一种基于天线阵列的单基站超宽带无线精确定位方法

：本课题提出了一种基于天线阵列的单基站超宽带无线（UWB）定位方法。系统.通过测量参考基站天线阵列接收到的脉冲信号幅度，结合各天线的波束方向图来精确计算信.号的到达角度，通过测量脉冲从基站到定位标签再发射回来所用的传输时长而获得基站到标.签的距离，从而获得定位标签的精确位置。而现有的使用UWB 技术定位的方法，均采用3 个.以上保持精确时钟同步的参考基站，通过测量定位脉冲到各个基站的时间差计算定位标签位.置。如此，多基站与高精度的时钟同步要求给系统的安装、校准及部署带来非常大的局限。.本课题提出的方法屏蔽了以往参考基站之间高精度同步的要求，显著降低了对系统时钟精度.的要求，降低了成本及系统复杂度，降低了安装于部署的难度，扩大了系统的工作范围，同.时并不牺牲定位精度。本课题的提出基于申请人目前主持承担的863 项目"超宽带无线精确.定位系统的设计与开发"，具有非常扎实的科研基础。

现有的使用UWB 技术定位的方法，均采用3 个以上保持精确时钟同步的参考基站，通过测量定位脉冲到各个基站的时间差计算定位标签位置。如此，多基站与高精度的时钟同步要求给系统的安装、校准及部署带来非常大的局限。本课题提出了一种基于天线阵列的单基站超宽带无线（UWB）定位方法，系统通过测量参考基站天线阵列接收到的脉冲信号幅度，结合各天线的波束方向图来精确计算信号的到达角度，通过测量脉冲从基站到定位标签再发射回来所用的传输时长而获得基站到标签的距离，从而获得定位标签的精确位置。本课题重点对单基站AOA的高精度测量方法、TOA测距算法、基于TOA/AOA机制的定位算法进行理论研究，引入了动态质量控制协议、固定周转时延协议等，开发了一套基于本课题单参考基站的高精度UWB定位方法仿真系统，并进行了实验原理论证，在室内复杂环境下可达到厘米级定位精度。本课题提出的方法屏蔽了以往参考基站之间高精度同步的要求，显著降低了对系统时钟精度的要求，降低了成本及系统复杂度，降低了安装于部署的难度，扩大了系统的工作范围，同时并不牺牲定位精度。