CN111220945A - 测向方法及装置、超宽带测向*** - Google Patents

测向方法及装置、超宽带测向*** Download PDF

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CN111220945A
CN111220945A CN201811416573.7A CN201811416573A CN111220945A CN 111220945 A CN111220945 A CN 111220945A CN 201811416573 A CN201811416573 A CN 201811416573A CN 111220945 A CN111220945 A CN 111220945A
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incident
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赵瑞祥
张西洋
尹作彪
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Qing Yanxun Technology Beijing Co Ltd
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Abstract

本公开提供一种测向方法，包括：确定目标发送的信号相对于天线阵列的多个入射角，其中，所述入射角为所述信号相对于所述天线阵列中两个天线单元连线的垂线的夹角；根据各所述入射角和各所述入射角对应的第一权重确定所述目标的方向，其中，所述入射角对应的第一权重与所述入射角的绝对值负相关。通过本公开提供的测向方法，可提高对目标测向的测向精度。

Description

测向方法及装置、超宽带测向***
技术领域
本公开涉及物联网领域，尤其涉及测向方法及装置、超宽带测向***。
背景技术
随着物联网的发展，位置信息越来越重要，对高精度位置信息的需求越来越多。目前，在方向信息的测量中存在精度较低的问题。
因此，在对目标进行测向时，如何提高测向精度，成为需要本领域技术人员解决的技术问题。
发明内容
本公开实施例提供一种测向方法，包括：确定目标发送的信号相对于天线阵列的多个入射角，其中，所述入射角为所述信号相对于所述天线阵列中两个天线单元连线的垂线的夹角；根据各所述入射角和各所述入射角对应的第一权重确定所述目标的方向，其中，所述入射角对应的第一权重与所述入射角的绝对值负相关。
可选的，所述入射角对应的第一权重与所述入射角的绝对值负相关，具体包括：所述入射角对应的第一权重与所述入射角历史时刻的绝对值负相关；和/或，所述入射角对应的第一权重与所述入射角当前时刻的绝对值负相关。
可选的，所述天线阵列中的所述天线单元为N个，所述入射角的数量为
Figure BDA0001879616150000011
个，其中N为大于或等于3的正整数。
可选的，根据各所述入射角和各所述入射角对应的第一权重确定所述目标的方向之前，还包括：确定各所述入射角对应的第二权重，其中，当所述入射角相对的两个所述天线单元的间距属于第一间距区间时，所述入射角对应的第二权重属于第一区间；所述根据各所述入射角和各所述入射角对应的第一权重确定所述目标的方向，具体包括根据各所述入射角、各所述入射角对应的第一权重和各所述入射角对应的第二权重确定所述目标的方向。
可选的，所述入射角相对的两个所述天线单元的间距不属于第一间距区间时，所述入射角对应的第二权重属于第二区间，所述第一区间的任意值大于所述第二区间的全部值，其中：所述第一间距区间为通信半波长的0.8倍至1倍。
可选的，所述入射角对应的第一权重与所述入射角的绝对值负相关，具体包括：当所述入射角的绝对值不属于第一角度区间时，所述入射角对应的第一权重为零；所述入射角相对的两个所述天线单元的间距不属于第一间距区间时，所述入射角对应的第二权重属于第二区间，具体包括：当所述入射角相对的两个所述天线单元的间距不属于第一间距区间时，所述入射角对应的第二权重为零；所述根据各所述入射角、各所述入射角对应的第一权重和各所述入射角对应的第二权重确定所述目标的方向，具体包括：从各所述入射角中筛选出所述入射角对应的第一权重或所述入射角对应的第二权重不为零的可信入射角；对各所述可信入射角的进行卡尔曼滤波处理，确定所述目标的方向。
可选的，所述可信入射角包括：θ1、θ2、θ3...θm；其中，在k时刻，所述信入射角包括：θ1k、θ2k、θ3k...θmk；所述对各所述可信入射角的进行卡尔曼滤波处理，具体包括：对所述对各所述可信入射角进行扩展的卡尔曼滤波处理；其中，所述扩展的卡尔曼滤波处理中状态转移方程为
Figure BDA0001879616150000021
其中，
Figure BDA0001879616150000022
为k时刻指向所述目标的方向的单位向量的状态预测值，
Figure BDA0001879616150000023
为k-1时刻指向所述目标的方向的单位向量的状态最优估计值；其中，所述扩展的卡尔曼滤波处理中量测方程为zk＝h(xk)+vk，其中
Figure BDA0001879616150000024
vk为量测噪声，rk为在所述k时刻指向所述目标的方向的单位向量，所述
Figure BDA0001879616150000031
其中，所述l1、l2、l3...lm分别为所述可信入射角相对的两个所述天线单元连线方向的单位向量。
可选的，所述天线阵列中的所述天线单元具体为2n个，所述入射角的数量为
Figure BDA0001879616150000032
个，其中n为大于或等于2的正整数；其中，(2n-1)个所述天线单元构成多边形阵列，一个所述天线单元设置于所述多边形阵列的中心处，以使得任意两个相邻所述天线单元的连线不平行。
可选的，所述多边形阵列具体为正多边形阵列。
可选的，所述第一权重的取值范围包括零，和/或，所述第二区间的值包括零。
本公开实施例还提供一种测向装置，包括：处理模块，配置为确定目标发送的信号相对于天线阵列的多个入射角，其中，所述入射角为所述信号相对于所述天线阵列中两个天线单元连线的垂线的夹角；以及配置为根据各所述入射角和各所述入射角对应的第一权重确定所述目标的方向，其中，所述入射角对应的第一权重与所述入射角的绝对值负相关。
可选的，所述测向装置还包括：天线装置，包括所述天线阵列；其中，所述天线阵列中的所述天线单元为N个，所述入射角的数量为
Figure BDA0001879616150000033
个，其中N为大于或等于3的正整数。
可选的，所述测向装置，其中：所述处理模块，还配置为在根据各所述入射角和各所述入射角对应的第一权重确定所述目标的方向之前，确定各所述入射角对应的第二权重，其中，当所述入射角相对的两个所述天线单元的间距属于第一间距区间时，所述入射角对应的第二权重属于第一区间；以及，
可选的，所述处理模块，具体配置为根据各所述入射角、各所述入射角对应的第一权重和各所述入射角对应的第二权重确定所述目标的方向。
可选的，所述测向装置，其中：天线装置，还包括分别与各所述天线单元连接的预处理模块；其中，所述预处理模块配置为确定各所述天线单元接收所述信号的相位，并将所述相位提供给所述处理模块，以使得所述处理模块确定各所述入射角。
可选的，所述测向装置，其中：所述天线阵列中的所述天线单元具体为十字型全向天线。
可选的，所述测向装置，其中：所述天线阵列中的所述天线单元具体为2n个，所述入射角的数量为
Figure BDA0001879616150000041
个，其中n为大于或等于2的正整数；其中，(2n-1)个所述天线单元构成多边形阵列，一个所述天线单元设置于所述多边形阵列的中心处，以使得任意两个相邻所述天线单元的连线不平行。
可选的，所述的测向装置，其中：所述天线阵列中的所述天线单元具体为六个，所述多边形阵列具体为正五边形阵列。
可选的，所述的测向装置，其中：所述第一间距区间为通信半波长的0.8倍至1倍。
本公开实施例还提供一种超宽带测向***，包括标签、基站和服务器，其中：所述标签，配置为向所述基站发送超宽带信号；所述基站，包括天线装置和预处理模块；其中，所述天线装置，包括天线阵列；其中所述天线阵列中的所述天线单元为六个，五个所述天线单元构成正五边形阵列，一个所述天线单元设置于所述正五边形阵列的中心处；所述天线装置配置为接收所述超宽带信号；所述预处理模块，配置为确定各所述天线单元接收所述超宽带信号的相位，并将各所述相位提供给所述服务器；所述服务器，配置为根据各相位差、各所述相位差对应的第一权重和各所述相位差对应的第二权重确定目标的方向；其中，所述相位差为两个所述相位的差值；所述相位差对应的第一权重与所述相位差的绝对值负相关；当两个所述天线单元的间距属于第一间距区间时，所述两个所述天线单元接收所述超宽带信号的所述相位差对应的第二权重属于第一区间。
本公开实施例采用的上述至少一个技术方案能达到以下有益效果，当根据目标发送的信号相对于天线阵列的多个入射角来确定该目标的方向时，将误差较大的入射角剔除或降低权重，将误差较小的入射角的权重提高，可以有效的提高测向精度。
本公开的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本公开而了解。本公开的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本公开的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本公开的实施例一起用于解释本公开，并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1为本公开实施例提供的一种测向方法的示意性流程图。
图2为本公开实施例提供的测向方法中的一个入射角的示意图。
图3为本公开实施例提供的测向方法中的两个入射角的示意图。
图4为本公开实施例提供的一种测向方法的示意性流程图。
图5为本公开实施例提供的一种测向方法中的三个入射角的示意图。
图6为本公开实施例提供的一种测向方法中的天线阵列的示意图。
图7为本公开实施例提供的一种测向方法中的另一种天线阵列的示意图。
图8为本公开实施例提供的一种测向装置的示意性框图。
图9为本公开实施例提供的一种测向装置的示意性框图。
图10为本公开实施例提供的一种测向装置中的天线阵列的结构示意图。
图11为本公开实施例提供的一种测向装置中h和H的关系的示意图。
图12为本公开实施例提供的一种测向装置中的另一种天线阵列的结构示意图。
图13为本公开实施例提供的一种超宽带测向***的示意图。
具体实施方式
为了本公开的目的、技术方案、优点更加清楚，下面将结合本公开具体实施例及相应的附图对本公开的技术方案进行清楚、完成地描述。显然，所描述的实施例，仅是本公开的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
如前所述，为了解决测向精度不高的问题，根据本公开的一实施例，提供一种测向方法，如图1所示，该方法包括：
S101、确定目标发送的信号相对于天线阵列的多个入射角，其中，所述入射角为所述信号相对于所述天线阵列中两个天线单元连线的垂线的夹角；
其中，目标发送的信号具体为射频信号，例如蓝牙信号、超宽带信号等。
其中，当目标相对于天线阵列距离足够远时，例如天线阵列中天线单元的间距为厘米级，而目标相对于天线阵列的距离为几米甚至数十米时，目标发送的信号可视为平面波。如图2所示，以两个天线单元参考，第一天线单元1011和第二天线单元1012之间的间距为d，来自远场信号源(即目标)辐射的信号到达天线阵列时均可看着平面波，该信号相对于第一天线单元1011和第二天线单元1012连线的垂线的夹角θ为入射角。
参考图2，根据
Figure BDA0001879616150000061
确定θ的值，其中α1、α2分别为第一天线单元1011和第二天线单元1012接收目标发送信号的接收相位，d为两个天线单元的间距，C为光速，ω为目标发送的信号的中心频率，π为圆周率。其中，α1、α2具体可通过射频处理模块(例如蓝牙处理模块、超宽带处理模块)确定，此类可确定相位的射频处理模块通常由锁相环、混频器、数模转换电路以及其他电子器件组成，射频处理模块的内部结构不是本发明重点，在此不赘述。
参考图3，天线阵列包括第一天线单元1011、第二天线单元1012、第三天线单元1013，目标发送的信号为平面波，P1和P2平行，目标发送的信号相对于天线阵列中三个天线单元可产生两个入射角(图3中θ1和θ2)，可根据θ1和θ2确定所述目标的方向。具体的，图3中，以第一天线单元1011处为向量的起点，与第一天线单元1011和第二天线单元1012的垂线的夹角为θ1的所有向量构成一个锥面，即在图3中第一天线单元1011和第二天线单元1012的垂线的右侧构成一个锥面，同理，与第一天线单元1011和第三天线单元1013的垂线的夹角为θ2的所有向量构成另一个锥面，这两个锥面在空间中相交部分即为指向目标方向的向量。因此，当天线阵列中的天线单元的数量为多个时，其中任两个天线单元可产生一个入射角，根据排列组合原理可知产生入射角的数量。因此，同一目标发送的同一个信号到达天线阵列时会产生多个入射角，分别确定每个入射角的值，根据多个入射角的值确定目标的方向。本公开实施例中的根据相位差确定入射角角度从而确定目标方向的方法又称为到达相位差法(Phase difference ofarrival,PDOA)。
S102、根据各所述入射角和各所述入射角对应的第一权重确定所述目标的方向，其中，所述入射角对应的第一权重与所述入射角的绝对值负相关。
发明人发现，工程实践中基于量测得到的接收相位计算相位差，对入射角θ进行计算时，存在所计算出的入射角的存在误差比较大、精度不高的问题，因此常规的超宽带、蓝牙或其他射频装置测向时，存在测向精度不高的问题。
步骤S102中，参考图2，设目标在图2中两个天线单元的垂线的右侧时，入射角的值为负，目标在该垂线的左侧时入射角的值为正，根据
Figure BDA0001879616150000071
其中α1、α2分别为第一天线单元1011和第二天线单元1012接收目标发送的信号的接收相位，d为两个天线单元的间距，C为光速，ω为目标发送的信号的中心频率，π为圆周率；将上式中的(α1-α2)记为相位差y，则有
Figure BDA0001879616150000072
当d和ω不变时，
Figure BDA0001879616150000073
为常数，求微分，则
Figure BDA0001879616150000074
则
Figure BDA0001879616150000075
因此，当θ＝0°时，因测量得到的相位差y的误差造成所确定的入射角θ的误差最小，当θ＝90°时，因测量得到的相位差y的误差造成所确定的入射角θ的误差最大。因此，根据各所述入射角的绝对值确定各所述入射角的第一权重，绝对值大的，第一权重的值低，绝对值小的，第一权重的值高，其中第一权重值最低可以为零，即直接剔除该入射角的数据。
例如，当θ的绝对值位于[0°，30°]区间时，该入射角(或表征该入射角的相位差)的第一权重为1；当θ的绝对值位于(30°，90°]区间时，该入射角(或表征该入射角的相位差)的第一权重为零。
又例如，当θ的绝对值位于[0°，30°]区间时，该入射角(或表征该入射角的相位差)的第一权重为1；当θ的绝对值位于(30°，45°]区间时，该入射角(或表征该入射角的相位差)的第一权重为0.5；当θ的绝对值位于(45°，90°]区间时，该入射角(或表征该入射角的相位差)的第一权重为零。
这样，当根据目标发送的信号相对于天线阵列的多个入射角来确定该目标的方向时，将误差较大的入射角剔除或降低权重，将误差较小的入射角的权重提高，更信赖权重较高的入射角的相交部分来确定目标的方向，可以有效的提高测向精度，所确定的目标的方向更准确。
可选的，所述入射角对应的第一权重与所述入射角的绝对值负相关，具体包括：所述入射角对应的第一权重与所述入射角历史时刻的绝对值负相关；和/或，所述入射角对应的第一权重与所述入射角当前时刻的绝对值负相关。
所述入射角对应的第一权重与所述入射角历史时刻的绝对值负相关，即根据所述入射角的历史数据计算该入射角的当前值。例如，在对目标一次测向中，天线阵列中天线单元为4个，则天线阵列接收信号可产生6个入射角(分别为IN1、IN2、IN3...IN6)，本次测向中目标在1秒内向天线阵列依次发送10个信号，则入射角IN1有10个绝对值(分别为V1、V2、V3...V10)，在接收目标发送的第10次信号时，可以根据入射角IN1在历史时刻中的V1、V2...V9的平均值确定入射角IN1在当前时刻的绝对值V10对应的第一权重，同理分别确定IN2、IN3...IN6在当前时刻的数值对应的第一权重。又例如，可以根据入射角IN1的值V1确定V2对应的第一权重，根据V2的值确定V3的第一权重...依次类推。
所述入射角对应的第一权重与所述入射角当前时刻的绝对值负相关。例如，所述入射角IN1在当前时刻的绝对值V10对应的第一权重，与IN1在当前时刻的绝对值V10负相关，即根据当前时刻获得的V10确定所述V10对应的第一权重。
所述入射角对应的第一权重与所述入射角历史时刻的绝对值负相关和所述入射角对应的第一权重与所述入射角当前时刻的绝对值负相关；即，所述入射角对应的第一权重与所述入射角历史时刻和当前时刻的绝对值负相关。例如，根据入射角IN1在历史时刻中的V1、V2...V9以及当前时刻的V10的平均值，确定入射角IN1在当前时刻的V10对应的第一权重。又例如，将入射角IN1的在一次测向中的历史时刻的绝对值和当前时刻的绝对值进行卡尔曼滤波处理，确定IN1当前时刻的绝对值对应的第一权重，并修正IN1在当前时刻的值。又例如，将入射角IN1的在多次测向中的历史时刻的绝对值和当前时刻的绝对值进行卡尔曼滤波处理，确定IN1当前时刻的绝对值对应的第一权重，并修正IN1在当前时刻的值。同理分别确定IN2、IN3...IN6在当前时刻的数值对应的第一权重。
这样，在这些实施例中，根据所确定的IN1、IN2、IN3...IN6在当前时刻的数值对应的第一权重，确定目标在当前时刻的方向。
当目标运动速度远小于信号在空气中传播速度时(例如目标移动速度为人的移动速度，超宽带信号在空气中接近光速)，通过入射角在历史时刻的绝对值确定目标当前方向的方案可提高对目标测向时的测向精度，通过入射角在历史时刻和当前时刻的绝对值确定目标当前方向的方案，可进一步提高测向精度。
可选的，所述天线阵列中的所述天线单元为N个，所述入射角的数量为
Figure BDA0001879616150000091
个，其中N为大于或等于3的正整数。例如，天线阵列中的天线单元为6个，将其中任两个天线单元组合，当接收目标发送的一个信号时一共可产生15个入射角，在一些实施例中，仅确定其中3个入射角并确定目标的方向，而在本实施例中确定全部15个入射角，根据15个入射角对应的第一权重确定目标的方向。
可选的，根据各所述入射角和各所述入射角对应的第一权重确定所述目标的方向之前，还包括：确定各所述入射角对应的第二权重，其中，当所述入射角相对的两个所述天线单元的间距属于第一间距区间时，所述入射角对应的第二权重属于第一区间；所述根据各所述入射角和各所述入射角对应的第一权重确定所述目标的方向，具体包括根据各所述入射角、各所述入射角对应的第一权重和各所述入射角对应的第二权重确定所述目标的方向。
其中，所述入射角对应的第二权重与所述入射角相对的所述天线单元的间距有关。例如，参考图3，入射角θ1相对的第一天线单元1011和第二天线单元1012之间的间距为d1，入射角θ2相对的第一天线单元1011和第三天线单元1013之间的间距为d2，入射角θ1对应的的第二权重与间距d1有关，入射角θ2对应的第二权重与间距d2有关。
可选的，所述入射角相对的两个所述天线单元的间距不属于第一间距区间时，所述入射角对应的第二权重属于第二区间，所述第一区间的任意值大于所述第二区间的全部值。例如，间距d1属于第一间距区间
Figure BDA0001879616150000101
入射角θ1对应的第二权重属于第一区间[0.8，1]，间距d2不属于第一间距区间
Figure BDA0001879616150000102
入射角θ2对应的第二权重属于第二区间[0，0.2]。其中λ为通信半波长。
可选的，所述第一间距区间为通信半波长的0.8倍至1倍，即间
Figure BDA0001879616150000103
由于根据相位差法测量目标的方向时，当天线单元之间的间距过大(例如超过1个半波长)时，相位会发生翻转从而产生误差并且需要更多的计算量来处理误差，当天线单元之间的间距过小时，接收目标信号的相位差较大时，难以确定入射角。
例如，入射角θ1对应的第一权重的值为K11，对应的第二权重的值为K12，入射角θ2对应的第一权重的值为K21，对应的第二权重的值为K22，分别处理有：θ1对应的最终权重值为K11×K12，θ2对应的最终权重值为K21×K22。例如，存在k个入射角时，分别根据各入射角对应的第一权重和第二权重，分别计算k个入射角的最终权重值，并根据k个入射角的最终权重值确定目标的方向。
这样，根据各所述入射角、各所述入射角对应的第一权重和各所述入射角对应的第二权重确定所述目标的方向，进一步提高对目标测向时的测向精度。
可选的，确定所述入射角对应的第二权重可以在确定所述入射角对应的第一权重之前，也可以在确所述入射角对应的第二权重之后。具体的，确定所述入射角对应的第二权重可以在确定所述入射角对应的第一权重之前，包括在步骤S101中的确定目标发送的信号相对于天线阵列的多个入射角之前确定所述第二权重，或，在步骤S101中的确定目标发送的信号相对于天线阵列的多个入射角之后确定所述第二权重。
例如，参考图4，在一个实施例中，所述测向方法包括：
S401、确定入射角对应的第二权重；其中，所述入射角为目标发送的信号相对于天线阵列中两个天线单元连线的垂线的夹角；当所述入射角相对的两个所述天线单元的间距属于第一间距区间时，所述入射角对应的第二权重属于第一区间；
步骤S401中，根据所述间距确定入射角对应的第二权重，可以是在目标向天线阵列发送信号之前，也可以在目标发送信号之后。例如，在目标发送信号之前，根据天线阵列中两个天线单元之间的间距确定相对于所述两个天线单元的入射角的第二权重，并将已确定的各所述第二权重预存在测向装置本地或测向解算服务器上。其中，第二权重的值最小可以取零。
S402、确定所述目标发送的所述信号相对于天线阵列的多个所述入射角；
步骤S402中，目标向测向装置中的天线阵列发送信号，天线阵列接收目标发送的信号之后，测向装置(或测向解算服务器)确定接收信号时的多个入射角的值，或者，确定用于表征多个入射角的多个相位差或多个相位值。
S403、根据各所述入射角、各所述入射角对应的第一权重和各所述入射角对应的第二权重确定所述目标的方向，其中，所述入射角对应的第一权重与所述入射角的绝对值负相关。
步骤S403中，例如，入射角θ1对应的第一权重的值为K11，对应的第二权重的值为K12，入射角θ2对应的第一权重的值为K21，对应的第二权重的值为K22...入射角θm对应的第一权重的值为Km1，对应的第二权重的值为Km2，分别确定最终权重值有：K11×K12、K21×K22...Km1×Km2，从而确定目标的方向。其中，第一权重的值最小可以取零。
本实施例中的相关实现可参见前述实施例的介绍，在此不再赘述。
可选的，所述入射角对应的第一权重与所述入射角的绝对值负相关，具体包括：当所述入射角的绝对值不属于第一角度区间时，所述入射角对应的第一权重为零；所述入射角相对的两个所述天线单元的间距不属于第一间距区间时，所述入射角对应的第二权重属于第二区间，具体包括：当所述入射角相对的两个所述天线单元的间距不属于第一间距区间时，所述入射角对应的第二权重为零；所述根据各所述入射角、各所述入射角对应的第一权重和各所述入射角对应的第二权重确定所述目标的方向，具体包括：从各所述入射角中筛选出所述入射角对应的第一权重或所述入射角对应的第二权重不为零的可信入射角；对各所述可信入射角的进行卡尔曼滤波处理，确定所述目标的方向。
例如，当入射角的绝对值属于[0°，60°]区间时，该入射角对应(或表征该入射角的相位差)的第一权重为1；当入射角的绝对值属于(60°，90°]区间时，该入射角(或表征该入射角的相位差)的第一权重值为零。其中，入射角的绝对值可以是历史时刻的绝对值和/或当前时刻的绝对值。
例如，当入射角相对的两个天线单元的间距属于第一间距区间
Figure BDA0001879616150000121
时，该入射角对应的第二权重为1；当所述间距不属于第一间距区间
Figure BDA0001879616150000122
时，该入射角对应的第二权重为零，其中λ为通信半波长。
例如，在一个具体实施例中，天线阵列接收信号产生6个入射角(分别为IN1、IN2、IN3...IN6)，分别确定入射角IN1、IN2...IN6对应的第一权重、第二权重是否为零值，确定出仅有入射角IN3对应的第一权重为零时，则舍弃入射角IN3，筛选保留其他五个入射角IN1、IN2、IN4、IN5、IN6作为可信入射角，进行卡尔曼处理，确定目标的方向。
这样，提高卡尔曼滤波的平滑性的同时进一步提高了测向精度。
可选的，对各所述可信入射角进行卡尔曼滤波处理，确定所述目标的方向，具体包括：
所述可信入射角包括：θ1、θ2、θ3...θm；其中，在k时刻，所述可信入射角包括：θ1k、θ2k、θ3k...θmk；
对各所述可信入射角进行扩展的卡尔曼滤波处理；其中，所述扩展的卡尔曼滤波处理中的状态转移方程为
Figure BDA0001879616150000131
其中，
Figure BDA0001879616150000132
为k时刻指向所述目标的方向的单位向量的状态预测值，
Figure BDA0001879616150000133
为k-1时刻指向所述目标的方向的单位向量的状态最优估计值；其中，所述扩展的卡尔曼滤波处理中的量测方程为zk＝h(xk)+vk，
其中
Figure BDA0001879616150000134
vk为量测噪声，rk为在所述k时刻指向所述目标的方向的单位向量，所述
Figure BDA0001879616150000135
其中，所述l1、l2、l3...lm分别为所述可信入射角相对的两个所述天线单元连线方向的单位向量。
具体的，扩展的卡尔曼滤波处理中的方程和计算过程如下：
xk＝f(xk-1,uk)+wk...(1)；
zk＝h(xk)+vk...(2)；
Figure BDA0001879616150000136
Figure BDA0001879616150000137
Figure BDA0001879616150000141
Figure BDA0001879616150000142
Pk′←(I-GkHk)Pk...(7)；
上述式(1)为状态方程，xk为k时刻的状态值，uk为k时刻控制量的值，wk为k时刻的过程噪声；式(2)为量测方程，zk为k时刻的测量值，vk为k时刻的量测噪声；式(3)为状态转移方程，根据k-1时刻的状态最优估计值
Figure BDA0001879616150000143
计算k时刻的状态预测值
Figure BDA0001879616150000144
式(4)中P为协方差，表示状态方程中各状态量的相关性，根据k-1时刻协方差P的最优估计值Pk-1′计算k时刻的协方差P的预测值Pk，Q为过程噪声协方差，Q与wk有关，F为f(x,u)的雅克比矩阵；式(5)中的G为卡尔曼增益，R为量测噪声协方差，R与vk有关，Hk为h(x)的雅克比矩阵，在k时刻的卡尔曼增益Gk根据k时刻的Pk确定，其中k时刻的协方差P的预测值Pk根据式(4)确定；式(6)和式(7)是在根据式(1)至式(5)确定k时刻的协方差P的预测值Pk和卡尔曼增益Gk后，对k时刻的状态预测值
Figure BDA0001879616150000145
和k时刻的协方差P的预测值Pk进行修正，得到k时刻的状态最优估计值
Figure BDA0001879616150000146
和k时刻的协方差P最优估计值Pk′，k时刻的最优估计值
Figure BDA0001879616150000147
用于k+1时刻的状态预测值
Figure BDA0001879616150000148
和协方差P的预测值Pk+1的计算；其中式(6)中的Zk为k时刻从测量装置中量测得到的测量值。
例如，在一个实施例中，以测量装置中包括三个天线单元为例，设目标处无控制量输入且目标在k-1时刻到k时刻之间的方向保持不变，即uk为零，目标当前时刻(即k时刻)的状态预测值等于上一时刻(即k-1时刻)的状态最优估计值，根据上述式(1)和式(3)，有：xk＝xk-1+wk(8)，
Figure BDA0001879616150000149
式(8)中，xk为在k时刻指向目标方向的单位向量。状态方程中的f(x,u)的雅克比矩阵F＝I，即上式(4)中Fk＝Fk-1＝I，则可通过上一时刻的Pk-1′确定当前时刻的Pk。参考图5，天线阵列包括第一天线单元1011(编号1011)、第二天线单元1012(编号1012)和第三天线1013(编号1013)，设上述式(2)具体中的h(xk)如下：
Figure BDA0001879616150000151
式(10)中，设rk为k时刻指向目标方向的单位向量，rk＝[ak,bk,ck]，ak 2+bk 2+ck 2＝1，rk与图5中目标发送的信号的入射方向(即图5中互相平行的P1、P2、P3)方向相反，图5中，信号的入射角有θ1、θ2和θ3，则在k时刻有θ1k、θ2k和θ3k。l1、l2、l3分别在入射角相对的两个天线单元连线方向且指向编号较大的天线单元方向的单位向量，l1＝[l11,l12,l13]，l2＝[l21,l22,l23]，l3＝[l31,l32,l33]；求h(xk)的雅克比矩阵Hk，则：
Figure BDA0001879616150000152
式(11)中的rk等于目标方向在当前时刻(即k时刻)的状态预测值
Figure BDA0001879616150000153
根据式(9)有
Figure BDA0001879616150000154
则可确定当前时刻的Hk，从而确定当前时刻的Gk；此时确定Pk和Gk后，测量装置(即测向装置)在当前时刻(k时刻)测量得到的θ1k、θ2k和θ3k，从而有
Figure BDA0001879616150000155
将已计算出的
Figure BDA0001879616150000156
和Gk和式(12)中的Zk代入式(6)可得
Figure BDA0001879616150000157
将已计算出Pk、Hk和Gk代入式(7)可得Pk′。其中θ1k、θ2k和θ3k可以是通过第一权重和第二权重筛选出的可信入射角。
这样，根据上述式(1)(2)...(12)，实现了由目标方向上一时刻状态最优估计值和当前时刻测量得到的多个入射角，确定目标方向当前时刻最优估计值。具体的，wk和vk可根据经验预设为非零值，从而得到Qk-1和R，为了计算简单，可预设目标初始方向x初始为零向量。
在另外一些实施例中，所述可信入射角为m个，则在k时刻，所述可信入射角包括：θ1k、θ2k、θ3k...θmk；
Figure BDA0001879616150000161
在卡尔曼滤波处理或扩展的卡尔曼滤波处理中，可信入射角的数量越多，所得到的最优估计值
Figure BDA0001879616150000162
越接近真实值，即测向精度越高。
具体的，在一些实施例中，测向装置中的天线阵列固定，所述l1、l2、l3...lm向量的方向已知并保持不变。而在另外一些实施例中，测向装置自身运动，天线阵列也在运动，此时可根据测向装置中的姿态传感器获取天线阵列的姿态角，从而确定所述l1、l2、l3...lm向量，并提供给卡尔曼滤波器。
上述实施例提供的测向方法，通过扩展的卡尔曼滤波处理，提高了目标方向数据的连续性，进一步提高测向精度。其中，通过向量和矩阵的方式进行计算处理，相对于计算角度值，运算量更小，处理速度更快，从而可以在一次测向中，接收并处理更高频次的信号，从而更进一步提高测向精度。其中，可信入射角的数量越多，提高测向精度的效果越好。
可选的，所述天线阵列中的所述天线单元具体为2n个，所述入射角的数量为个，其中n为大于或等于2的正整数；其中，(2n-1)个所述天线单元构成多边形阵列，一个所述天线单元设置于所述多边形阵列的中心处，以使得任意两个相邻所述天线单元的连线不平行。
例如，以n＝3为例，参考图6，天线阵列包括六个天线单元，第一天单元601、第二天线单元602、第三天单元603、第四天线单元604、第五天单元605构成五边形阵列，第六天线单元606设置于该五边形阵列的中心。其中，第一天线单元601分别和第二天线单元602、第五天线单元605相邻和第六天线单元606相邻，第一天线单元601与第三天线单元603或第四天线单元604不相邻；其中，第六天线单元606分别与其他五个天线单元相邻；剩余天线单元的相邻关系同理，则该天线阵列中任意两个相邻所述天线单元的连线不平行。例如，尽管第一天线单元601和第三天线单元603的连线与第四天线单元604和第五天线单元605的连线平行，但第一天线单元601和第三天线单元603不相邻。
可参考图5，当两个天线单元的连线不平行，则目标发送的信号相对于天线阵列的多个入射角的值不同，则多个所述入射角对应的第一权重也不同，则根据各所述入射角和各所述入射角对应的第一权重确定所述目标的方向时，不会出现因一个入射角的第一权重为零，导致与该入射角的值相同的其他入射角的第一权重也为零，从而导致测向精度降低。
可参考图7，当通过量测得到的相位差确定目标发送的信号相对于第一天线单元701和第二天线单元702连线的垂线的夹角为80°时，第一权重值为零；则该信号相对于第三天线单元703和第四天线单元704的入射角也为80°，其第一权重值为零，同时该信号相对于第五天线单元705和第六天线单元706的入射角也为80°，其第一权重值也为零；则根据多个入射角的值确定目标方向时精度降低，进一步的，可信入射角的数量较小导致基于卡尔曼滤波处理提高测向精度的效果不佳。
因此，天线阵列中的天线单元数量相同时，当任意两个相邻所述天线单元的连线不平行时，测向精度更高。因此，本发明实施例提供的方案，有效利用天线阵列中的各天线单元，测向精度更高。
考虑确定各所述入射角对应的第二权重时，其中，当所述入射角相对的两个所述天线单元的间距属于第一间距区间时，所述入射角对应的第二权重属于第一区间；那么将一个所述天线单元设置于所述多边形阵列的中心处，使得该设置于中心处的天线单元与其他天线单元的间距相等，从而使得间距属于第一间距区间的天线单元更多，进一步有效利用天线阵列中的各天线单元，提高测向精度。其中，可选的，所述第一间距区间为通信半波长的0.8倍至1倍。
可选的，所述多边形阵列具体为正多边形阵列。例如，参考图6，第一天单元601、第二天线单元602、第三天单元603、第四天线单元604、第五天单元605构成正五边形阵列，入射角相对的两个天线单元连线方向且指向编号较大的天线单元方向的单位向量l1、l2、l3...l6之间的夹角等分，则无论目标位于空间中什么方向，所确定的多个入射角之间的夹角是均匀的，因此，在对360°范围内的目标进行测向时，测向精度更高。
可选的，所述多边形阵列具体为正三边形阵列、正五边形阵列、正七边形阵列或正九边形阵列。
可选的，参考图6，所述天线阵列中的所述天线单元具体为六个，所述多边形阵列具体为正五边形阵列。这样，在满足任意两个相邻所述天线单元的连线不平行时，位于正五边形的边上的两个天线单元之间的间距(例如第一天线单元601和第二天线单元602的间距)与位于中心处的第六天线单元606与其他天线单元的间距(例如第六天线单元606与第一天线单元601的间距)可同时满足第一间距区间(通信半波长的0.8倍至1倍)，这样在不增加天线单元数量的前提下，有效利用各天线单元，并保证可信入射角的数量最大，进一步提高测向精度。
可选的，所述第一权重的取值范围包括零，和/或，所述第二区间的值包括零。当入射角对应的第一权重或第二权重值为零时，舍弃该入射角，不进行卡尔曼滤波处理，以提高卡尔曼滤波的稳定性。
本公开实施例提供的测向方法，仅需一个测向装置，即可实现同时对多个不同方向的目标的高精度测向。其中，具体的，目标发送的信号中携带该目标的标识，不同目标的标识不同。
本公开实施例中的相关实现可参见前述实施例的介绍，在此不再赘述。
基于同一发明构思，如图8所示，本公开实施例还提供一种测向装置80，包括：处理模块801，配置为确定目标发送的信号相对于天线阵列的多个入射角，其中，所述入射角为所述信号相对于所述天线阵列中两个天线单元连线的垂线的夹角；以及配置为根据各所述入射角和各所述入射角对应的第一权重确定所述目标的方向，其中，所述入射角对应的第一权重与所述入射角的绝对值负相关。例如，处理模块801具体可以CPU(中央处理器)、MCU(微控制单元)、ARM(嵌入式处理器)等等。
可选的，参考图8，所述测向装置80，还包括：
天线装置802，包括所述天线阵列8021；其中，所述天线阵列中的所述天线单元为N个，所述入射角的数量为个，其中N为大于或等于3的正整数。
其中，所述天线装置802与所述处理模块801可以集成在一个硬件设备中(例如集成在一个测向基站中)，也可以分别设置于两个分立的硬件设备中并通信连接，例如，天线装置802独立为一个硬件设备设置于测量区域中，而处理模块801具体为设置于非测量区域中的服务器，天线装置802和处理模块801通过WIFI、蓝牙、4G或5G通信连接，传输数据和指令。
可选的，所述测向装置80，其中：所述处理模块801，还配置为在根据各所述入射角和各所述入射角对应的第一权重确定所述目标的方向之前，确定各所述入射角对应的第二权重，其中，当所述入射角相对的两个所述天线单元的间距属于第一间距区间时，所述入射角对应的第二权重属于第一区间；以及，所述处理模块801，具体配置为根据各所述入射角、各所述入射角对应的第一权重和各所述入射角对应的第二权重确定所述目标的方向。
可选的，参考图9，所述测向装置80，其中：
天线装置802，还包括分别与天线阵列8021中各所述天线单元连接的预处理模块8022；其中，所述预处理模块8022配置为确定各所述天线单元接收所述信号的相位，并将所述相位提供给所述处理模块，以使得所述处理模块801确定各所述入射角。其中，可确定接收信号的相位的预处理模块8022具体可以是射频处理模块，该射频处理模块通常由锁相环、混频器、数模转换电路以及其他电子器件组成；处理模块801可根据预处理模块8022确定的多个相位，通过计算相位差从而确定入射角。
可选的，所述测向装置80，其中：所述天线阵列8021中的所述天线单元具体为十字型全向天线。以六个天线单元为例，参考图10，天线阵列8021包括设置在基板上的六个十字型全向天线。进一步参考图11，当天线单元发送和接收电磁波的方向图的中心(图11中的圆圈处)与基板的距离(图11中的h)占天线单元高度(图11中的H)的比例
Figure BDA0001879616150000201
越大，则天线单元组成的天线阵列在接收和发送电磁波时，位于多边形中心处的天线单元(例如图6中的第六天线单元606)的信号被位于多边形的顶点处的天线单元(例如图6中的第一、第二、第三、第四、第五天线单元)遮挡得越少，即图11中的α角越大。十字型全向天线的
Figure BDA0001879616150000202
值较大，因此在多边形天线阵列中，位于中心处的十字型全向天线受遮挡影响小，因此，进一步提高了测向精度。
可选的，所述测向装置80，其中：所述天线阵列8021中的所述天线单元具体为喇叭型全向天线。以六个天线单元为例，参考图12，天线阵列8021包括设置在基板上的六个蝴蝶型全向天线。蝴蝶型天线较窄，因此在多边形天线阵列中，位于中心处的十字型蝴蝶型天线受位于多边形顶点处的蝴蝶型天线遮挡的影响小，因此，进一步提高了测向精度。
可选的，所述测向装置，其中：所述天线阵列中的所述天线单元具体为2n个，所述入射角的数量为个，其中n为大于或等于2的正整数；其中，(2n-1)个所述天线单元构成多边形阵列，一个所述天线单元设置于所述多边形阵列的中心处，以使得任意两个所述天线单元的连线不平行。
可选的，所述测向装置，其中：所述天线阵列中的所述天线单元具体为六个，所述多边形阵列具体为正五边形阵列。参考图6、图10和图12，所述多边形阵列具体为正五边形阵列。
可选的，其中，所述第一间距区间为通信半波长的0.8倍至1倍。例如，当天线单元接收和发送的信号是中心频率为4Ghz的超宽带信号，则通信半波长为3.75厘米左右。
本公开实施例提供的测向装置，仅一个测向装置可实现同时对多个目标的高精度测向。
测向装置的实施例中的相关实现可参见前述测向方法的实施例的介绍，在此不再赘述。
基于同一发明构思，本公开实施例还提供一种超宽带测向***，包括：包括标签1301、基站1302和服务器1303，其中：所述标签1301，配置为向所述基站发送超宽带信号；所述基站1302，包括天线装置和预处理模块；其中，所述天线装置，包括天线阵列；其中所述天线阵列中的所述天线单元为六个，五个所述天线单元构成正五边形阵列，一个所述天线单元设置于所述正五边形阵列的中心处；所述天线装置配置为接收所述超宽带信号；所述预处理模块，配置为确定各所述天线单元接收所述超宽带信号的相位，并将各所述相位提供给所述服务器；所述服务器1303，配置为根据各相位差、各所述相位差对应的第一权重和各所述相位差对应的第二权重确定目标的方向；其中，所述相位差为两个所述相位的差值；所述相位差对应的第一权重与所述相位差的绝对值负相关；当两个所述天线单元的间距属于第一间距区间时，所述两个所述天线单元接收所述超宽带信号的所述相位差对应的第二权重属于第一区间。
可选的，所述服务器1303还被配置通过TOF(飞行时间法)或TDOA(到达时间差法)确定所述目标相对于所述基站1302的距离，从而可根据高精度的方向和距离确定目标的高精度位置信息。
通过本公开实施例提供的超宽带测向***可实现同时对多个目标(即多个标签)的高精度测向、定位。其中，不同标签的标识不同，标签发送的信号中携带该标签对应的标识。
超宽带测向***的实施例中的相关实现可参见前述身份判断方法、身份判断装置的实施例的介绍，在此不再赘述。
在本公开所提供的各个实施例中，应该理解到，所揭露的相关装置、模块和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或功能单元可以集成在一个处理模块或处理单元中，也可以是各个模块或各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上模块或单元集成在一个模块或单元中。上述集成的模块或单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块或单元如果以软件功能模块或软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得计算机处理器执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁盘或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (19)

1.一种测向方法，包括：
确定目标发送的信号相对于天线阵列的多个入射角，其中，所述入射角为所述信号相对于所述天线阵列中两个天线单元连线的垂线的夹角；
根据各所述入射角和各所述入射角对应的第一权重确定所述目标的方向，其中，所述入射角对应的第一权重与所述入射角的绝对值负相关。
2.如权利要求1所述的测向方法，其中，所述入射角对应的第一权重与所述入射角的绝对值负相关，具体包括：
所述入射角对应的第一权重与所述入射角历史时刻的绝对值负相关；和/或，
所述入射角对应的第一权重与所述入射角当前时刻的绝对值负相关。
3.如权利要求2所述的测向方法，其中：
所述天线阵列中的所述天线单元为N个，所述入射角的数量为C2N个，其中N为大于或等于3的正整数。
4.如权利要求3所述的测向方法，根据各所述入射角和各所述入射角对应的第一权重确定所述目标的方向之前，还包括：
确定各所述入射角对应的第二权重，其中，当所述入射角相对的两个所述天线单元的间距属于第一间距区间时，所述入射角对应的第二权重属于第一区间；
所述根据各所述入射角和各所述入射角对应的第一权重确定所述目标的方向，具体包括根据各所述入射角、各所述入射角对应的第一权重和各所述入射角对应的第二权重确定所述目标的方向。
5.如权利要求4所述的测向方法，所述入射角相对的两个所述天线单元的间距不属于第一间距区间时，所述入射角对应的第二权重属于第二区间，所述第一区间的任意值大于所述第二区间的全部值，其中：
所述第一间距区间为通信半波长的0.8倍至1倍。
6.如权利要求4所述的测向方法，其中：
所述入射角对应的第一权重与所述入射角的绝对值负相关，具体包括：当所述入射角的绝对值不属于第一角度区间时，所述入射角对应的第一权重为零；
所述入射角相对的两个所述天线单元的间距不属于第一间距区间时，所述入射角对应的第二权重属于第二区间，具体包括：当所述入射角相对的两个所述天线单元的间距不属于第一间距区间时，所述入射角对应的第二权重为零；
所述根据各所述入射角、各所述入射角对应的第一权重和各所述入射角对应的第二权重确定所述目标的方向，具体包括：从各所述入射角中筛选出所述入射角对应的第一权重或所述入射角对应的第二权重不为零的可信入射角；对各所述可信入射角的进行卡尔曼滤波处理，确定所述目标的方向。
7.如权利要求6所述的测向方法，其中：
所述可信入射角包括：θ1、θ2、θ3...θm；其中，在k时刻，所述信入射角包括：θ1k、θ2k、θ3k...θmk；
所述对各所述可信入射角的进行卡尔曼滤波处理，具体包括：对所述对各所述可信入射角进行扩展的卡尔曼滤波处理；其中，所述扩展的卡尔曼滤波处理中状态转移方程为
Figure FDA0001879616140000021
其中，
Figure FDA0001879616140000022
为k时刻指向所述目标的方向的单位向量的状态预测值，
Figure FDA0001879616140000023
为k-1时刻指向所述目标的方向的单位向量的状态最优估计值；其中，所述扩展的卡尔曼滤波处理中量测方程为zk＝h(xk)+vk，其中
Figure FDA0001879616140000024
vk为量测噪声，rk为在所述k时刻指向所述目标的方向的单位向量，所述
Figure FDA0001879616140000025
其中，所述l1、l2、l3...lm分别为所述可信入射角相对的两个所述天线单元连线方向的单位向量。
8.如权利要求2-7任一所述的测向方法，其中：
所述天线阵列中的所述天线单元具体为2n个，所述入射角的数量为
Figure FDA0001879616140000031
个，其中n为大于或等于2的正整数；其中，(2n-1)个所述天线单元构成多边形阵列，一个所述天线单元设置于所述多边形阵列的中心处，以使得任意两个相邻所述天线单元的连线不平行。
9.如权利要求8所述的测向方法，其中：
所述多边形阵列具体为正多边形阵列。
10.如权利要求1-7任一所述的测向方法，其中：
所述第一权重的取值范围包括零，和/或，所述第二区间的值包括零。
11.一种测向装置，包括：
处理模块，配置为确定目标发送的信号相对于天线阵列的多个入射角，其中，所述入射角为所述信号相对于所述天线阵列中两个天线单元连线的垂线的夹角；以及配置为根据各所述入射角和各所述入射角对应的第一权重确定所述目标的方向，其中，所述入射角对应的第一权重与所述入射角的绝对值负相关。
12.如权利要求11所述的测向装置，还包括：
天线装置，包括所述天线阵列；其中，所述天线阵列中的所述天线单元为N个，所述入射角的数量为
Figure FDA0001879616140000032
个，其中N为大于或等于3的正整数。
13.如权利要求12所述的测向装置，其中：
所述处理模块，还配置为在根据各所述入射角和各所述入射角对应的第一权重确定所述目标的方向之前，确定各所述入射角对应的第二权重，其中，当所述入射角相对的两个所述天线单元的间距属于第一间距区间时，所述入射角对应的第二权重属于第一区间；以及，
所述处理模块，具体配置为根据各所述入射角、各所述入射角对应的第一权重和各所述入射角对应的第二权重确定所述目标的方向。
14.如权利要求12所述的测向装置，其中：
天线装置，还包括分别与各所述天线单元连接的预处理模块；其中，所述预处理模块配置为确定各所述天线单元接收所述信号的相位，并将所述相位提供给所述处理模块，以使得所述处理模块确定各所述入射角。
15.如权利要求12所述的测向装置，其中：
所述天线阵列中的所述天线单元具体为十字型全向天线。
16.如权利要求12-15任一所述的测向装置，其中：
所述天线阵列中的所述天线单元具体为2n个，所述入射角的数量为
Figure FDA0001879616140000041
个，其中n为大于或等于2的正整数；其中，(2n-1)个所述天线单元构成多边形阵列，一个所述天线单元设置于所述多边形阵列的中心处，以使得任意两个相邻所述天线单元的连线不平行。
17.如权利要求16所述的测向装置，其中：
所述天线阵列中的所述天线单元具体为六个，所述多边形阵列具体为正五边形阵列。
18.如权利要求17所述的测向装置，其中：
所述第一间距区间为通信半波长的0.8倍至1倍。
19.一种超宽带测向***，包括标签、基站和服务器，其中：
所述标签，配置为向所述基站发送超宽带信号；
所述基站，包括天线装置和预处理模块；其中，所述天线装置，包括天线阵列；其中所述天线阵列中的所述天线单元为六个，五个所述天线单元构成正五边形阵列，一个所述天线单元设置于所述正五边形阵列的中心处；所述天线装置配置为接收所述超宽带信号；所述预处理模块，配置为确定各所述天线单元接收所述超宽带信号的相位，并将各所述相位提供给所述服务器；
所述服务器，配置为根据各相位差、各所述相位差对应的第一权重和各所述相位差对应的第二权重确定目标的方向；其中，所述相位差为两个所述相位的差值；所述相位差对应的第一权重与所述相位差的绝对值负相关；当两个所述天线单元的间距属于第一间距区间时，所述两个所述天线单元接收所述超宽带信号的所述相位差对应的第二权重属于第一区间。
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