[发明专利]一种基于超宽带测距的组合双锚点定位方法

说明书

本发明提供一种基于超宽带测距的组合双锚点定位方法，包括以下步骤：构建组合双锚点定位基站，包括双锚点基站和超宽带增益天线；通过组合双锚点定位基站，对待定位标签每隔一个固定时间进行双边双向测距，其中：若获得两个待定位标签的距离信息，则标签处于两个超宽带增益天线的重合范围，根据两个超宽带增益天线的距离和单个距离信息确定标签位置；若获得一个待定位标签的距离信息，则处于该超宽带增益天线主瓣方向上，根据该距离信息确定标签位置。该方法基于超宽带测距的组合双锚点定位方法，通过创新的组合基站构造设计，利用组合双锚点的空间位置关系和融合数据处理方法，有效地解决了单基站一维定位问题和多基站扩展定位问题。

技术领域

本发明涉及超宽带定位技术领域，具体涉及一种基于超宽带测距的组合双锚点定位方法。

背景技术

超宽带(Ultra Wide-Band，UWB)是一种新型的无线通信技术，最早用于军事，近年来逐步转入民用，特别是高精度室内定位领域。超宽带具有低功耗、对信道衰落(如多径、非视距等信道)不敏感、抗干扰能力强、不会对同一环境下的其他设备产生干扰、穿透性较强(能在穿透一堵砖墙的环境进行定位)，在视距(line ofsight,LOS)环境下理论上能获得优于厘米级的测距和定位精度等特点，非常适合于高精度的室内定位。

对于城市轨道交通地下空间、矿产开采隧道、大型地下管廊等具有长距离、小横截面等特点的室内空间，定位问题可以近似为一维直线定位模型问题，对标签的定位即为准确获取标签相对基站锚点的一维直线上的距离位置。当前，对于一维定位问题，绝大多数定位方案均采用单基站单锚点的方式，一个基站即为一个超宽带锚点，且超宽带锚点天线近似全向辐射，利用与标签最近的相邻两个锚点相互配合进行定位。在这种定位方式下，锚点天线的近似全向辐射在狭窄的空间中会由于多径和干扰因素造成定位精度下降，同时，全向辐射造成能量在空间上的分散，通信距离将极大受限；另外，标签要实现可靠定位，需要同时与相邻两个锚点进行通信，这势必要求相邻两个锚点的通信范围要充分重叠，进而限制了锚点的定位距离；特别是在进行长距离室内定位时，锚点的数量也必然随之增加，工程上带来的是大量的成本消耗和冗余浪费。

为此，本发明提出了一种新的基于超宽带测距的组合双锚点定位方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于超宽带测距的组合双锚点定位方法。

一种基于超宽带测距的组合双锚点定位方法，包括以下步骤：

构建组合双锚点定位基站，包括双锚点基站和超宽带增益天线；两个所述超宽带增益天线分别通过同轴线缆与双锚点基站的两个锚点相连，且主瓣方向分别指向天线连线的两个射线方向，两者的主瓣方向的反方向的有限范围重叠；

通过组合双锚点定位基站，对待定位标签每隔一个固定时间进行双边双向测距，其中：

若获得两个待定位标签的距离信息，则标签处于两个超宽带增益天线的重合范围，根据两个超宽带增益天线的距离和单个距离信息确定标签位置；

若获得一个待定位标签的距离信息，则处于该超宽带增益天线主瓣方向上，根据该距离信息确定标签位置。

优选地，所述双边双向测距包括以下步骤：

以超宽带增益天线为主动节点，发送数据包，待定位标签接收数据包并反馈确认；

以待定位标签为主动节点，发送数据包，超宽带增益天线接收数据包并反馈确认；

以超宽带增益天线为主动节点，发送数据包，待定位标签接收数据包并反馈确认；

根据三次通信所得的飞行时间计算得到的估计值为：