可用性、精度降低的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N分布式多天線無(wú)線電定位系統(tǒng)及方法，能夠利用多天線接收無(wú)線電定位信號(hào)以提高定位系統(tǒng)的可用性和定位精度。

根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供了一種分布式多天線無(wú)線電定位系統(tǒng)，包括多個(gè)錨點(diǎn)，廣播無(wú)線電定位信號(hào)；多個(gè)接收天線；以及中央處理器，其特征在于，所述多個(gè)接收天線時(shí)鐘同步并按照已知拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分布在待定位載體上，所述多個(gè)接收天線中的每一個(gè)天線接收來(lái)自該天線的可見(jiàn)錨點(diǎn)的定位信號(hào)并測(cè)量相應(yīng)的到達(dá)時(shí)間TOA，所述中央處理器聯(lián)合利用各天線與該天線可見(jiàn)錨點(diǎn)間的到達(dá)時(shí)間與所述已知拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，計(jì)算載體的位置。

根據(jù)本申請(qǐng)的另一個(gè)方面，提供了一種分布式多天線無(wú)線電定位方法，通過(guò)多個(gè)錨點(diǎn)廣播無(wú)線電定位信號(hào)，其特征在于，通過(guò)時(shí)鐘同步并按照已知拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分布在待定位載體上的多個(gè)接收天線接收所述定位信號(hào)，測(cè)量所述多個(gè)接收天線中的每一個(gè)天線與該天線的可見(jiàn)錨點(diǎn)之間的定位信號(hào)的到達(dá)時(shí)間TOA，聯(lián)合利用各天線與該天線可見(jiàn)錨點(diǎn)間的到達(dá)時(shí)間與所述已知拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，計(jì)算載體的位置。

附圖說(shuō)明

圖1示出了根據(jù)本申請(qǐng)一種實(shí)施方式的分布式多天線無(wú)線電定位系統(tǒng)的示意圖。

圖2示出了根據(jù)本申請(qǐng)另一種實(shí)施方式的分布式多天線無(wú)線電定位系統(tǒng)的示意圖。

圖3示出了接收天線和載體參考點(diǎn)的位置映射關(guān)系。

圖4示出了根據(jù)本申請(qǐng)一種實(shí)施方式的分布式多天線無(wú)線電定位方法流程示意框圖。

圖5示出了根據(jù)本申請(qǐng)一種實(shí)施方式的分布式多天線無(wú)線電定位系統(tǒng)的一種示例性應(yīng)用場(chǎng)景。

圖6示出了根據(jù)本申請(qǐng)一種實(shí)施方式的分布式多天線無(wú)線電定位系統(tǒng)在如圖5所示應(yīng)用場(chǎng)景中的仿真圖；編號(hào)為1到6的三角形表示錨點(diǎn)，編號(hào)為1到4的星形表示安裝在自動(dòng)導(dǎo)引車AGV上的天線，實(shí)心正方形表示AGV的參考點(diǎn)，中間的空心立方體表示AGV上的貨物，灰色矩形表示AGV車體，虛線的矩形表示道路兩側(cè)的遮擋物，實(shí)線表示從天線到可見(jiàn)錨點(diǎn)的視線(LOS)。