[发明专利]一种频率自适应的轮椅室内定位方法

权利要求书

1.一种频率自适应的轮椅室内定位方法，其特征在于，按以下步骤实施：

1)在室内设置三个轮椅定位UWB基站，在每个轮椅定位UWB基站装置中有发射器、接收器和数据终端，在轮椅上安装有频率自适应选择室内轮椅定位装置；

2)三个轮椅定位UWB基站分别规定的标签为第一基站、第二基站和第三基站，由第一基站发射器在短时间内发射多个UWB信号信号至整个房屋空间中，由第二基站与第三基站接收，并对应每个频点发送返回信号；随后由第二基站的发射器在短时间内发射多个UWB频点信号至整个房屋空间中，由第三基站收，并对应每个频点发送返回信号；这样，室内三个轮椅定位UWB基站形成了两两相互联通的态势；

3)由于信号频率不同，传播特性略有差异，即返回电磁波时间存在一个差值，此时，在三个轮椅定位UWB基站中将不同频率信号返回时间进行计算与验证，确定三个轮椅定位UWB基站分别在室内的三维位置；同时，由频率自适应选择的室内轮椅定位装置依据整个空间电磁波状况判断所在房间内的信号情况，根据信号参考接收功率、接收端信号强度指示数值判断不同频率信号在空间中传输的情况最优定位频率；

4)此时，第一基站、第二基站和第三基站向房屋内发送优化选择工作频点的定位信号，频率自适应选择室内轮椅定位装置接收经由三个轮椅定位UWB基站发出的带标签的UWB信号，并根据信号飞行时间进行排序；

5)进而，频率自适应选择室内轮椅定位装置比对上述信号序列以及标签排序，以取得多个存储数值；并且参照存储数值的计算平均值，来根据频率自适应选择室内轮椅定位装置终端与第一基站、第二基站和第三基站的飞行时间来确定远近关系，进行匹配滤波，滤掉杂波的信号并存储；

6)最后通过飞行时间与信号序列，在室内的笛卡尔坐标系中进行目标轮椅与三个轮椅定位UWB基站间距离判断房间大小，最后得出目标轮椅的精确位置。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的频率自适应选择室内轮椅定位装置由采集模块、核心模块和传输与通信模块组成；其中：

采集模块包括室内电磁波感知模块和信道衰落探测模块；核心模块包括中央处理芯片、信息输入输出模块、供电模块和信息存储模块；传输与通信模块包括自适应频率选择模块、射频及放大模块、匹配滤波模块及定位标签，以及位于轮椅上的非对称多极子天线。

3.如权利要求1所述的方法，所述的UWB频段信号是纳秒级，由于UWB频段信号是一种随机性大的瞬时量，因此需要在时域和频域两方面进行滤波和去噪，得到传输环境的频谱，用来记录干扰信号。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的非对称多极子天线具有多工作频率特性，采用双面印刷，正反面印刷的结构相同，该非对称多极子天线包括介质基板，在介质基板上有圆形电极、矩形电极和两个相互连接的梯形电极。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述介质基板采用玻璃纤维环氧树脂覆铜板，相对介电常数ε_r＝4.4。