[发明专利]基于天线阵列的二维平面定位方法

权利要求书

1.一种基于天线阵列的二维平面定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)使用高精度激光全站仪在标定环境中建立一个标准二维坐标系xoy；

(2)将PCB板中三个射频RF单元的天线顶端相位中分别置于坐标系的x轴、原点o以及y轴上；其中，第一射频RF1单元位于x轴上，第二射频RF2单元位于原点o，第三射频RF3单元心位于y轴上；

(3)在标准二维坐标系xoy的基础上再构建一个硬件真实二维坐标系xoy'，令第一射频RF1单元依然位于x轴上、第二射频RF2单元依然位于坐标原点o，第三射频RF3单元位于y'轴；

(4)过原点o做垂直于y'轴的轴线x'轴，且x'轴正方向与x轴夹角为锐角，此时构成辅助坐标系x'oy'；

(5)将移动目标置于标准二维坐标系xoy的第一象限，并使用高精度激光全站仪获取移动目标的坐标(X₀,Y₀)，得到标准二维坐标系中的测试向量

(6)将测试向量投影到辅助坐标系x'oy'中，得到第二测试向量

(7)采用TOF方式测距，获得测试向量模值和第二测试向量模值且

(8)根据坐标系旋转理论或椭圆拟合理论标定不正交角θ；

(9)在定位算法中使用不正交角θ进行补偿，完成目标定位。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(7)中采用TOF方式测距，具体是使用CPU控制第二射频RF2单元与移动目标进行3次通信，获得向量模值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(8)中根据坐标系旋转理论标定不正交角θ，具体按如下步骤实现：

(8.1.1)根据坐标系旋转理论，得到第二测试向量模值表达式如下：

其中，θ表示标准二维坐标系xoy中y轴与真实二维坐标系xoy'中y'轴的夹角，即不正交角；X₀'表示测试向量在x'轴上的投影模值；Y₀'表示测试向量在y'轴上的投影模值；

(8.1.2)按照矩阵乘法对步骤(8.1.1)中表达式展开，得到测试向量在y'轴上的投影模值Y₀'表达式：

Y₀'＝-X₀sinθ+Y₀cosθ；

(8.1.3)采用PDOA方式求测试向量与y'轴的夹角β_y'：

(8.1.4)已知sinθ≈θ、cosθ≈1，此时令sinθ＝θ、cosθ＝1，标定不正交角θ：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(8.1.3)中PDOA方式具体是在CPU控制第二射频RF2单元与移动目标进行第三次通信时，第一射频RF1单元和第三射频RF3单元同时提取与移动目标的通信相位，经过余弦函数计算获取夹角。