[发明专利]利用三个共点安装的板状定向天线估计来波角度的方法

权利要求书

1.一种利用三个共点安装的板状定向天线估计来波角度的方法，其特征在于，是用于室内定位的采用具有三维方向图叠加效果的天线来估计来波角度的水平角和垂直角，具体包括如下步骤：

1)根据所要定位的区域面积和来波角度估计精度的要求，选择锚节点设计中的定向天线参数：方向图波束宽度和方向图夹角；

2)根据步骤1)中的定向天线参数对三个板状定向天线进行组装构成锚节点天线；

3)在暗室条件下，对锚节点天线中的每个板状定向天线进行水平方向图和垂直方向图的测量，然后根据水平方向图的测量数据和垂直方向图的测量数据构造三维方向图数据，根据三个板状定向天线的三维方向图数据得到三个三维方向图的差分曲面数据；

4)在定位现场安装锚节点天线，测量锚节点天线的高度h以及锚节点天线主轴方向延长线与定位现场水平面的夹角α，以及延长线在水平面投影与X轴的夹角β；

5)在设定的时间内，采用分时方式读取构成锚节点天线的三个板状定向天线所采集的来波信号强度；采用均值法分别对读取的来波信号强度值进行滤波处理，得到滤波后的来自于三个板状定向天线的来波信号强度，然后进行来波信号强度的差分计算，得到三个差分值；

6)根据步骤3)得到的三个三维方向图的差分曲面数据和步骤5)中得的三个差分值进行来波角度估计，获得步骤5)所设定的时间内的来波角度估计的一组中间值；

7)重复步骤5)～步骤6)，达到设定的n次重复，得到n组中间值；

8)对步骤7)的n组中间值进行滤波处理，得到以定位现场锚节点天线为角度参考点的来波角度估计结果，然后通过参考点的转换，得到应用于定位现场的来波角度值。

2.根据权利要求1所述的利用三个共点安装的板状定向天线估计来波角度的方法，其特征在于，步骤1)包括：

定向天线的方向图波束宽度和方向图夹角的选择范围是：波束宽度为20度～40度，方向图夹角为20度～40度，所述的方向图夹角为三个板状定向天线中任意两个定向天线的三维方向图的主轴方向之间的夹角，设定方向图波束宽度与方向图夹角的变化趋势是一致的，并将方向图波束宽度与方向图夹角的变化合并为一个参数的变化，当所述的定位区域面积增大时，方向图波束宽度的值要随定位区域面积而增大，最终的来波角度估计精度将降低；反之，当所述的定位区域面积减小时，方向图波束宽度的值要随定位区域面积而减小，最终的来波角度估计精度将提高。

3.根据权利要求1所述利用三个共点安装的板状定向天线估计来波角度的方法的，其特征在于，步骤3)中：

所述的三维方向图数据是通过如下公式得到：

其中为三维方向图，单位为分贝，其中的θ分别对应着水平角和垂直角，单位为度；为水平方向图，单位为分贝；G_V(θ)为垂直方向图，单位为分贝；为归一化水平方向图、g_V(θ)为归一化垂直方向图；

所述的三个三维方向图的差分曲面数据获得是：将三个三维方向图数据在相同的水平角和垂直角索引下两两求差，得到三个三维方向图的差分曲面数据，三维方向图差分曲面数据的水平角和垂直角索引是相同的，从而构成三个三维方向图的差分曲面数据表。

4.根据权利要求1所述利用三个共点安装的板状定向天线估计来波角度的方法的，其特征在于，步骤5)所述的来波信号强度的差分计算，是对于滤波后的来自于三个板状定向天线的来波信号强度进行两两差分运算，得到三个差分值，分别定义为第一差分值、第二差分值和第三差分值。