[发明专利]基于多天线的全向射频定位系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感测量领域和移动定位技术领域，具体地，涉及基于多天线的全向射频定位系统及方法。

背景技术

近年来，出现多种用于局部和室内定位的系统和算法。目前比较常用的局部定位方法有基于接收信号强度(Received Signal Strength,RSS)的定位方法基于到达角(Arrival of Angle,AoA)的定位方法，基于到达时间(Time Of Arrive,TOA)的定位方法和基于到达时间差(Time Differential Of Arrive,TDOA)的定位方法。基于接收信号强度的定位方法的优势在于硬件的低成本，因为绝大多数的建筑物里面装有无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)以及多个AP(Access Point,AP)接入点，然而这种方法的定位精度低(大约数米)、复杂环境下不鲁棒、以及人工标定环境需要耗费大量时间。

利用基于TDOA/TOA的超声波定位已经有很长的历史。相比于基于信号强度的定位，基于TOA的超声波定位的精度更好(大约10厘米)，但是也存在测量量程短、方向性差、复杂环境下不稳定等缺陷。同样的，超声波定位不具备空间中全向定位的能力。

基于TOA、TDOA、RSSI的方式都需要事先布置多个锚节点在空间中的不同位置、然后通过三边测量、多边测量、指纹匹配等方式来对目标节点进行定位；而且各个锚节点之间的距离必须足够大、才能得到理想的精度。故锚节点一般都安装在建筑物上，需要有基础设施的支持。

基于AoA的方式一般是利用多个固定位置的接受天线阵列去检测信号的信号的相位差，从而确定目标的角度位置。一般天线阵列之间的间距都非常小(小于载波的半波长)，AoA锚节点具有体积小的特点，可以装载在小型移动设备上，完成移动设备与目标节点之间的相对定位

超宽带(Ultra-Wide Band,UWB)技术具有工作距离远(可超过数百米)、高精度测距(可以达到10cm)的特性。同时，UWB是一种射频信号，可以穿透障碍，达到超视距定位的功能。

为了提高对目标的定位精度，而越来越多地采用射频标签的方式，即利用信号特征匹配的方法。而这种射频标签定位技术依赖于昂贵的专业设备，不利于推广。

经检索

申请号：201010206570.8，名称为“射频标签定位系统,用以执行射频标签定位方法”，该射频定位系统包含一射频标签、至少一读取器及一后端服务器。射频标签周期地发送多个具有不同原始信号强度的标签信号，且每一标签信号的原始信号强度决定一相对于射频标签的收信边界。读取器用以读取标签信号，并可被读取器接收的标签信号为可接收信号。后端服务器依据可接收信号对应的收信边界决定该射频标签相对于读取器的可能位置范围。

上述技术方案不能实现全向定位，且定位精度受目标距离的影响。

申请号：200810148801.7，名称为“射频定位系统及方法”，用以定位一平面上的射频装置，能够提供更加多样化和准确的定位功能。该射频定位系统是利用射频装置在接收到一射频讯号时会产生一响应讯号的特性，来进行定位。该射频定位系统包含天线组、切换单元、射频模块及微控制单元。天线组包含复数个不同大小的天线。切换单元耦接至天线组。射频模块耦接至切换单元，用以产生该射频讯号。微控制单元耦接于切换单元与射频模块，用以控制切换单元选取天线组的其中一天线，并控制射频模块产生该射频讯号，以及根据使用该天线时能否接收到该响应讯号来估测射频装置与该射频定位系统的距离。

上述技术方案需要复杂的控制技术，实现系统复杂，且定位精度不高。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于多天线的全向射频定位系统及方法。

根据本发明提供的基于多天线的全向射频定位系统，包括：定位节点、锚节点以及信号处理模块；所述锚节点接收所述定位节点发出的射频信号，并生成多组原始射频定位结果；所述信号处理模块对锚节点的多组原始射频定位结果进行分析处理后得到定位节点的位置信息，所述位置信息即为最终的射频定位结果。

优选地，所述锚节点包括N组射频接收单元，每组射频接收单元中设置有至少一个射频接收天线，所述射频接收天线与射频IC电连接，其中N为大于等于2的自然数。

优选地，所述N组射频接收单元中的每组射频接收单元具有不同的位置和/或朝向，实现对定位节点的全向定位，每组射频接收单元会根据定位节点发出的射频信号生成一个原始射频定位结果。