一种基于相位差的无线测距方法技术

本发明专利技术公开了一种基于相位差的无线测距方法，涉及无线电测距技术领域，包括设备A向设备B发送同步信息；设备A第i次发射频率为ω

【技术实现步骤摘要】
一种基于相位差的无线测距方法


[0001]本专利技术涉及无线电测距
，具体的说，是一种基于相位差的无线测距方法。

技术介绍

[0002]随着无线通信技术和移动互联网的迅速发展，智能设备的广泛应用，对位置信息也提出了更多需求。在宽敞的室外环境下，全球导航卫星系统GNSS能够提供良好的定位服务。然而，在室内、城市楼房区、隧道、地下空间等区域，GNSS信号覆盖不佳，需要使用室内无线定位技术来获得位置信息。无线定位过程中，一般可划分为与距离关联和与距离无关的两种定位算法。在与距离关联的定位算法中，计算出待测终端到各基站的距离尤为重要。常用的距离测量方法有到达时间法（TOA）、到达时间差法（TDOA）、到达角度法（AOA）和到达信号强度法（RSSI），其中TOA方法运算容易，获取数据少，但对时钟同步精准度的要求也非常高；TDOA方法受环境影响程度较低，但对信号质量要求高，能耗大；AOA方法不受基站分布密度的影响，但需获取精确角度，需要增设测量角度的设备；RSSI方法易于操作、硬件成本低，但信号传播受到环境影响最为严重。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于相位差的无线测距方法，采用基于电磁波传输相位差的方法，不需要同步时钟，并且受环境因素较小，能够在原有的收发器架构中实现，不需要额外的硬件设备。
[0004]一种基于相位差的无线测距方法，包括：步骤S1、设备A向设备B发送同步信息，同步信息包括始本机振荡器频率ω1和数控振荡器NCO频率ω
N
；步骤S2、设置参数i=1，执行：步骤S21、设备A第i次发射频率为ω
i
的信号S
TAi
，设备B接收到信号S
TAi
后，将信号S
TAi
与自身的本地振荡信号LO
B
进行混频滤波、ADC采样后再与自身的数控振荡信号NCO
B
进行数字混频和低通滤波，得到基带相位θ
Bi
；设备B发射频率为ω
i+1
的信号S
TBi
，设备A接收到信号S
TBi
后，将信号S
TBi
与自身的本地振荡信号LO
A
进行混频滤波、ADC采样后再与自身的数控振荡信号NCO
A
进行数字混频和低通滤波，得到基带相位θ
Ai
，其中，ω
i+1
=ω
i
+ω
N
；步骤S22、保存基带相位θ
Ai
、θ
Bi
，若i＜n，令i=i+1，其中n为设定执行次数，返回步骤S21；否则进入步骤S3；步骤S3、计算相位差Δθ
j
：Δθ
j
=((θ
Aj
‑
θ
Bj
)
‑
(θ
A(j+1)
‑
θ
B(j+1)
))mod(2π)得到设备A和设备B之间的距离L
j
：L
j
=Δθ
j
/(2ω
N
)其中，j=1,2,
……
,n
‑
1。
[0005]所述设备A和设备B均包括收发天线、功率放大器PA、低噪声放大器LNA、本地振荡
器LO、混频器MIX、滤波器Filter、模数转换器ADC、数控振荡器NCO和数字信号处理器DSP，所述本地振荡器LO产生的信号经过功率放大器PA放大后由所述收发天线发射出去；收发天线接收的信号经过所述低噪声放大器LNA放大后与本地振荡器LO产生的信号经过混频器MIX混频处理以及滤波器Filter滤波后，再经过所述模数转换器ADC模数转换后与数控振荡器NCO产生的信号在所述数字信号处理器DSP中进行数字混频和低通数字滤波后得到基带相位。
[0006]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：本专利技术采用基于电磁波传输相位差的方法，不需要同步时钟，并且受环境因素较小。可在原有的收发器架构中实现，不需要额外的硬件设备。
附图说明
[0007]图1为本专利技术的流程图；图2为设备A和设备B的结构框图；图3为设备A、B之间第一次收发信号的示意图；图4为设备A、B之间第二次收发信号的示意图；图5为设备A、B之间第n次收发信号的示意图。
具体实施方式
[0008]下面结合实施例对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0009]实施例1：结合图1和图2所示，一种基于相位差的无线测距方法，首先设备Ａ发射同步信息给设备Ｂ，设备A和设备B是具有相同结构的设备，同步信息包括本地振荡器LO初始的频率ω1和数控振荡器NCO的频率ω
N
。
[0010]由于本专利技术只关注信号的频率和相位，故设信号的幅度均为1。在初始时刻t=T0=0时刻，设备A的本地振荡器LO
A
的信号频率为ω1，假设其相位（LO
A Phase）为φ
11
，则LO
A
的信号可表示为：LO
A
(t)=cos(ω1t+φ
11
)。设备A的数控振荡器NCO
A
的信号频率为ω
N
，假设其相位（NCO
A Phase）为φ
A1
，则NCO
A
的信号可表示为：NCO
A
(t)=cos(ω
N
t+φ
A1
)。设备B的本地振荡器LO
B
的信号频率为ω2，ω2=ω1+ω
N
，假设其相位（LO
B
Phase）为φ
12
，则LO
B
的信号可表示为：LO
B
(t)=cos(ω2t+φ
12
)。设备B的数控振荡器NCO
B
的信号频率为ω
N
，假设相位（NCO
B
Phase）为φ
B1
，则NCO
B
的信号可表示为：NCO
B
(t)=cos(ω
N
t+φ
B1
)。
[0011]第一步：如图3所示，在T0时刻，设备Ａ发射频率为ω1相位为φ
11
的信号S
TA1
。经过时间t1后，设备B接收到信号S
TA1
。此时LO
B
信号的相位为ω2t1+φ
12
，NCO
B
信号的相位为ω
N
t1+φ
B1
。信号S
TA1
与LO
B
信号混频得到S
MixB1
，滤波后得到中频信号S
IFB1
(t)，即：S
MixB1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于相位差的无线测距方法，其特征在于，包括：步骤S1、设备A向设备B发送同步信息，同步信息包括始本地振荡器频率ω1和数控振荡器NCO频率ω
N
；步骤S2、设置参数i=1，执行：步骤S21、设备A第i次发射频率为ω
i
的信号S
TAi
，设备B接收到信号S
TAi
后，将信号S
TAi
与自身的本地振荡信号LO
B
进行混频滤波、ADC采样后再与自身的数控振荡信号NCO
B
进行数字混频和低通滤波，得到基带相位θ
Bi
；设备B发射频率为ω
i+1
的信号S
TBi
，设备A接收到信号S
TBi
后，将信号S
TBi
与自身的本地振荡信号LO
A
进行混频滤波、ADC采样后再与自身的数控振荡信号NCO
A
进行数字混频和低通滤波，得到基带相位θ
Ai
，其中，ω
i+1
=ω
i
+ω
N
；步骤S22、保存基带相位θ
Ai
、θ
Bi
，若i＜n，令i...

【专利技术属性】
技术研发人员：张才志，
申请(专利权)人：成都市安比科技有限公司，
类型：发明
国别省市：