基于AoA的UWB定位系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106019221A(43)申请公布日2016.10.12(21)申请号201610329457.6(22)申请日2016.05.17(71)申请人上海酷哇机器人有限公司地址200233上海市徐汇区虹漕路421号64幢5层502室(72)发明人王强张润玺何弢廖文龙张建飞赵磊黄定刘力源(74)专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司31236代理人郭国中(51)Int.Cl.G01S5/04(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称基于AoA的UWB定位系统(57)摘要本发明提供了一种基于AoA的UWB定位系统，包括发射模块、多个接收模块以及信号处理模块；其中，所述发射模块用于发射信号；所述多个接收模块用于接收发射模块发射的信号，所述信号处理模块用于根据AoA算法计算发射模块与多个接收模块的角度，并融合后得到发射模块与接收模块的位置关系。本发明能够精确的对目标点进行360度全向定位，即使在目标点与接收点被遮挡的情况下，也能取得很好的定位效果。CN106019221ACN106019221A权利要求书1/1页1.一种基于AoA的UWB定位系统，其特征在于，包括：发射模块、多个接收模块以及信号处理模块；其中，所述发射模块用于发射信号；所述多个接收模块用于接收发射模块发射的信号，所述信号处理模块用于根据AoA算法计算发射模块与多个接收模块的角度，并融合后得到发射模块与多个接收模块的位置关系。2.根据权利要求1所述的基于AoA的UWB定位系统，其特征在于，所述发射模块包括：一个UWB发射单元和一个天线；多个接收模块能够组成若干个接受机制，每个接收机制包括：至少两组UWB接收单元和至少两组天线。3.根据权利要求2所述的基于AoA的UWB定位系统，其特征在于，假设多个接收模块总共包括N组UWB接收单元和M组天线，其中N、M为大于等于2的自然数，N小于等于M；在某一时刻内，所述N组UWB接收单元中的任意一个UWB接收单元能够通过射频开关与M组天线中还未被UWB接收单元连接的任意一个天线相连。4.根据权利要求3所述的基于AoA的UWB定位系统，其特征在于，设定一个时间间隔，在一个时间间隔内分别选择L个UWB接收单元与L组天线相连并组成一个接收模块，L为大于等于2并且小于等于M或者N的自然数；根据排列组合能够得到个不同组合方式的接收机制。5.根据权利要求4所述的基于AoA的UWB定位系统，其特征在于，信号处理模块包括AoA算法模块，数据滤波模块和加权平均模块；所述AoA算法模块用于计算发射模块与接收模块之间的到达角度；所述数据滤波子模块用于对接收模块接收到的多组AoA数据进行滤波处理；所述加权平均子模块用于对同一个接收点上多个接收模块测量的多组AoA数据进行加权平均处理，得到该接收点上的AoA数值。6.根据权利要求5所述的基于AoA的UWB定位系统，其特征在于，所述数据滤波子模块进行中滤波处理，即：对某一接受模块前n次AoA数据进行排序，取中间值作为本次滤波后的AoA结果。7.根据权利要求5所述的基于AoA的UWB定位系统，其特征在于，所述加权平均子模块的加权平均处理，其中权值的确定主要依据如下：1)接受信号强度与第一路径接受信号强度的差值；差值越大，信号受到的干扰越强，权值越小；2)发射点与当前接受模块的夹角的绝对值；夹角的绝对值越大，则认为数据越不可靠，权值越小。8.根据权利要求2所述的基于AoA的UWB定位系统，其特征在于，多个接受模块包含2块UWB接收芯片、4根天线；所述4根天线分布于一个正方形的四个端点上构成正方形天线阵列，通过射频开关的控制，每个接收芯片能够与4根天线中的任两根天线相连。9.根据权利要求8所述的基于AoA的UWB定位系统，其特征在于，在正方形天线阵列中，只有相邻的两根天线能够分别与两个UWB接收芯片相连，并组成一组接收模块用于AoA测量。10.根据权利要求8所述的基于AoA的UWB定位系统，其特征在于，在正方形天线阵列中，正方形的边长等于UWB射频信号所采用的波长的一半。2CN106019221A说明书1/5页基于AoA的UWB定位系统技术领域[0001]本发明涉传感测量领域，具体地，涉及一种基于AoA的超宽带通信(UltraWideband，UWB)定位系统。背景技术[0002]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(ReceivedSignalStrength,RSS)的定位方法基于到达角(ArrivalofAngle,AoA)的定位方法，基于到达时间(TimeOfArrive,TOA)的定位方法和基于到达时间差(TimeDifferentialOfArrive