[发明专利]基于AOA和TDOA的室内三维定位方法

说明书

本发明提供了一种基于AOA和TDOA的室内三维定位方法，属于室内定位领域，具体包括按照预定位置设置TDOA基站和AOA基站；待测标签卡发送UWB信号；AOA基站接收到UWB信号，解析数据获得与待测标签卡的距离和Z轴与AOA基站和待测标签卡连线之间的角度；根据角度和距离，计算得到待测标签卡的位置点与AOA基站的高度差；根据高度差计算待测标签卡相对于TDOA基站所在平面XOY的高度；将三维空间中的时间差转为平面XOY上的时间差，并计算待测标签卡到达各TDOA基站的时间；根据TDOA原理和时间得到待测标签卡在XOY平面的二维坐标；根据二维坐标和待测标签卡相对于TDOA基站所在平面XOY的高度得到待测标签卡的空间坐标。通过本申请的处理方案，更加快速准确的传递信息。

技术领域

本发明涉及室内定位领域，具体涉及一种基于AOA和TDOA的室内三维 定位方法。

背景技术

在传统的AOA(Angle Of Arrival，到达角度)和TDOA(Time Difference OfArrival，到达时间差)三维定位，待测标签需同时发射无线射频信号和超声波 信号，基站接收信号后会记录信号到达时间，并根据信号不同速度计算出两点 间的距离。

由于待测标签同时发射两种信号，存在一定的时间差，且超声波信号的速 度的数量级与无线射频信号的速度数量级上差别太大，导致由速度计算距离 时，会不容易区分距离的变化。

发明内容

因此，为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种有效防止不同信号 的速度差异带来的计算误差，可以更加快速准确的传递信息的基于AOA和 TDOA的室内三维定位方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于AOA和TDOA的室内三维定位 方法，包括：按照预定位置设置TDOA基站和AOA基站；待测标签卡发送UWB信号；AOA基站接收到UWB信号，解析数据获得与所述待测标签卡的 距离和Z轴与AOA基站和所述待测标签卡连线之间的角度；根据角度和距离， 计算得到所述待测标签卡的位置点与AOA基站的高度差；根据高度差计算所 述待测标签卡相对于TDOA基站所在平面XOY的高度；将三维空间中的时间 差转为平面XOY上的时间差，并计算所述待测标签卡到达各所述TDOA基站 的时间；根据TDOA原理和时间得到所述待测标签卡在XOY平面的二维坐标； 根据所述二维坐标和所述待测标签卡相对于TDOA基站所在平面XOY的高度 得到所述待测标签卡的空间坐标。

在其中一个实施例中，所述按照预定位置设置TDOA基站和AOA基站包 括：将三个TDOA基站设置在在同一水平面XOY上，AOA基站的双天线构 成的直线平行于Z轴，AOA基站的双天线之间的距离为半个波长。

在其中一个实施例中，所述将三维空间中的时间差转为平面XOY上的时 间差，并计算所述待测标签卡到达各所述TDOA基站的时间，包括：UWB信号 从所述待测标签卡到TDOA基站的时间为Tpa，已知高度h，将其转为时间为 T＝h/c，则平面时间T_p’a可根据T_pa和T计算得到，

与现有技术相比，本发明的优点在于：对标签节点和接收基站都要求采用 UWB信号进行无线传输，不需要考虑不同信号的速度得差异，且只需要通过 AOA获取一个角度信息，降低节点的运行功耗，实现低功耗，可有效防止不 同信号的速度差异带来的计算误差，可以更加快速准确的传递信息。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的一些 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它的附图。

图1是本发明的实施例中基站和标签卡在三维空间内的部署示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。