[发明专利]一种单点相差定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线电定位技术，具体涉及一种基于相差测量的单点定位方法。

背景技术

基于位置的服务和位置感知计算在实际应用中已变得越来越重要，与此类应用相关的智能机器人、智能家居、以及智能无线传感网等产业的发展已进入爆发期。尽管基于导航卫星的定位技术很成熟，但因微波信号很容易被建筑物等物体吸收和反射，故不能用于室内环境。然而目前有许多基于位置的服务和位置感知计算的需求是在非室外区域，无法利用卫星定位功能，例如室内移动机器人自主行驶时，必须连续、实时的获得可靠、精确的定位信息。

现有的单点近距离无线定位主要是采用检测接收信号强度的方式予以实现的，此种方法易受环境等因素的影响，定位精度不高。

事实上，因种种原因，许多场合也难以利用多节点融合技术达到高精度定位的目的。

发明内容

针对位置服务和位置感知计算的应用需求，本发明的目的是利用相差变化率的多通道相差测量法和相差变化率的无模糊检测法，将基于相差变化率的定位测距方程转化为相差测向和无模糊程差差分的组合函数，一方面借助一维等距双基阵所测得的相差值解算无模糊程差差分值，另一方面利用一维阵列的相差测向给定目标的方位值，由此给出了一种能实现较高定位精度的单点相差定位方法。

本发明是通过如下技术方案实现的。

对单基相差测向解进行微分导出相差变化率测距式。然后综合利用相差变化率的多通道相差测量法和相差变化率的无模糊检测法，将基于相差变化率的测距方程转化为相差测向和无模糊程差差分的组合函数。在此基础上，一方面借助一维等距双基阵所测得的相差值解算无模糊程差差分值，另一方面利用一维阵列进行相差测向，给出目标的方位值，由此实现了一种无需求解相位模糊和波长整周数差值的单点相差定位方法。

误差分析证明由此设计方法所得到的测距精度接近于无波长整周数差值的测量误差时的相对测距误差理论值，由分析所得到的结果是，总基线长度仅为20个波长即可对50米以内的目标实现小于5％R的测量要求。

具体包括以下步骤：

步骤1、对单基相差测向式：

sinθ=Δrd=λd(Δn+Δφ2π)---(1)]]>

做微分处理可得到基于相差变化率的测距式：

r=2πλdvcos2θ∂Δφ∂t---(2)]]>

式中：θ为单基线中点处的目标到达角；d为基线长度；Δr为程差；Δn是程差所包含的波长整周数差值；Δφ为两阵元之间的相位差；λ为波长；r为目标距离；v为探测平台的移动速度。

步骤2、由相差变化率的多通道相差检测法：