[發明專利]一種基于超寬帶測距的組合雙錨點定位方法

在審

• 申請號: 202111202922.7
• 申請日: 2021-10-15
• 公開（公告）號: CN113791383A
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 徐宏;楊學冬;張勇;高卿粟
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業大學
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02
• 代理公司: 鄭州豫原知識產權代理事務所(普通合伙) 41176
• 代理人: 軒麗杰

本發明提供一種基于超寬帶測距的組合雙錨點定位方法，包括以下步驟：構建組合雙錨點定位基站，包括雙錨點基站和超寬帶增益天線；通過組合雙錨點定位基站，對待定位標簽每隔一個固定時間進行雙邊雙向測距，其中：若獲得兩個待定位標簽的距離信息，則標簽處于兩個超寬帶增益天線的重合范圍，根據兩個超寬帶增益天線的距離和單個距離信息確定標簽位置；若獲得一個待定位標簽的距離信息，則處于該超寬帶增益天線主瓣方向上，根據該距離信息確定標簽位置。該方法基于超寬帶測距的組合雙錨點定位方法，通過創新的組合基站構造設計，利用組合雙錨點的空間位置關系和融合數據處理方法，有效地解決了單基站一維定位問題和多基站擴展定位問題。

技術領域

本發明涉及超寬帶定位技術領域，具體涉及一種基于超寬帶測距的組合雙錨點定位方法。

背景技術

超寬帶(Ultra Wide-Band，UWB)是一種新型的無線通信技術，最早用于軍事，近年來逐步轉入民用，特別是高精度室內定位領域。超寬帶具有低功耗、對信道衰落(如多徑、非視距等信道)不敏感、抗干擾能力強、不會對同一環境下的其他設備產生干擾、穿透性較強(能在穿透一堵磚墻的環境進行定位)，在視距(line ofsight,LOS)環境下理論上能獲得優于厘米級的測距和定位精度等特點，非常適合于高精度的室內定位。

對于城市軌道交通地下空間、礦產開采隧道、大型地下管廊等具有長距離、小橫截面等特點的室內空間，定位問題可以近似為一維直線定位模型問題，對標簽的定位即為準確獲取標簽相對基站錨點的一維直線上的距離位置。當前，對于一維定位問題，絕大多數定位方案均采用單基站單錨點的方式，一個基站即為一個超寬帶錨點，且超寬帶錨點天線近似全向輻射，利用與標簽最近的相鄰兩個錨點相互配合進行定位。在這種定位方式下，錨點天線的近似全向輻射在狹窄的空間中會由于多徑和干擾因素造成定位精度下降，同時，全向輻射造成能量在空間上的分散，通信距離將極大受限；另外，標簽要實現可靠定位，需要同時與相鄰兩個錨點進行通信，這勢必要求相鄰兩個錨點的通信范圍要充分重疊，進而限制了錨點的定位距離；特別是在進行長距離室內定位時，錨點的數量也必然隨之增加，工程上帶來的是大量的成本消耗和冗余浪費。

為此，本發明提出了一種新的基于超寬帶測距的組合雙錨點定位方法。

發明內容

為解決上述問題，本發明的目的在于提供一種基于超寬帶測距的組合雙錨點定位方法。

一種基于超寬帶測距的組合雙錨點定位方法，包括以下步驟：

構建組合雙錨點定位基站，包括雙錨點基站和超寬帶增益天線；兩個所述超寬帶增益天線分別通過同軸線纜與雙錨點基站的兩個錨點相連，且主瓣方向分別指向天線連線的兩個射線方向，兩者的主瓣方向的反方向的有限范圍重疊；

通過組合雙錨點定位基站，對待定位標簽每隔一個固定時間進行雙邊雙向測距，其中：

若獲得兩個待定位標簽的距離信息，則標簽處于兩個超寬帶增益天線的重合范圍，根據兩個超寬帶增益天線的距離和單個距離信息確定標簽位置；

若獲得一個待定位標簽的距離信息，則處于該超寬帶增益天線主瓣方向上，根據該距離信息確定標簽位置。

優選地，所述雙邊雙向測距包括以下步驟：

以超寬帶增益天線為主動節點，發送數據包，待定位標簽接收數據包并反饋確認；

以待定位標簽為主動節點，發送數據包，超寬帶增益天線接收數據包并反饋確認；

以超寬帶增益天線為主動節點，發送數據包，待定位標簽接收數據包并反饋確認；

根據三次通信所得的飛行時間計算得到的估計值為：