到达角度的确定方法、装置、信号接收设备、系统和介质制造方法及图纸

本申请适用于信号处理领域，提供了一种到达角度的确定方法、装置、信号接收设备、系统及存储介质，所述到达角度的确定方法包括：获取参考天线在多个第一采样时刻对载波信号进行采样得到的第一IQ数据，以及每个采样天线依次在多个第二采样时刻中与其对应的第二采样时刻对载波信号进行采样得到的第二IQ数据，根据第一IQ数据计算载波信号的频率偏移值，并利用频率偏移值预估在各个第二采样时刻每个采样天线接收信号的信号值，再根据天线阵列对应的导向矢量，计算出使载波信号对应的空间谱值取得峰值时的相对角度，并将该相对角度作为到达角度。本申请实施例提供的方法能够提高相对角度的准确度，进而提高定位的准确性。进而提高定位的准确性。进而提高定位的准确性。

【技术实现步骤摘要】
到达角度的确定方法、装置、信号接收设备、系统和介质


[0001]本申请属于信号处理领域，尤其涉及一种到达角度的确定方法、装置、信号接收设备、系统和介质。

技术介绍

[0002]定位技术可分为室外定位和室内定位。全球定位系统(Global Positioning System，GPS)、北斗系统(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)等全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)能够为用户提供了定位服务，基本解决了户外精确定位的需求，在我们的日常生活中已经得到了广泛的应用。但是在室内环境中，由于建筑物的遮挡和多径效应等原因，上述定位方式的定位精度大幅降低，难以满足精确定位室内位置的需求。为了满足室内定位的需要，Zigbee、射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)、超宽带、蓝牙、Wi
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Fi、可见光等不同的无线技术被使用。其中，低能耗蓝牙(Bluetooth Low Energy，BLE)技术以其低功耗、低成本、高可用性和高精度而成为应用最广泛的无线技术之一。
[0003]目前已有的一些室内定位方案，可以包含以下几类：基于信号强度(Received Strength of Signal，RSS)的解决方案、基于时间的解决方案以及基于角度的解决方案。
[0004]在基于角度的解决方案中，由于蓝牙5.1标准引入了到达角/发送角(Angle ofArrival，AOA/Angle of Departure，AOD)的特性，支持蓝牙5.1标准的低能耗蓝牙设备能够感知信号发射设备发出的信号的到达/发送方向，即计算出信号接收设备和信号发射设备之间的相对方位或角度，再利用三角测量法或其他方式计算出信号发射设备的位置。AOA/AOD技术极大地提升了室内定位技术的可用性，应用于低功耗蓝牙设备中能够兼具高精度、高并发、低功耗、低成本、高兼容性等特性，为解决物联网精确定位与导航问题奠定了基础。
[0005]目前采用的蓝牙AOA定位方法都是以各个天线采集信号的相位差为基础，需要天线同时采集信号，但实际应用中，天线阵列往往不能同时采集信号，无法计算得到准确的相位差，导致定位的准确性较低。

技术实现思路

[0006]本申请实施例提供了一种到达角度的确定方法、装置、信号接收设备、系统和介质，可以提高定位的准确性。
[0007]本申请实施例第一方面提供了一种到达角度的确定方法，应用于信号接收设备，所述信号接收设备包含天线阵列，所述到达角度的确定方法包括：
[0008]获取所述天线阵列的参考天线在多个第一采样时刻对接收到的信号发射设备发送的载波信号进行采样得到的第一IQ数据，以及所述天线阵列中的每个采样天线依次在其对应的第二采样时刻对接收到的所述信号发射设备发送的所述载波信号进行采样得到的第二IQ数据；
[0009]根据所述第一IQ数据，计算所述载波信号的频率偏移值；
[0010]根据所述频率偏移值和所述第二IQ数据，预估每个所述采样天线在所述多个第二采样时刻中的每个第二采样时刻的信号值；
[0011]确定所述天线阵列对应的导向矢量，所述导向矢量为与相对角度关联的矢量，所述相对角度指所述信号发射设备和所述信号接收设备之间的相对角度；
[0012]将使所述载波信号对应的空间谱值取得峰值时的所述相对角度作为所述信号发射设备和所述信号接收设备之间的到达角度，所述空间谱值为根据所述导向矢量和所述信号值计算得到的数值。
[0013]本申请实施例第二方面提供了一种到达角度的确定装置，配置于信号接收设备，所述信号接收设备包含天线阵列，所述到达角度的确定装置包括：
[0014]获取单元，用于获取所述天线阵列的参考天线在多个第一采样时刻对接收到的信号发射设备发送的载波信号进行采样得到的第一IQ数据，以及所述天线阵列中的每个采样天线依次在多个第二采样时刻中与其对应的第二采样时刻对接收到的所述信号发射设备发送的所述载波信号进行采样得到的第二IQ数据；
[0015]频率偏移计算单元，用于根据所述第一IQ数据，计算所述载波信号的频率偏移值；
[0016]信号值确定单元，用于根据所述频率偏移值和所述第二IQ数据，预估每个所述采样天线在所述多个第二采样时刻中的每个第二采样时刻的信号值；
[0017]导向矢量确定单元，用于确定所述天线阵列对应的导向矢量，所述导向矢量为与相对角度关联的矢量，所述相对角度指所述信号发射设备和所述信号接收设备之间的相对角度；
[0018]到达角度确定单元，用于将使所述载波信号对应的空间谱值取得峰值时的所述相对角度作为所述信号发射设备和所述信号接收设备之间的到达角度，所述空间谱值为根据所述导向矢量和所述信号值计算得到的数值。
[0019]本申请实施例第三方面提供一种信号接收设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
[0020]本申请实施例第四方面提供一种到达角度的确定系统，其特征在于，所述到达角度的确定系统包括信号接收设备和信号发射设备；所述信号发射设备用于发送载波信号；所述信号接收设备用于根据本申请实施例第一方面所述的到达角度的确定方法确定所述信号接收设备和所述信号发射设备之间的到达角度。
[0021]本申请实施例第五方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
[0022]本申请实施例第六方面提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在信号接收设备上运行时，使得信号接收设备执行时实现方法的步骤。
[0023]本申请的实施方式中，通过获取天线阵列的参考天线在多个第一采样时刻对接收到的信号发射设备发送的载波信号进行采样得到的第一IQ数据，以及天线阵列中的每个采样天线依次在多个第二采样时刻中与其对应的第二采样时刻对接收到的信号发射设备发送的载波信号进行采样得到的第二IQ数据，根据第一IQ数据计算载波信号的频率偏移值，并利用频率偏移值预估在各个第二采样时刻每个采样天线接收信号的信号值，再根据天线
阵列对应的导向矢量，计算出使载波信号对应的空间谱值取得峰值时的相对角度，并将该相对角度作为到达角度，一方面，信号接收设备不需要在每个第二采样时刻让所有采样天线同时对载波信号进行采样，而是通过在每个第二采样时刻让一个采样天线对载波信号进行采样，并利用采样到的第二IQ数据预估出未采样的采样天线对应的信号值，因此，避免了在定位时对同一采样时刻所有采样天线采样的同步性要求，可以有效地提高相对角度的准确度，进而提高定位的准确性；另一方面，由于每个第二采样时刻只需让一个采样天线对载波信号进行采样，因此，在每个第二采样时刻，信号接收设备只需要一组IQ数据，而不需要每个采样天线分别对应的多组IQ数据，能够有效地降低需本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种到达角度的确定方法，其特征在于，应用于信号接收设备，所述信号接收设备包含天线阵列，所述到达角度的确定方法包括：获取所述天线阵列的参考天线在多个第一采样时刻对接收到的信号发射设备发送的载波信号进行采样得到的第一IQ数据，以及所述天线阵列中的每个采样天线依次在多个第二采样时刻中与其对应的第二采样时刻对接收到的所述信号发射设备发送的所述载波信号进行采样得到的第二IQ数据；根据所述第一IQ数据，计算所述载波信号的频率偏移值；根据所述频率偏移值和所述第二IQ数据，预估每个所述采样天线在所述多个第二采样时刻中的每个第二采样时刻的信号值；确定所述天线阵列对应的导向矢量，所述导向矢量为与相对角度关联的矢量，所述相对角度指所述信号发射设备和所述信号接收设备之间的相对角度；将使所述载波信号对应的空间谱值取得峰值时的所述相对角度作为所述信号发射设备和所述信号接收设备之间的到达角度，所述空间谱值为根据所述导向矢量和所述信号值计算得到的数值。2.如权利要求1所述的到达角度的确定方法，其特征在于，所述根据所述第一IQ数据，计算所述载波信号的频率偏移值，包括：确定在所述多个第一采样时刻中每个第一采样时刻所述第一IQ数据对应的第一相位值；对所述第一相位值进行正增长排布处理，得到所述多个第一采样时刻中每个第一采样时刻对应的第二相位值，其中，每个第一采样时刻对应的第二相位值大于在其之前的每个第一采样时刻对应的第二相位值；根据所述多个第一采样时刻中每个第一采样时刻对应的第二相位值进行直线拟合，得到直线方程；根据所述直线方程的斜率，计算所述频率偏移值。3.如权利要求2所述的到达角度的确定方法，其特征在于，所述对所述第一相位值进行正增长排布处理，得到所述多个第一采样时刻中每个第一采样时刻对应的第二相位值，包括：将所述多个第一采样时刻中的第一个第一采样时刻对应的第一相位值作为第一个第一采样时刻对应的第二相位值；将所述多个第一采样时刻中的第二个采样时刻作为当前采样时刻，并将所述多个第一采样时刻中的第一个第一采样时刻作为前一个采样时刻；检测第三相位值是否小于或等于第四相位值，其中，第三相位值为当前采样时刻对应的第一相位值，第四相位值为前一个采样时刻对应的第一相位值；若第三相位值小于或等于第四相位值，则将第三相位值和预设值进行累加，并将得到的累加值作为第三相位值，重新检测第三相位值是否小于或等于第四相位值，直至第三相位值大于第四相位值，则将第三相位值作为当前采样时刻对应的第一采样时刻对应的第二相位值，并将当前采样时刻作为前一个采样时刻，将当前采样时刻的下一个第一采样时刻作为当前采样时刻，重新检测第三相位值是否小于或等于第四相位值，直至第三相位值大于第四相位值，并且当前采样时刻不存在下一个第一采样时刻，得到所述多个第一采样时
刻中第一个第一采样时刻以外其余第一采样时刻对应的第二相位值。4.如权利要求1至3任意一项所述的到达角度的确定方法，其特征在于，所述根据所述频率偏移值和所述第二IQ数据，预估每个所述采样天线在所述多个第二采样时刻中的每个第二采样时刻的信号值，包括：确定在所述多个第二采样时刻中由多个所述采样天线进行采样构成的采样循环，其中，在每一个所述采样循环对应的第二采样时刻的总数与所述采样天线的总数相同，并且，每个所述采样天线在一个所述采样循环中不同的第二采样时刻进行采样；根据每个所述采样循环中每个所述采样天线采样得到的所述第二IQ数据，以及所述频率偏移值，计算每个所述采样循环中每个所述采样天...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄严，叶红运，
申请(专利权)人：深圳云里物里科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：