CN114915902A - 一种天线切换方法、uwb接收设备、***及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开一种天线切换方法、UWB接收设备、***及存储介质，UWB接收设备包括m个接收通道、m个信道估计模块、一PLL和n条接收天线，该方法包括：利用m个接收通道接收k条当前连接的接收天线的UWB信号获得k个信道估计值；根据预设选取准则，从当前连接的接收天线中选择一主天线，将主天线当前连接的接收通道设置为主通道；通过PLL锁定主通道；维持主通道与主天线连接，针对其它接收通道进行天线切换连接，直至n条接收天线均获得信道估计值；以主天线的信道估计值为参考值，将其它接收天线的信道估计值转换成相对值；以参考值和所有相对值为依据，获得测距信息；简化天线切换流程，减轻基带数据处理负担，提高测距精度。

Description

一种天线切换方法、UWB接收设备、***及存储介质

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种天线切换方法、UWB接收设备、***及存储介质。

背景技术

超宽带无线通信技术(Ultra Wide Band，UWB)是一种无载波通信技术，即不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲(短的能量脉冲序列)传输数据，并通过正交频分调制或直接排序将脉冲扩展到一个频率范围内，所占的频谱范围很宽。基于其所具有的优点，将UWB技术用于定位***中，能够提高定位精确度。在UWB定位***中，UWB接收设备使用多天线接收UWB信号时，可以根据不同接收天线的UWB信号得到相应的信道估计，从而得到不同接收天线之间的到达时间差(Time Difference of Arrival，TDOA)和/或到达角(Angle of Arrival，AOA)信息，进一步根据TDOA和/或AOA信息实现定位。

当UWB接收设备的接收通道数目小于实际的接收天线个数时，通过在不同的不规则的时间戳序列(Scrambled timestamp sequence，STS)时间段使用不同的接收天线接收UWB信号，可以得到不同的接收天线的信道估计。由于不同接收天线的UWB信号的载波相位、信号延迟、信号幅度等并不相同，会得到不同的信道估计，导致PLL也需要重新锁定，PLL输出的频率和相位都会调整，需要基带信号处理器对PLL的输出频率和相位进行额外的处理，即需要基带信号处理器对天线切换做额外的数据处理，增加数据处理负担。

发明内容

本发明实施例公开了一种天线切换方法、UWB接收设备、***及存储介质，用于简化天线切换时的切换流程，减轻基带处理器的数据处理负担，且同时能够提高测距精确度。

本发明实施例第一方面公开了一种天线切换方法，应用于UWB接收设备，所述UWB接收设备至少包括m个接收通道、m个信道估计模块、一锁相环和n条接收天线，所述接收通道与所述信道估计模块一一对应，且所述m个接收通道共用所述锁相环，每条所述接收天线均通过切换开关连接到一个所述接收通道，m为大于或等于2的正整数，n为大于m的正整数，所述方法包括：

利用所述m个接收通道接收k条当前连接的接收天线的UWB信号，以获得k个信道估计值，一条所述当前连接的接收天线对应连接一个所述接收通道，k为大于或等于2且小于或等于m的正整数；

根据预设选取准则，从所述k条当前连接的接收天线中选择一主天线，且将所述主天线当前连接的所述接收通道设置为主通道；

通过所述锁相环锁定所述主通道；

维持所述主通道与所述主天线连接，针对其它接收通道进行天线切换连接并获得相应信道估计值，直至所述n条接收天线均获得对应的信道估计值，所述其它接收通道为所述m个接收通道中除所述主通道之外的接收通道；

以所述主天线的信道估计值为参考值，将除所述主天线之外的接收天线对应的信道估计值转换成相对所述参考值的相对值；

以所述参考值和所有所述相对值为依据，获得测距信息。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述UWB接收设备还包括m个信道估计模块、m个乘法器和估算模块；

所述m个乘法器与所述m个接收通道一一对应连接，所述m个乘法器还与所述m个信道估计模块一一对应连接，所述锁相环PLL与所述m个乘法器分别连接，所述锁相环PLL还分别与所述m个信道估计模块连接。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述利用所述m个接收通道接收至少一条当前连接的接收天线的UWB信号，以获得至少一个信道估计值，包括：

利用所述m个接收通道接收至少一条当前连接的接收天线的UWB信号，并通过对应的所述信道估计模块获得至少一个信道估计值。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，当m＝2、n＝3时，所述m个接收通道包括第一接收通道和第二接收通道，所述n条接收天线包括第一接收天线、第二接收天线和第三接收天线；

所述利用所述m个接收通道接收k条当前连接的接收天线的UWB信号，以获得k个信道估计值，包括：

利用所述第一接收通道接收所述第一接收天线的UWB信号，获得所述第一接收天线的信道估计值，以及，利用所述第二接收通道接收所述第二接收天线的UWB信号，获得所述第二接收天线的信道估计值；

所述根据预设选取准则，从所述k条当前连接的接收天线中选择一主天线，包括：

根据预设选取准则，从所述第一接收天线和所述第二接收天线中选择一主天线；

所述维持所述主通道与所述主天线连接，针对其它接收通道进行天线切换连接并获得相应信道估计值，直至所述n条接收天线均获得对应的信道估计值，包括：

维持所述主通道与主天线连接，将所述第三接收天线通过对应的切换开关切换至另一个接收通道上，接收到UWB信号并获得所述第三接收天线的信道估计值，当所述主通道为所述第一接收通道时，所述另一个接收通道为所述第二接收通道，当所述主通道为所述第二接收通道时，所述另一个接收通道为所述第一接收通道。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述根据预设选取准则，从所述至少一条当前连接的接收天线中选择一主天线，包括：

根据所述至少一条当前连接的接收天线所接收的UWB信号，获得各自对应的信号质量指标，所述信号质量指标至少包括信噪比SNR、能量估计值；

从所述至少一条当前连接的接收天线中选择信号质量指标最优的接收天线作为主天线。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述以所述参考值和所有所述相对值为依据，获得测距信息，包括：

以所述参考值和所有所述相对值为依据，计算得到至少包括所述接收天线之间的到达时间差TDOA和到达角AOA的测距信息。

本发明实施例二公开了一种UWB接收设备，所述UWB接收设备至少包括m个接收通道、m个信道估计模块、一锁相环和n条接收天线，所述接收通道与所述信道估计模块一一对应，且所述m个接收通道共用所述锁相环，每条所述接收天线均通过切换开关连接到一个所述接收通道，m为大于或等于2的正整数，n为大于m的正整数，所述UWB接收设备包括：

信号接收模块，用于利用所述m个接收通道接收k条当前连接的接收天线的UWB信号，以获得k个信道估计值，一条所述当前连接的接收天线对应连接一个所述接收通道，k为大于或等于2且小于或等于m的正整数；

选择模块，用于根据预设选取准则，从所述k条当前连接的接收天线中选择一主天线，且将所述主天线当前连接的所述接收通道设置为主通道；

锁相模块，用于通过所述锁相环锁定所述主通道；

所述信号接收模块，还用于维持所述主通道与所述主天线连接，针对其它接收通道进行天线切换连接并获得相应信道估计值，直至所述n条接收天线均获得对应的信道估计值，所述其它接收通道为所述m个接收通道中除所述主通道之外的接收通道；

估算模块，用于以所述主天线的信道估计值为参考值，将除所述主天线之外的接收天线对应的信道估计值转换成相对所述参考值的相对值；

所述估算模块，用于以所述参考值和所有所述相对值为依据，获得测距信息。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，当m＝2、n＝3时，所述m个接收通道包括第一接收通道和第二接收通道，所述n条接收天线包括第一接收天线、第二接收天线和第三接收天线；

所述信号接收模块用于利用所述m个接收通道接收k条当前连接的接收天线的UWB信号，以获得k个信道估计值的方式具体为：

利用所述第一接收通道接收所述第一接收天线的UWB信号，获得所述第一接收天线的信道估计值，以及，利用所述第二接收通道接收所述第二接收天线的UWB信号，获得所述第二接收天线的信道估计值；

所述选择模块用于根据预设选取准则，从所述k条当前连接的接收天线中选择一主天线的方式具体为：

根据预设选取准则，从所述第一接收天线和所述第二接收天线中选择一主天线；

所述信号接收模块用于维持所述主通道与所述主天线连接，针对其它接收通道进行天线切换连接并获得相应信道估计值，直至所述n条接收天线均获得对应的信道估计值的方式具体为：

维持所述主通道与主天线连接，将所述第三接收天线通过对应的切换开关切换至另一个接收通道上，接收到UWB信号并获得所述第三接收天线的信道估计值，当所述主通道为所述第一接收通道时，所述另一个接收通道为所述第二接收通道，当所述主通道为所述第二接收通道时，所述另一个接收通道为所述第一接收通道。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述UWB接收设备还包括m个信道估计模块、m个乘法器和估算模块；

所述m个乘法器与所述m个接收通道一一对应连接，所述m个乘法器还与所述m个信道估计模块一一对应连接，所述锁相环PLL与所述m个乘法器分别连接，所述锁相环PLL还分别与所述m个信道估计模块连接。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述信号接收模块用于利用所述m个接收通道接收至少一条当前连接的接收天线的UWB信号，以获得至少一个信道估计值的方式具体为：

利用所述m个接收通道接收至少一条当前连接的接收天线的UWB信号，并通过对应的所述信道估计模块获得至少一个信道估计值。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述选择模块用于根据预设选取准则，从所述至少一条当前连接的接收天线中选择一主天线，且将所述主天线当前连接的所述接收通道设置为主通道的方式具体为：

根据所述至少一条当前连接的接收天线所接收的UWB信号，获得各自对应的信号质量指标，所述信号质量指标至少包括信噪比SNR、能量估计值；

以及，从所述至少一条当前连接的接收天线中选择信号质量指标最优的接收天线作为主天线。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述估算模块用于以所述参考值和所有所述相对值为依据，获得测距信息，包括：

以所述参考值和所有所述相对值为依据，计算得到至少包括所述接收天线之间的到达时间差TDOA和到达角AOA的测距信息。

本发明实施例第三方面公开了一种天线切换***，可包括：

UWB接收设备和UWB发射设备；

所述UWB接收设备为本发明实施例第二方面公开的所述的UWB接收设备，所述UWB发射设备用于向所述UWB接收设备发射UWB信号。

本发明实施例第四方面公开了一种UWB接收设备，可包括：

存储有可执行程序代码的存储器；

与所述存储器耦合的处理器；

所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行本发明实施例第一方面公开的一种天线切换方法。

本发明实施例第五方面公开一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明实施例第一方面的任意一种方法的步骤。

本发明实施例第六方面公开一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得所述计算机执行第一方面的任意一种方法的部分或全部步骤。

本发明实施例第七方面公开一种应用发布平台，所述应用发布平台用于发布计算机程序产品，其中，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得所述计算机执行第一方面的任意一种方法的部分或全部步骤。

与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：

在本发明实施例中，UWB接收设备至少包括m个接收通道、一锁相环和n条接收天线，m个信道估计模块、接收通道与信道估计模块一一对应，且m个接收通道共用锁相环，每条接收天线均通过切换开关连接到一个接收通道，m为大于或等于2的正整数，n为大于m的正整数，利用m个接收通道接收k条当前连接的接收天线的UWB信号，从而获得该k条当前连接的接收天线分别对应的信道估计值，根据预设选取准则，从k条当前连接的接收天线中选择一主天线，将该主天线当前连接的接收通道设置为主通道，然后通过锁相环锁定主通道，维持主天线与主通道的连接，针对其它接收通道进行天线切换连接并获得相应信道估计值，直至n条接收天线均获得对应的信道估计值，其中，其它接收通道为m个接收通道中的除主通道之外的接收通道，最后以主天线的信道估计值为参考值，将除主天线之外的接收天线对应的信道估计值转换成相对该参考值的相对值，根据参考值和所有相对值为依据，准确获取测距信息；可见，实施本发明实施例，通过选择主天线和主通道，利用锁相环锁定主通道，维持主天线和主通道连接后，使得其它接收天线接收到的信号能够相对主天线具有一定角度的偏移，能够直接利用信道估计值进行测距，提高测距精确度，同时，不用在每次切换天线时，对相位进行重新锁定，能够减少基带信号处理器对天线切换做额外的数据处理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的天线切换***的应用示意图；

图2为本发明实施例公开的UWB接收设备的结构示意图；

图3为本发明实施例二公开的UWB接收设备的结构示意图；

图4为本发明实施例一公开的天线切换方法的流程示意图；

图5为本发明实施例公开的UWB帧结构示意图；

图6为本发明实施例二公开的天线切换方法的流程示意图；

图7为本发明实施例一公开的UWB接收设备的结构示意图；

图8为本发明实施例二公开的UWB接收设备的结构示意图；

图9为本发明实施例公开的天线切换***的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”及“第四”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例公开了一种天线切换方法、UWB接收设备、***及存储介质，用于简化天线切换时的切换流程，减轻基带处理器的数据处理负担，及提高测距精确度。

请参阅图1和图2，图1为本发明实施例公开的天线切换***的应用示意图，图2为本发明实施例一公开的UWB接收设备的结构示意图；在图1和图2中，天线切换***包括UWB发射设备(UWB发射机)和UWB接收设备(UWB接收机)，UWB发射设备有至少1条发射天线。在实施测距过程中，UWB发射设备发射UWB信号，UWB接收设备设置3条接收天线和2个接收通道，3条接收天线分别为天线1、天线2和天线3，2个接收通道分别为通道Rx1和Rx2，并在接收天线和接收通道之间设置有2个切换开关，分别为开关1和开关2，UWB接收设备可以通过2个切换开关为接收通道选择任意的接收天线。由于接收天线数目大于接收通道数目，在一个测距帧的接收过程中可以切换天线，以同时完成多接收天线的测距测量。

需要说明的是，通道Rx1可以通过开关1选择任意一条接收天线，说明的是其具备任意选择接收天线，但在接收测距帧的过程中，不需要每一个接收通道都连接所有的接收天线。

进一步的，请参阅图3，图3为本发明实施例二公开的UWB接收设备的结构示意图，图3所示的UWB接收设备是在图2所示的UWB接收设备的基础上进一步优化得到的UWB接收设备，在图3中，UWB接收设备还进一步包括2个信道估计模块、2个乘法器、一锁相环PLL和估算模块，其中，通道Rx1通过乘法器1连接至信道估计模块1，通道Rx2通过乘法器2连接至信道估计块2，锁相环PLL分别连接乘法器1和乘法器2，用于向乘法器提供时钟信号。其中，经通道Rx1和乘法器1采集到相应接收天线的UWB信号，信道估计模块1根据UWB完成对对应的接收天线的信道估计，获得相应的信道估计值，将信道估计值提供给锁相环PLL，同时还将UWB信号和信道估计值发送给估算模块；经通道Rx2和乘法器2采集到相应接收天线的UWB信号，信道估计模块2根据UWB完成对对应的接收天线的信道估计，获得相应的信道估计值，将信道估计值提供给锁相环PLL，同时还将UWB信号和信道估计值发送给估算模块。

在图3中，信道估计模块1和信道估计模块2与锁相环PLL连接，信道估计模块1和信道估计模块2将计算得到的信道估计值发送给锁相环PLL，由锁相环PLL实现锁定，以实现信号对齐。

下面将结合具体实施例，对本发明技术方案进行详细介绍。

请参阅图4，图4为本发明实施例一公开的天线切换方法的流程示意图；如图4所示，UWB接收设备至少包括m个接收通道、m个信道估计模块、一锁相环和n条接收天线，接收通道与信道估计模块一一对应，m个接收通道共用锁相环，每条接收天线均通过切换开关连接到一个接收通道，m为大于或等于2的正整数，n为大于m的正整数，该天线切换方法可包括：

401、利用m个接收通道接收k条当前连接的接收天线的UWB信号，以获得k个信道估计值，一条当前连接的接收天线对应连接一个接收通道。

本发明实施例应用于图1所示的天线切换***的UWB接收设备，在测距过程中，UWB发射设备发射UWB信号，UWB接收设备通过多条接收天线接收UWB信号，进行每条接收天线的信道估计，根据信道估计完成测距。

在本发明实施例中，接收通道的数量少于接收天线的数量，接收通道的数量大于或等于2，即m为大于或等于2的正整数，n为大于m的正整数。通过多次天线切换，使得每一条接收天线都能够利用接收通道接收到一次UWB信号，因此，在UWB接收设备的接收通道与接收天线的当前连接中，可以有k条接收天线与该m个接收通道中的k个接收通道一一对应连接，利用接收通道接收到UWB信号，也就是说，步骤401中的k条当前连接的接收天线的数量可以大于或等于2，且小于或等于m。

可选的，结合图2和图3，本发明实施例通过锁相环PLL提供时钟信号，接收通道基于所提供的时钟信号完成UWB信号的接收。

可选的，接收到的UWB信号发送给信道估计模块，由信道估计模块根据UWB信号进行信道估计，获得信道估计值。

402、根据预设选取准则，从k条当前连接的接收天线中选择一主天线，且将主天线当前连接的接收通道设置为主通道。

可选的，根据预设选取准则，从k条当前连接的接收天线中选择一主天线可以包括：

根据k条当前连接的接收天线所接收的UWB信号，获得各自对应的信号质量指标，该信号质量指标至少包括信噪比SNR、能量估计值；

从k条当前连接的接收天线中选择信号质量指标最优的接收天线作为主天线。

比如，从中选择能量估计值较高的接收天线作为主天线，从而提高各个接收天线的信道估计的准确率，从而提高最后的测距准确率。

可选的，结合图3，UWB信号会发送给信道估计模块，信道估计模块根据UWB信号计算得到信道估计值，然后，将信道估计值和UWB信号发送给估算模块，估算模块可以根据UWB信号获得信号质量指标，然后根据信号质量指标来选择出对应的主天线，在信道估计模块向锁相环PLL反馈信道估计值时，同时指示锁相环PLL进行主天线对应的主通道的锁定，从而实现对主天线的锁定，能够使得其它接收天线的信号与主天线对齐，其它接收天线就可以获得相对的角度偏移和采样点偏移，从而可以根据所有接收天线的信道估计值进行测距计算，准确率较高。

请参阅图5，图5为本发明实施例公开的UWB帧结构示意图；如图5所示，UWB帧结构包括前导码preamble、SFD、空闲时间段GAP、已知测距序列STS segment、PHR(PHY头)和有效载荷Payload。可选的，可以在接收测距帧的前导码时，实现步骤401-402。

403、通过锁相环锁定主通道。

在经过步骤402选择出主天线后，通过锁相环PLL锁定主天线对应的主通道，使得当前环路的信号与主天线的信号对齐，那么在后续切换天线时，主天线的信道估计前后是一致的，其它接收天线以主天线为参考，就能获得可以参考的角度偏移和采样点偏移，简化测距复杂度，提高测距效率和准确率。

404、维持主通道与主天线连接，针对其它接收通道进行天线切换连接并获得相应信道估计值，直至n条接收天线均获得对应的信道估计值，其它接收通道为m个接收通道中除主通道之外的接收通道。

由于锁相环PLL是保持锁定主天线的主通道，主天线与主通道的连接维持不变，那么将通过切换天线连接到其它接收通道上，直至通过至少一次的天线切换，使得n条接收天线都能接收到UWB信号，获得各自相应的信道估计值。

需要说明的是，在步骤401的当前连接中，可以是k条当前连接的接收天线连接到接收通道上，此时，完成了k条当前连接的接收天线的UWB信号接收，剩余接收天线(未接收到UWB信号的天线)数量为n条总数量减去上述k条，针对剩余的接收天线，在维持主天线与主通道的连接基础上，后续可以通过切换天线连接到其它接收通道上。每次天线切换时，至少可以切换剩余接收天线中的至少一条连接至其它接收通道上，最多可以切换(m-1)条剩余接收天线至其它接收通道上，此时，剩余接收天线与其它接收通道一一对应连接。

在步骤403中经锁相环PLL锁定主天线后，使得主天线保持连接主通道，通过步骤404，在锁定了主天线的情况下，经过至少一次的天线切换，使得n条接收天线都能接收到UWB信号，获得对应的信道估计值，不用多次重新锁定，能够减少天线的基带处理器在天线切换这块的数据处理负担。

可选的，结合图5所示的UWB结构，可以在测距数据块中的任意时间点切换天线连接，比如在空闲时间段GAP进行天线切换，也可以在已知测距序列STS segment进行天线切换等，天线切换的次数可以根据UWB接收设备的接收天线和接收通道的数量来决定，示例性的，当接收天线为3条，接收通道为2个，可以只进行一次天线切换就可以完成信道估计。

405、以主天线的信道估计值为参考值，将除主天线之外的接收天线对应的信道估计值转换成相对参考值的相对值。

在步骤405中，由于主天线在天线切换过程中保持锁定，相位保持不变，其它接收天线的信道估计值就可以以其作为参考值进行转换，获得相应的相对值，来提高测距效率和准确率。

406、以参考值和所有相对值为依据，获得测距信息。

可选的，以参考值和所有相对值为依据，计算得到至少包括接收天线之间的到达时间差TDOA和到达角AOA的测距信息，即测距信息包括TDOA、AOA中的至少一种。

可选的，由如图3所示的估算模块完成步骤405和406中的计算。

可见，通过实施上述实施例，UWB接收设备至少包括m个接收通道、一锁相环PLL和n条接收天线，该m个接收通道共用锁相环PLL，m为大于或等于2的正整数，n为大于m的正整数，利用m个接收通道接收k条当前连接的接收天线的UWB信号，从而获得该k条当前连接的接收天线分别对应的信道估计值，根据预设选取准则，从k条当前连接的接收天线中选择一主天线，将该主天线当前连接的接收通道设置为主通道，然后通过锁相环PLL锁定主通道，维持主天线与主通道的连接，针对其它接收通道进行天线切换连接并获得相应信道估计值，直至n条接收天线均获得对应的信道估计值，其中，其它接收通道为m个接收通道中的除主通道之外的接收通道，最后以主天线的信道估计值为参考值，将除主天线之外的接收天线对应的信道估计值转换成相对该参考值的相对值，根据参考值和所有相对值为依据，准确获取测距信息；可见，实施本发明实施例，通过选择主天线和主通道，利用锁相环PLL锁定主通道，维持主天线和主通道连接后，使得其它接收天线接收到的信号能够相对主天线具有一定角度的偏移，能够直接利用信道估计值进行测距，提高测距精确度，同时，不用在每次切换天线时，对相位进行重新锁定，能够减少基带信号处理器对天线切换做额外的数据处理。

请参阅图6，图6为本发明实施例二公开的天线切换方法的流程示意图；如图6所示，UWB接收设备至少包括m个接收通道和n条接收天线，m为大于或等于2的正整数，n为大于m的正整数，当m＝2、n＝3时，该m个接收通道包括第一接收通道和第二接收通道，该n条接收天线包括第一接收天线、第二接收天线和第三接收天线，该天线切换方法可包括：

601、在接收UWB测距帧的前导码时，利用第一接收通道接收第一接收天线的UWB信号，获得第一接收天线的信道估计值，以及，利用第二接收通道接收第二接收天线的UWB信号，获得第二接收天线的信道估计值。

其中，UWB接收设备包括2个接收通道和3条接收天线，接收天线和接收通道的初始连接为：第一接收通道连接第一接收天线，第二接收通道连接第二接收天线。示例性的，如图2所示，初始连接中，通道Rx1通过开关1连接天线1，通道Rx2通过开关2连接天线2。

步骤601可以是在接收UWB测距帧的前导码时实现。

602、根据预设选取准则从第一接收天线和第二接收天线中选择一主天线，该主天线当前连接的接收通道为主通道。

可选的，根据预设选取准则从第一接收天线和第二接收天线中选择一主天线包括：

根据第一接收天线接收的UWB信号和第二接收天线接收的UWB信号，获得各自对应的信号质量指标，该信号质量指标至少包括信噪比SNR、能量估计值等，然后从第一接收天线和第二接收天线中选择信号质量指标最优的接收天线作为主天线。当主天线为第一接收天线时，第一接收通道为主通道，当主天线为第二接收天线时，第二接收通道为主通道。

603、通过锁相环PLL锁定主天线对应的主通道。

604、在测距帧的天线切换点时，保持主天线与主通道的连接，将第三接收天线通过对应的切换开关切换至另一个接收通道上，接收到UWB信号并获得第三接收天线的信道估计值，当主通道为第一接收通道时，另一个接收通道为第二接收通道，当主通道为第二接收通道时，另一个接收通道为第一接收通道。

天线切换点为用于进行天线切换连接的时间点。

其中，在选择第一接收天线作为主天线后，那么第一接收天线对应连接的第一接收通道为主通道，在该切换中，使用第二接收通道去接收其它接收天线的信号，即通过第二接收通道接收第三接收天线的UWB信号，获得第三接收天线的信道估计值；在选择第二接收天线作为主天线后，在切换中，切换第一接收通道连接第三接收天线，获得第三接收天线的UWB信号，从而获得第三接收天线的信道估计值。

605、以主天线的信道估计值为参考值，将除主天线之外的接收天线对应的信道估计值转换成相对参考值的相对值。

606、以参考值和所有相对值为依据，获得测距信息。

该测距信息包括TDOA、AOA中的至少一种。

在上述实施例中，能够通过锁定一个主天线，然后以主天线作为参考，获得其他接收天线相对于该主天线的信道估计值，从而基于同一个标准进行测距计算，获得各接收天线之间的TDOA和/或AOA，简化天线切换流程，减轻基带处理器的数据处理负担，还能有效提高定位精确度。

请参阅图7，图7为本发明实施例一公开的UWB接收设备的结构示意图；如图7所示，UWB接收设备至少包括m个接收通道、m个信道估计模块、一锁相环和n条接收天线，接收通道与信道估计模块一一对应，m个接收通道共用锁相环，每条接收天线均通过切换开关连接到一个接收通道，m为大于或等于2的正整数，n为大于m的正整数，该UWB接收设备可包括：

信号接收模块710，用于利用m个接收通道接收k条当前连接的接收天线的UWB信号，以获得k个信道估计值，一条当前连接的接收天线对应连接一个接收通道，k为大于或等于2且小于或等于m的正整数；

选择模块720，用于根据预设选取准则，从k条当前连接的接收天线中选择一主天线，且将主天线当前连接的接收通道设置为主通道；

锁相模块730，用于通过锁相环锁定主通道；

上述信号接收模块710，还用于维持主通道与主天线连接，针对其它接收通道进行天线切换连接并获得相应信道估计值，直至n条接收天线均获得对应的信道估计值，其它接收通道为m个接收通道中除主通道之外的接收通道；

估算模块740，用于以主天线的信道估计值为参考值，将除主天线之外的接收天线对应的信道估计值转换成相对参考值的相对值；

上述估算模块740，还用于以参考值和所有相对值为依据，获得测距信息。

通过实施上述UWB接收设备，用于简化天线切换时的切换流程，减轻基带处理器的数据处理负担，及提高测距精确度。

可选的，至少一条当前连接的接收天线的数量为大于或等于1且小于或等于m的正整数。

可选的，UWB接收设备还包括m个信道估计模块、m个乘法器和估算模块；

m个乘法器与m个接收通道一一对应连接，m个乘法器还与m个信道估计模块一一对应连接，锁相环PLL与m个乘法器分别连接，锁相环PLL还分别与m个信道估计模块连接。

可选的，信号接收模块710用于利用m个接收通道接收k条当前连接的接收天线的UWB信号，以获得k个信道估计值的方式具体为：

利用m个接收通道接收k条当前连接的接收天线的UWB信号，并通过对应的信道估计模块获得k个信道估计值。

可选的，选择模块720用于根据预设选取准则，从k条当前连接的接收天线中选择一主天线，且将主天线当前连接的接收通道设置为主通道的方式具体为：

根据k条当前连接的接收天线所接收的UWB信号，获得各自对应的信号质量指标，信号质量指标至少包括信噪比SNR、能量估计值；以及，从k条当前连接的接收天线中选择信号质量指标最优的接收天线作为主天线。

可选的，当m＝2、n＝3时，该m个接收通道包括第一接收通道和第二接收通道，该n条接收天线包括第一接收天线、第二接收天线和第三接收天线，信号接收模块710用于利用m个接收通道接收至少一条当前连接的接收天线的UWB信号，以获得至少一个信道估计值的方式具体为：

在接收UWB测距帧时，利用第一接收通道接收第一接收天线的UWB信号，获得第一接收天线的信道估计值，以及，利用第二接收通道接收第二接收天线的UWB信号，获得第二接收天线的信道估计值；

上述选择模块720用于根据预设选取准则，从k条当前连接的接收天线中选择一主天线，且将主天线当前连接的接收通道设置为主通道的方式具体为：

根据预设选取准则从第一接收天线和第二接收天线中选择一主天线；

上述信号接收模块610还用于维持主通道与主天线连接，针对其它接收通道进行天线切换连接并获得相应信道估计值，直至n条接收天线均获得对应的信道估计值，其它接收通道为m个接收通道中除主通道之外的接收通道的方式具体为：

维持主通道与主天线连接，将第三接收天线通过对应的切换开关切换至另一个接收通道上，接收到UWB信号并获得第三接收天线的信道估计值，当所述主通道为所第一接收通道时，另一个接收通道为第二接收通道，当主通道为第二接收通道时，另一个接收通道为第一接收通道。

请参阅图8，图8为本发明实施例二公开的UWB接收设备的结构示意图；图8所示的UWB接收设备可包括：

存储有可执行程序代码的存储器801；

与存储器801耦合的处理器802；

其中，处理器802调用存储器801中存储的可执行程序代码，执行图4和图6任意一种天线切换方法的部分步骤或者全部步骤。

请参阅图9，图9为本发明实施例公开的天线切换***的结构示意图；如图9所示，该天线切换***可包括：

UWB接收设备910和UWB发射设备920；

该UWB接收设备910可以为图7所示的UWB接收设备，该UWB发射设备920用于向UWB接收设备910发射UWB信号。

本发明实施例还公开一种计算机可读存储介质，其存储计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行图4及图6公开的一种天线切换方法。

本发明实施例还公开一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得所述计算机执行图4及图6公开的任意一种方法的部分或全部步骤。

本发明实施例还公开一种应用发布平台，所述应用发布平台用于发布计算机程序产品，其中，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得所述计算机执行图4及图6公开的任意一种方法的部分或全部步骤。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存储器(Random Access Memory，RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、一次可编程只读存储器(One-time Programmable Read-Only Memory，OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。

以上对本发明实施例公开的一种天线切换方法、UWB接收设备、***及存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (11)

1.一种天线切换方法，其特征在于，应用于UWB接收设备，所述UWB接收设备至少包括m个接收通道、m个信道估计模块、一锁相环和n条接收天线，所述接收通道与所述信道估计模块一一对应，且所述m个信道估计模块共用所述锁相环，每条所述接收天线均通过切换开关连接到一个所述接收通道，m为大于或等于2的正整数，n为大于m的正整数，所述方法包括：

利用所述m个接收通道接收k条当前连接的接收天线的UWB信号，以获得k个信道估计值，一条所述当前连接的接收天线对应连接一个所述接收通道，k为大于或等于2且小于或等于m的正整数；

根据预设选取准则，从所述k条当前连接的接收天线中选择一主天线，且将所述主天线当前连接的所述接收通道设置为主通道；

通过所述锁相环锁定所述主通道；

维持所述主通道与所述主天线连接，针对其它接收通道进行天线切换连接并获得相应信道估计值，直至所述n条接收天线均获得对应的信道估计值，所述其它接收通道为所述m个接收通道中除所述主通道之外的接收通道；

以所述主天线的信道估计值为参考值，将除所述主天线之外的接收天线对应的信道估计值转换成相对所述参考值的相对值；

以所述参考值和所有所述相对值为依据，获得测距信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当m＝2、n＝3时，所述m个接收通道包括第一接收通道和第二接收通道，所述n条接收天线包括第一接收天线、第二接收天线和第三接收天线；

所述利用所述m个接收通道接收k条当前连接的接收天线的UWB信号，以获得k个信道估计值，包括：

利用所述第一接收通道接收所述第一接收天线的UWB信号，获得所述第一接收天线的信道估计值，以及，利用所述第二接收通道接收所述第二接收天线的UWB信号，获得所述第二接收天线的信道估计值；

所述根据预设选取准则，从所述k条当前连接的接收天线中选择一主天线，包括：

根据预设选取准则，从所述第一接收天线和所述第二接收天线中选择一主天线；

所述维持所述主通道与所述主天线连接，针对其它接收通道进行天线切换连接并获得相应信道估计值，直至所述n条接收天线均获得对应的信道估计值，包括：

维持所述主通道与主天线连接，将所述第三接收天线通过对应的切换开关切换至另一个接收通道上，接收到UWB信号并获得所述第三接收天线的信道估计值，当所述主通道为所述第一接收通道时，所述另一个接收通道为所述第二接收通道，当所述主通道为所述第二接收通道时，所述另一个接收通道为所述第一接收通道。

3.根据权利要求1或2任一项所述的方法，其特征在于，所述根据预设选取准则，从所述k条当前连接的接收天线中选择一主天线，包括：

根据所述k条当前连接的接收天线所接收的UWB信号，获得各自对应的信号质量指标，所述信号质量指标至少包括信噪比SNR、能量估计值；

从所述k条当前连接的接收天线中选择信号质量指标最优的接收天线作为主天线。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以所述参考值和所有所述相对值为依据，获得测距信息，包括：

以所述参考值和所有所述相对值为依据，计算得到至少包括所述接收天线之间的到达时间差TDOA和到达角AOA的测距信息。

5.一种UWB接收设备，其特征在于，所述UWB接收设备至少包括m个接收通道、m个信道估计模块、一锁相环和n条接收天线，所述接收通道与所述信道估计模块一一对应，且所述m个接收通道共用所述锁相环，每条所述接收天线均通过切换开关连接到一个所述接收通道，m为大于或等于2的正整数，n为大于m的正整数，所述UWB接收设备包括：

信号接收模块，用于利用所述m个接收通道接收k条当前连接的接收天线的UWB信号，以获得k个信道估计值，一条所述当前连接的接收天线对应连接一个所述接收通道，k为大于或等于2且小于或等于m的正整数；

选择模块，用于根据预设选取准则，从所述k条当前连接的接收天线中选择一主天线，且将所述主天线当前连接的所述接收通道设置为主通道；

锁相模块，用于通过所述锁相环锁定所述主通道；

所述信号接收模块，还用于维持所述主通道与所述主天线连接，针对其它接收通道进行天线切换连接并获得相应信道估计值，直至所述n条接收天线均获得对应的信道估计值，所述其它接收通道为所述m个接收通道中除所述主通道之外的接收通道；

估算模块，用于以所述主天线的信道估计值为参考值，将除所述主天线之外的接收天线对应的信道估计值转换成相对所述参考值的相对值；

所述估算模块，用于以所述参考值和所有所述相对值为依据，获得测距信息。

6.根据权利要求5所述的UWB接收设备，其特征在于，当m＝2、n＝3时，所述m个接收通道包括第一接收通道和第二接收通道，所述n条接收天线包括第一接收天线、第二接收天线和第三接收天线；

所述信号接收模块用于利用所述m个接收通道接收k条当前连接的接收天线的UWB信号，以获得k个信道估计值的方式具体为：

利用所述第一接收通道接收所述第一接收天线的UWB信号，获得所述第一接收天线的信道估计值，以及，利用所述第二接收通道接收所述第二接收天线的UWB信号，获得所述第二接收天线的信道估计值；

所述选择模块用于根据预设选取准则，从所述k条当前连接的接收天线中选择一主天线的方式具体为：

根据预设选取准则，从所述第一接收天线和所述第二接收天线中选择一主天线；

所述信号接收模块用于维持所述主通道与所述主天线连接，针对其它接收通道进行天线切换连接并获得相应信道估计值，直至所述n条接收天线均获得对应的信道估计值的方式具体为：

维持所述主通道与主天线连接，将所述第三接收天线通过对应的切换开关切换至另一个接收通道上，接收到UWB信号并获得所述第三接收天线的信道估计值，当所述主通道为所述第一接收通道时，所述另一个接收通道为所述第二接收通道，当所述主通道为所述第二接收通道时，所述另一个接收通道为所述第一接收通道。

7.根据权利要求5或6所述的UWB接收设备，其特征在于，所述选择模块用于根据预设选取准则，从所述k条当前连接的接收天线中选择一主天线，且将所述主天线当前连接的所述接收通道设置为主通道的方式具体为：

根据所述k条当前连接的接收天线所接收的UWB信号，获得各自对应的信号质量指标，所述信号质量指标至少包括信噪比SNR、能量估计值；以及，从所述k条当前连接的接收天线中选择信号质量指标最优的接收天线作为主天线。

8.根据权利要求5所述的UWB接收设备，其特征在于，所述估算模块用于以所述参考值和所有所述相对值为依据，获得测距信息，包括：

以所述参考值和所有所述相对值为依据，计算得到至少包括所述接收天线之间的到达时间差TDOA和到达角AOA的测距信息。

9.一种天线切换***，其特征在于，包括：

UWB接收设备和UWB发射设备；

所述UWB接收设备为权利要求5-8任意一项所述的UWB接收设备，所述UWB发射设备用于向所述UWB接收设备发射UWB信号。

10.一种UWB接收设备，其特征在于，包括：

存储有可执行程序代码的存储器；

与所述存储器耦合的处理器；

所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行权利要求1-4任一项所述的一种天线切换方法。

11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-4任一项所述方法的步骤。

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