非直达径环境下单接收器的超宽带定位方法

摘要

一种非直达径环境下单接收器的超宽带定位方法，首先进行初始化；其次由固定基站发送超宽带信号，移动基站的非定向天线接收来自固定基站的信号并检测传播时延、到达方位角和俯仰角；然后移动基站的定向天线根据之前的到达方位角和俯仰角调整自身发射角度，并反射超宽带信号；固定基站接收来自移动基站的信号，并检测到达方位角和俯仰角，此时第一条反射信道的5个参数测量完毕；接着检测出第二条反射信道的5个参数；在这两组参数之上利用自我诊断算法检验参数是否符合要求，利用定位算法计算移动基站坐标。本发明有效解决了直达信号无法检测而造成的定位不准确问题，提高超宽带室内定位的精度，而室内定位技术具有很高推广价值。

主权项

一种非直达径环境下单接收器的超宽带定位方法，其特征是它包括以下步骤：A、首先，在室内布置一个固定基站和一个移动基站，移动基站布置在室内移动物体上，并对室内空间进行坐标化，并且以固定基站为坐标原点进行空间坐标系的标定，然后对系统进行初始化，主要包括基站的时间同步、容差范围D、测距次数N；B、其次，由固定基站的全向天线发射超宽带UWB脉冲信号1；C、移动基站的非定向天线接收固定基站的超宽带UWB脉冲信号1，并检测反射脉冲信号最强径，计算最强径的到达时间与信号发射时间的时间差即信号传播时延τ₁，然后通过移动基站的天线阵列获取到达信号的方位角和俯仰角θ_M1，将这三个参数发送给定位平台服务器；D、移动基站根据到达路径的方位角和俯仰角调整自身定向发射天线的方位角和俯仰角，并且发射超宽带脉冲信号，固定基站检测反射脉冲信号的最强径，然后通过天线阵列获取该到达信号的方位角和俯仰角θ_F1，然后将这两个参数发送给定位平台服务器；E、由固定基站的全向天线再次发射超宽带脉冲信号2，并且重复步骤C和D，检测出固定基站与移动基站之间另一条反射路径的相关参数并发送给定位平台服务器；F、定位平台服务器根据自我诊断算法检测第二条反射路径的信道传播距离d₂的误差Δd₂是否在容差范围内，即判断两条反射路径参数是否满足要求，如果超出容差范围则重新进行步骤B、C、D和E；否则由定位算法计算出移动基站坐标，并提供给客户端使用；所述的定位算法为：$\left[\begin{array}{c}{x}_M\\ y_M\\ z_M\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{x}_F\\ y_F\\ z_F\end{array}\right]-\left[\begin{array}{c}(a_{11}+b_{11})-a_{11}(c_{11}+k{c}_{12})\\ (a_{12}+b_{12})-a_{12}(c_{11}+k{c}_{12})\\ (a_{13}+b_{13})-a_{13}(c_{11}+k{c}_{12})\end{array}\right]{\mathrm{c\tau }}_1$其中：(x_M,y_M,z_M)为移动基站坐标，(x_F,y_F,z_F)为固定基站坐标，a_ij,b_ij,c_ij(i＝1、2、3,j＝1、2、3)和k由所检测的两条反射路径参数确定，c为信号传输速度；其中：$\left[\begin{array}{cc}{c}_{11}& c_{12}\\ c_{21}& c_{22}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\frac{a_{22}{b}_{11}-a_{21}{b}_{12}}{a_{11}{a}_{22}-a_{12}{a}_{21}}& \frac{a_{21}{b}_{22}-a_{22}{b}_{21}}{a_{11}{a}_{22}-a_{12}{a}_{21}}\\ \frac{a_{12}{b}_{11}-a_{11}{b}_{12}}{a_{11}{a}_{22}-a_{12}{a}_{21}}& \frac{a_{11}{b}_{22}-a_{12}{b}_{21}}{a_{11}{a}_{22}-a_{12}{a}_{21}}\end{array}\right].$