[发明专利]用于测量蓝牙载波相位和相位差的天线阵列及定位系统

说明书

本发明适用于蓝牙技术领域，提供一种用于测量蓝牙载波相位和相位差的天线阵列，包括一个中心天线和N个外围天线，中心天线的中心位于半径为R的圆心上，N个外围天线的中心对称分布在半径为R的圆上，其中，R＜1/2λ，λ为蓝牙波长；N为大于2的整数。该蓝牙天线阵列中距离最远的两个天线为在同一条直径上的两个外围天线，二者之间距离为2R，由于R＜1/2λ，因此2R小于蓝牙波长，因此该蓝牙天线阵列中的所有天线均能够直接参与对接收信号的角度计算，提高了蓝牙天线阵列定位的精度。

技术领域

本发明属于蓝牙技术领域，尤其涉及一种用于测量蓝牙载波相位和相位差的天线阵列及定位系统。

背景技术

近年来，随着用户需求的增加，无线定位技术受到越来越多的关注，推动了对无线定位技术的研究及测距技术的发展。实现无线定位主要有两大类解决方案：

第一类是由移动站主导的定位技术，单从技术角度讲，这种技术更容易提供比较精确的用户定位信息，它可以利用现有的一些定位系统，例如，在移动站中集成GPS接收机，从而利用现成的GPS信号实现对用户的精确定位。但这类技术需要在移动站上增加新的硬件，这将对移动站的尺寸和成本带来不利的影响。

第二类是由基站主导的定位技术，这种解决方案需要对现存的基站、交换中心作出某种程度的改进，但它可以兼容现有的终端设备。其可选用的具体实现技术主要包括：AOA(Angle of Arrival，到达角度测量)定位技术、测量信号功率的定位技术、测量信号传播时间特性的定位技术。

AOA测量是一种在蜂窝网比较常用的定位技术。这种方法需要在基站采用专门的天线阵列来测量特定信号的来源方向。对于一个基站来讲，AOA测量可以得出特定移动站所在方向，当两个基站同时测量同一移动站所发出的信号时，两个基站各自测量AOA所得的方向直线的焦点就是移动站所在的位置。尽管这种定位方法的原理非常简单，但在实际的应用中存在一些难以克服的缺点：AOA测量要求被测量的移动站与参与测量的所有基站之间，射频信号是视线传输(Line Of Sight：LOS)的，非视线传输(NLOS)将会给AOA测量带来不可预测的误差。即使是在以LOS传输为主的情况下，射频信号的多径效应(multipath effect)依然会干扰AOA的测量。所谓多径效应(multipath effect)是指电磁波经不同路径传播后，各分量场到达接收端时间不同，按各自相位相互叠加而造成干扰，使得原来的信号失真，或者产生错误。比如电磁波沿不同的两条路径传播，而两条路径的长度正好相差半个波长，那么两路信号到达同一个终点时正好波峰与波谷重合，造成相互抵消，电磁波信号消失。

而当前流行的短距离无线通信协议标准主要有蓝牙(IEEE 802.15.1)、ZigBee(IEEE 802.15.4)、Wi-Fi(IEEE 802.11)这三种。从应用的角度来看，蓝牙技术是为取代个人电子设备间的有线连接，蓝牙协议已经发展到Bluetooth4.1版本，具有超低功耗和广泛的手机移动终端产业链支持，用户不需要添置手机外的任何设备就可以进行连接，蓝牙的主要问题是数据速率比较低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种用于测量蓝牙载波相位和相位差的天线阵列及定位系统，具有定位精准度高的特点。

本发明实施例的第一方面提供了一种用于测量蓝牙载波相位和相位差的天线阵列，包括一个中心天线和N个外围天线，所述中心天线的中心位于半径为R的圆心上，N个所述外围天线的中心对称分布在半径为R的圆上，其中，R＜1/2λ，λ为蓝牙波长；N为大于2的整数。

在一种实施方式中，所述N等于8。

在一种实施方式中，相邻的两个所述外围天线的夹角为45°。

在一种实施方式中，所述外围天线包括两个馈入点，所述中心天线包括一个馈入点。

本发明实施例的第二方面提供了一种定位系统，包括至少一个发射端装置和至少一个接收端装置：