多波束定位方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种多波束定位方法、装置及系统，其中，多波束定位方法包括：在多组对立方向上采用定向天线接收待定位信号点发送的波束信号，并计算多组对立方向的波束信号的场强；计算每组对立方向的波束信号的场强差值，当场强差值大于设定阈值时，将每组对立方向中场强值较大的方向所对应的区域，确定为待定位信号点所在的初始位置区域；将待定位信号点在每组对立方向中所属的初始位置区域的重合区域，确定为待定位信号点的相对位置区域。

【技术实现步骤摘要】
多波束定位方法、装置及系统
本专利技术涉及信号定位领域，具体涉及一种多波束定位方法、装置及系统。
技术介绍
RSSI(ReceivedSignalStrengthIndication)是指接收的信号强度指示，通过接收到的信号强弱测定信号点与接收点的距离，进而根据相应数据进行定位计算的一种定位技术目前，根据接收到的RSSI值，计算信号接收端与信号发射端之间的距离，通常采用如下传统方法计算，即利用信号在空间中的大尺度衰落来进行距离的拟合，从理论和实际测量来说，如果是采用自由空间模型(freespacemodel)，平均的接收信号功率RSSI值随着距离的增加呈对数下降。自由空间模型可以用Friisfreespaceequation来表示：Pr(d)＝PtGtGrλ2(4π)2d2γ]]>其中Gt，Gr表示的是天线的增益，λ是信号的波长，γ是无线环境的衰落因子，接收信号的功率PT(d)是距离d的函数。进一步简化这个模型，将上式进行重写，得到新的公式：Pr(d)dBm＝10log[Pr(d0)0.001W]+10γlog(d0d)]]>其中d≥d0≥df，这里是指的远场距离(由天线的线性尺寸和波长来决定)。然后直接采用RSSI值代入上述公式即可得到信号接收端与信号发射端之间的距离。但是，无线信号在传输过程中，易受外部环境影响(如物体遮挡、多径效应等等)，导致信号场强在大尺度衰落过程中和距离不是成比例，这种基于大尺度衰落(Large-scalefading)来进行距离测算的方式虽然可以计算出信号接收端与信号发射端之间的距离，但是由于信道的随机性以及该考虑的场景是移动物体场景，即通常情况下接收端或发射端有一端是移动的，所以不可避免的小尺度衰落(Small-scalefading)会带来很大的抖动，导致定位不准，同时，传统的自由空间模型对于移动应用场景是不能完全匹配的，基于大尺度衰落Large-scalefading来进行距离测算得到的距离值是不够准确的。图1为现有技术中基于大尺度衰落定位的三角形算法示意图，如图1所示，以三边定位算法为例，分别以已知位置的3个AP为圆心，以待测标签的距离最近参考AP的距离为半径作圆，所得的3个圆的交点为D。设位置节点D(x，y)，已知A、B、C三点的坐标为(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)。根据信号场强可推算出它们到D的距离分别是d1、d2、d3，则D到位置可以通过下列方程中的任意两个进行求解。但是在实际应用中，由于基于外部影响导致的信号场强大尺度衰落来进行距离测算，三个圆交于一点的情况很难存在，这会导致方程无解，无法定位出待测目标的位置。
技术实现思路
为了解决现有基于大尺度衰落进行距离测算得到的距离值不够准确的问题，本专利技术提出了一种多波束定位方法、装置及系统。为了达到上述目的，本专利技术提出了一种多波束定位方法，包括：S100，在多组对立方向上采用定向天线接收待定位信号点发送的波束信号，并计算所述多组对立方向的波束信号的场强；S200，计算每组对立方向的波束信号的场强差值，当所述场强差值大于设定阈值时，将每组对立方向中场强值较大的方向所对应的区域，确定为所述待定位信号点所在的初始位置区域；S300，将所述待定位信号点在所述每组对立方向中所属的初始位置区域的重合区域，确定为所述待定位信号点的相对位置区域。进一步的，所述多组对立方向在空间中平均分布，所述每组对立方向所对应的区域大小相同。进一步的，在相对位置区域中，重新执行步骤S100至步骤S300，对待定位信号点的相对位置区域进行进一步限缩。为了达到上述目的，本专利技术提出了一种多波束定位装置，包括：场强计算模块，用于在多组对立方向上采用定向天线接收待定位信号点发送的波束信号，并计算所述多组对立方向的波束信号的场强；初始位置区域确定模块，用于计算每组对立方向的波束信号的场强差值，当所述场强差值大于设定阈值时，将每组对立方向中场强值较大的方向所对应的区域，确定为所述待定位信号点所在的初始位置区域；相对位置区域计算模块，用于将所述待定位信号点在所述每组对立方向中所属的初始位置区域的重合区域，确定为所述待定位信号点的相对位置区域。进一步的，所述多组对立方向在空间中平均分布，所述每组对立方向所对应的区域大小相同。为了达到上述目的，本专利技术提出了一种多波束定位装置，包括：多组定向天线，通信单元及处理单元；多组定向天线，用于获取信号点广播的多组对立方向的波束信号；通信单元，用于接收多组对立方向的波束信号，并将多组对立方向的波束信号发送至处理单元；处理单元，用于根据多组对立方向的波束信号，计算多组对立方向的波束信号的场强及信号点的相对位置区域。进一步的，还包括电源单元，用于为处理单元供电。进一步的，还包括主控板，电源单元、处理单元、通信单元安置于主控板上。进一步的，通信单元由一个或者多个通信芯片组成，通信芯片类型包括2.4GHz、蓝牙、WIFI、Zegbee。为了达到上述目的，本专利技术提出了一种多波束定位系统，包括多波束定位装置，多个多波束定位装置采用组网方式确定信号点的位置区域。本专利技术的有益效果在于，通过多波束定位装置可以克服基于大尺度衰落进行测距不准的问题，并且该实现方法简单，多个多波束定位装置可通过组网方式提高区域定位精度，可大量应用于各种场景的室内外定位。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中基于大尺度衰落定位的三角形算法示意图。图2为本专利技术实施例的多波束定位方法的流程图。图3为本专利技术实施例的多波束定位装置的结构框图。图4为本专利技术实施例的多波束定位装置的结构示意图图5为本专利技术另一实施例的多波束定位装置的结构示意图。图6为本专利技术实施例的多波束定位装置的工作原理示意图。图7为本专利技术实施例的使用四波束定位的工作原理示意图。图8为本专利技术实施例的使用四波束定位级联组网的示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域相关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，都属于本专利技术的保护的范围。图2为本专利技术实施例的多波束定位方法的流程图，如图2所示，多波束定位方法包括：S100，在多组对立方向上采用定向天线接收待定位信号点发送的波束信号，并计算多组对立方向的波束信号的场强；S200，计算每组对立方向的波束信号的场强差值，当场强差值大于设定阈值时，将每组对立方向中场强值较大的方向所对应的区域，确定为待定位信号点所在的初始位置区域；S300，将待定位信号点在每组对立方向中所属的初始位置区域的重合区域，确定为待定位信号点的相对位置区域。S100，在多组对立方向上采用定向天线接收待定位信号点发送的波束信号，并计算所述多组对立方向的波束信号的场强。待定位信号点的位置可以是移动的或固定的，其发送的波束信号在全部空间范围内传播。接收点获取本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多波束定位方法，其特征在于，包括：S100，在多组对立方向上采用定向天线接收待定位信号点发送的波束信号，并计算所述多组对立方向的波束信号的场强；S200，计算每组对立方向的波束信号的场强差值，当所述场强差值大于设定阈值时，将每组对立方向中场强值较大的方向所对应的区域，确定为所述待定位信号点所在的初始位置区域；S300，将所述待定位信号点在所述每组对立方向中所属的初始位置区域的重合区域，确定为所述待定位信号点的相对位置区域。

【技术特征摘要】
1.一种多波束定位方法，其特征在于，包括：S100，在多组对立方向上采用定向天线接收待定位信号点发送的波束信号，并计算所述多组对立方向的波束信号的场强；S200，计算每组对立方向的波束信号的场强差值，当所述场强差值大于设定阈值时，将每组对立方向中场强值较大的方向所对应的区域，确定为所述待定位信号点所在的初始位置区域；S300，将所述待定位信号点在所述每组对立方向中所属的初始位置区域的重合区域，确定为所述待定位信号点的相对位置区域。2.根据权利要求1所述的多波束定位方法，其特征在于，所述多组对立方向在空间中平均分布，所述每组对立方向所对应的区域大小相同。3.根据权利要求1所述的多波束定位方法，其特征在于，还包括：在所述相对位置区域中，重新执行步骤S100至步骤S300，对所述待定位信号点的相对位置区域进行进一步限缩。4.一种多波束定位装置，其特征在于，包括：场强计算模块，用于在多组对立方向上采用定向天线接收待定位信号点发送的波束信号，并计算所述多组对立方向的波束信号的场强；初始位置区域确定模块，用于计算每组对立方向的波束信号的场强差值，当所述场强差值大于设定阈值时，将每组对立方向中场强值较大的方向所对应的区域，确定为所述待定位信号点所在的初始位置区域；相对位置区域计算模块，用于将...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜振宇，袁瑞铭，鲁观娜，王晨，钟侃，高舜安，易忠林，丁恒春，徐占河，刘影，李文文，吕言国，赵林，周丽霞，王婷，巨汉基，李亮，樊明延，
申请(专利权)人：国网冀北电力有限公司电力科学研究院，华北电力科学研究院有限责任公司，国家电网公司，北京慧感嘉联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11