CN107179527A - 一种基于正交分集技术实现高精度室内测距的方法 - Google Patents

一种基于正交分集技术实现高精度室内测距的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107179527A
CN107179527A CN201710555201.1A CN201710555201A CN107179527A CN 107179527 A CN107179527 A CN 107179527A CN 201710555201 A CN201710555201 A CN 201710555201A CN 107179527 A CN107179527 A CN 107179527A
Authority
CN
China
Prior art keywords
antenna
ranging
distance
high accuracy
indoor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710555201.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107179527B (zh
Inventor
罗海波
阮志强
王辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Minjiang University
Original Assignee
Minjiang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Minjiang University filed Critical Minjiang University
Priority to CN201710555201.1A priority Critical patent/CN107179527B/zh
Publication of CN107179527A publication Critical patent/CN107179527A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107179527B publication Critical patent/CN107179527B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/14—Determining absolute distances from a plurality of spaced points of known location

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于正交分集技术实现高精度室内测距的方法，包括如下步骤：（1）在室内设置至少两个测距节点，每个测距节点设置有两个极化正交的天线；（2）通过控制射频开关对任意两个测距节点中的天线进行组合，得到4个双天线组合；（3）计算每种双天线组合下的若干次TOA结果，即根据信号发送和到达时间差计算信号的飞行时间，乘以电磁波的飞行速度3x108m/s，测算得到单次的距离，然后对多次测算数据取平均值得到每种天线组合下的测距值，一共得到4组平均值数据；（4）对上述4组数据再次求平均值，得到该两个测距节点间的相对距离。本发明通过增加正交天线，综合考虑不同极化方式时多径效应引起的误差相互抵消，从而得到较精确的距离。

Description

一种基于正交分集技术实现高精度室内测距的方法
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种基于正交分集技术实现高精度室内测距的方法。
背景技术
GPS 北斗等卫星定位***的成熟发展，使得室外定位的精度可以精确到分米级。由于卫星定位时主要贡献卫星位于用户头顶空间，到室内时，卫星信号受建筑物遮挡，无法直达；绕射到（电磁波的衍射）室内衰减也很快，达到一米左右信号已经衰减很弱。另外，在地下商场、停车场等室内场所，基本无法收到卫星信号，而对室内定位的需求也越来越强烈，因此室内定位是对卫星定位的重大补充。定位技术的前提则是实现待定位节点与已知位置节点之间的距离，然后根据多点实现联合定位。利用到达时间差（Time of Arrive,TOA）测距是室内定位的一项重要方法，这种方法利用测距节点间的通信时间差来计算相对距离，但是该测距方法的精度一直受通信带宽、室内多径效应、障碍物遮挡等因素制约。
提高室内测距精度较明显的一种方法是增加通信带宽，这意味着要提高射频前端设计的复杂性和产品成本，提高带宽能增加精度的根本原因是随着带宽增加，脉冲信号占用时间极短，收发端可以有效鉴别出多径信号，从而在较大程度上克服多径效应对精度的影响。另一方面，天线分集技术也是抗多径效应的一种有效方法，在测距节点采用多天线分集，也可以有效的降低多径效应，从而提高室内测距的精度，采用天线分集技术的额外成本需要加一颗射频开关和一根天线，硬件成本较增加带宽相对较高，但可有效节约宝贵的频谱资源。
发明内容
本发明的目的在于实现高精度室内测距，并控制成本。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于正交分集技术实现高精度室内测距的方法，包括如下步骤：
（1）在室内设置至少两个测距节点，每个测距节点设置有两个极化正交的天线；
（2）通过控制射频开关对任意两个测距节点中的天线进行组合，得到4个双天线组合；
（3）计算每种双天线组合下的若干次TOA结果，即根据信号发送和到达时间差计算信号的飞行时间，乘以电磁波的飞行速度3x108m/s，测算得到单次的距离，然后对多次测算数据取平均值得到每种天线组合下的测距值，一共得到4组平均值数据；
（4）对上述4组数据再次计算平均值，得到该两个测距节点间的相对距离。
优选地，所述两个极化正交的天线是一个水平极化的天线和一个垂直极化的天线。
优选地，每个水平极化的天线相互平行。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：通过增加正交天线，综合考虑不同极化方式时多径效应引起的误差相互抵消，得到较精确的距离。
附图说明
图1是本发明实施例测距节点示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明内容进行详细说明。
如图1所示，在本实施例中，在室内布置两个测距节点，每个测距节点各有两个极化正交（一个水平极化，另外一个垂直极化）的天线，通过控制射频开关对两个测距节点中的天线进行组合，一共有四种双天线组合，即天线1-1和天线2-1，天线1-1和天线2-2，天线1-2和天线2-1，天线1-2和天线2-2，根据信号发送和到达时间差计算信号的飞行时间，乘以电磁波的飞行速度3x108m/s，测算得到单次的距离，然后对多次测算数据取平均值得到每种天线组合下的测距值，一共得到4组平均值数据，对这4组数据再次计算平均值，最终得到该两个测距节点的相对距离。布置测距节点时，保证天线1-2，天线2-2（两个水平极化天线）相互平行。
两个测距节点相距4米时，测试结果如表1所示，平均值3.5m（按0.5四舍五入）。
两个测距节点相距6米时，测试结果如表2所示，平均值6m。
结果表明，本发明通过增加正交天线，综合考虑不同极化方式时多径效应引起的误差相互抵消，可得到高精度的室内测距结果。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种基于正交分集技术实现高精度室内测距的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）在室内设置至少两个测距节点，每个测距节点设置有两个极化正交的天线；
（2）通过控制射频开关对任意两个测距节点中的天线进行组合，得到4个双天线组合；
（3）计算每种双天线组合下的若干次TOA结果，即根据信号发送和到达时间差计算信号的飞行时间，乘以电磁波的飞行速度3x108m/s，测算得到单次的距离，然后对多次测算数据取平均值得到每种天线组合下的测距值，一共得到4组平均值数据；
（4）对上述4组数据再次计算平均值，得到该两个测距节点间的相对距离。
2.根据权利要求1所述的一种基于正交分集技术实现高精度室内测距的方法，其特征在于，所述两个极化正交的天线是一个水平极化的天线和一个垂直极化的天线。
3.根据权利要求2所述的一种基于正交分集技术实现高精度室内测距的方法，其特征在于，每个水平极化的天线相互平行。
CN201710555201.1A 2017-07-10 2017-07-10 一种基于正交分集技术实现高精度室内测距的方法 Active CN107179527B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710555201.1A CN107179527B (zh) 2017-07-10 2017-07-10 一种基于正交分集技术实现高精度室内测距的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710555201.1A CN107179527B (zh) 2017-07-10 2017-07-10 一种基于正交分集技术实现高精度室内测距的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107179527A true CN107179527A (zh) 2017-09-19
CN107179527B CN107179527B (zh) 2020-02-14

Family

ID=59845054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710555201.1A Active CN107179527B (zh) 2017-07-10 2017-07-10 一种基于正交分集技术实现高精度室内测距的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107179527B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107752972A (zh) * 2017-10-31 2018-03-06 重庆金山医疗器械有限公司 一种接收胶囊式内窥镜信号的方法及装置
CN112468177A (zh) * 2020-11-26 2021-03-09 Oppo广东移动通信有限公司 射频前端电路、电子设备、以及测距方法
CN113067151A (zh) * 2021-03-31 2021-07-02 Oppo广东移动通信有限公司 天线组件、电子设备及通信***
CN113447917A (zh) * 2020-03-27 2021-09-28 苹果公司 使用物理响应器和虚拟响应器的无线测距

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1185251A (zh) * 1995-05-24 1998-06-17 诺基亚电信公司 一种接收方法和一种接收机
CN1190508A (zh) * 1995-05-11 1998-08-12 艾利森公司 使用天线阵在基站极化分集的方法和装置
CN101064963A (zh) * 2007-05-31 2007-10-31 北京威讯紫晶科技有限公司 一种信标无线个域网中中心节点与设备节点间的测距方法
CN202424728U (zh) * 2011-12-16 2012-09-05 哈尔滨工业大学深圳研究生院 基于网络分析仪和射频开关的多天线测量***
CN103107834A (zh) * 2011-11-15 2013-05-15 丛林网络公司 用于实现用于mimo接入点的交叉极化集成天线的装置
CN103344951A (zh) * 2013-06-25 2013-10-09 电子科技大学 一种用于天波mimo-oth雷达的发射信号频率的选择方法
CN103630875A (zh) * 2013-11-21 2014-03-12 天津中兴智联科技有限公司 一种射频识别定位方法及装置
CN205356356U (zh) * 2016-01-08 2016-06-29 深圳市通用测试***有限公司 一种无线设备测试***
CN106060777A (zh) * 2016-06-07 2016-10-26 宋磊 一种定位方法和***

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1190508A (zh) * 1995-05-11 1998-08-12 艾利森公司 使用天线阵在基站极化分集的方法和装置
CN1185251A (zh) * 1995-05-24 1998-06-17 诺基亚电信公司 一种接收方法和一种接收机
CN101064963A (zh) * 2007-05-31 2007-10-31 北京威讯紫晶科技有限公司 一种信标无线个域网中中心节点与设备节点间的测距方法
CN103107834A (zh) * 2011-11-15 2013-05-15 丛林网络公司 用于实现用于mimo接入点的交叉极化集成天线的装置
CN202424728U (zh) * 2011-12-16 2012-09-05 哈尔滨工业大学深圳研究生院 基于网络分析仪和射频开关的多天线测量***
CN103344951A (zh) * 2013-06-25 2013-10-09 电子科技大学 一种用于天波mimo-oth雷达的发射信号频率的选择方法
CN103630875A (zh) * 2013-11-21 2014-03-12 天津中兴智联科技有限公司 一种射频识别定位方法及装置
CN205356356U (zh) * 2016-01-08 2016-06-29 深圳市通用测试***有限公司 一种无线设备测试***
CN106060777A (zh) * 2016-06-07 2016-10-26 宋磊 一种定位方法和***

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIANQIANG ZENG: "Diversity Exploiting MIMO-OFDMA Ranging", 《IEEE ICISC》 *
唐芸芸: "基于天线分集技术的WSN定位方法研究", 《万方数据》 *
唐芸芸: "天线分集技术在WSNs定位中的应用", 《传感器与微***》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107752972A (zh) * 2017-10-31 2018-03-06 重庆金山医疗器械有限公司 一种接收胶囊式内窥镜信号的方法及装置
CN113447917A (zh) * 2020-03-27 2021-09-28 苹果公司 使用物理响应器和虚拟响应器的无线测距
CN112468177A (zh) * 2020-11-26 2021-03-09 Oppo广东移动通信有限公司 射频前端电路、电子设备、以及测距方法
CN112468177B (zh) * 2020-11-26 2022-07-12 Oppo广东移动通信有限公司 射频前端电路、电子设备、以及测距方法
CN113067151A (zh) * 2021-03-31 2021-07-02 Oppo广东移动通信有限公司 天线组件、电子设备及通信***

Also Published As

Publication number Publication date
CN107179527B (zh) 2020-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107179527A (zh) 一种基于正交分集技术实现高精度室内测距的方法
CN106019221B (zh) 基于AoA的UWB定位***
CN104515909B (zh) 一种基于相关法的大天线方向图测量方法
CN104066172B (zh) 一种对无线局域网中的ap进行定位的方法
CN108414844A (zh) 一种目标天线辐射场型的测试方法
CN104749563A (zh) 从高频地波雷达海洋回波一阶Bragg谐振峰中提取浪高的方法
CN103336182A (zh) 一种基于场地***损耗测量的天线相位中心标定***
CN102944866A (zh) 基于干涉仪体制的航管二次雷达应答信号测向方法
CN106793087A (zh) 一种基于aoa和pdoa的阵列天线室内定位算法
CN109188355A (zh) 一种多点定位***接收天线优化及最优布站方法
CN103514638B (zh) 一种基于dsrc技术的定位装置、rsu和应用***
CN109239741A (zh) 导航卫星多阵元天线自动校准测试***
CN102340806B (zh) 一种确定天线方向角的方法和设备
CN107390170A (zh) 基于定向电磁波及旋转角度进行三维空间定位的方法
CN104659491B (zh) 一种用于hf/vhf雷达的微型接收天线及方位角估计方法
CN106597368A (zh) 室内干扰源的定位方法及***
CN105764067A (zh) 一种基于mr数据的分析方法
CN105928511A (zh) 一种基于双磁信标的定位定向方法
CN104199020A (zh) 基于多帧信息融合的米波阵列雷达目标仰角测量方法
CN105929377B (zh) 一种基于单极子交叉环天线的高频雷达船舶方位角估计方法
CN104965189A (zh) 一种基于最大似然估计的室内人员定位方法
CN106888504A (zh) 基于fm与dtmb信号的室内位置指纹定位方法
CN107045117A (zh) 基于Capon波束形成定位方法及装置
CN107968686A (zh) 300MHz-800MHz模拟电视台站发射功率辐射测试方法
CN109936855A (zh) 利用基站信号反演降水分布的方法、装置、设备及介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant