一种室内定位方法、终端以及系统技术方案

一种室内定位方法、终端以及系统，涉及定位技术领域，可以实现三维空间定位，该方法具体包括：第一电子设备包括固定设置于其中的至少三个用于发送和接收UWB信号的天线，其中任两个天线在铅垂方向和/或水平方向具有距离差，且任两个天线之间的距离小于或等于阈值，第一电子设备根据至少三个天线的结构关系确定导航坐标系；第一电子设备接收到第二电子设备请求测量位置的请求后，第一电子设备根据测量第二电子设备与第一电子设备的距离，并利用第二电子设备发送的UWB信号到达至少三个天线的相位差确定第二电子设备相对第一电子设备的方向，根据距离和方向确定第二电子设备在导航坐标系中的坐标。航坐标系中的坐标。航坐标系中的坐标。

【技术实现步骤摘要】
一种室内定位方法、终端以及系统


[0001]本申请涉及定位
，尤其涉及一种室内定位方法、终端以及系统。

技术介绍

[0002]随着智能家居的快速发展，智能设备的空间感知能力成为智能家居重要的发展方向。使能智能设备的空间感知能力后，通过用户与智能设备、智能设备与智能设备之间的空间交互可以大幅度提升智能家居的使用体验。
[0003]在智能家居中，一般采用基于超宽带(Ultra
‑
Wide Band,UWB)的室内定位系统(简称为UWB系统)为在室内的智能设备(例如万能遥控器、手机)提供空间感知能力。在建立UWB系统时，需在室内安装至少三个UWB基站，并建立UWB系统的坐标系，然后基于三角定位原理，计算UWB标签(即待定位的设备)发射的UWB信号分别达到三个UWB基站的时间差，得到UWB标签的定位。
[0004]如图1所示，在建立UWB系统的坐标系时，先测得三个UWB基站之间的距离。然后以其中一个UWB基站(记为基站0)为坐标系的原点，以基站0和另一个UWB基站(记为基站1)的连线作为坐标系的Y轴，且基站0指向基站1的方向为Y轴的正方向。也就是说，基站1的坐标为(0，r，0)，其中r为基站0和基站1之间的距离。然后，在三个基站(即基站0、基站1和基站2)所在的平面内确定X轴，规定基站2位于坐标系的X轴的正方向。坐标系的Z轴垂直于XOY平面，但Z轴的正方向无法确定。也就是说，基站2的坐标为(x，y，0)，其中x和y可以根据基站2与基站0，以及基站2与基站1之间的距离和方向计算得到。r/>[0005]可以注意到，该建立UWB系统的坐标系方法无法确定Z轴的方向，故仅能实现对UWB标签实现水平面内的二维定位，不能实现三维的空间定位。可见，现有的UWB系统的定位方案有待完善。

技术实现思路

[0006]本申请提供的一种室内定位方法，可以基于第一电子设备自身配置的天线结构确定明确的坐标系，并且基于自身配置的天线结构测量得到第二电子设备在坐标系中的坐标，即实现对第二电子设备的三维空间定位。
[0007]为了实现上述目的，本申请实施例提供了以下技术方案：
[0008]第一方面、提供一种第一电子设备，第一电子设备包括至少三个天线，该至少三个天线固定设置与第一电子设备中，至少三个天线中任两个天线在铅垂方向和/或水平方向具有距离差，且至少三个天线中任两个天线之间的距离为小于或等于阈值，该至少三个天线用于发送和接收UWB信号，第一电子设备以第一方向安装，第一电子设备用于接收第二电子设备发送的第一UWB信号，并根据第一UWB信号，测量第二电子设备在第一坐标系中的位置，第一坐标系为根据至少三个天线的结构关系确定。
[0009]由此，在本申请的定位方法中，第一电子设备基于自身配置的天线结构确定第一坐标系(包括确定三轴和三轴的方向)，即导航坐标系，并且基于自身的天线结构测量得到
第二电子设备在第一坐标系中的坐标。可见，本申请实施例提供的定位方法实现了基于一个第一电子设备对第二电子设备的三维空间定位。
[0010]另外，可以理解的是，当第一电子设备的位置发生变化时，第一电子设备无需重新确定坐标系，可直接继续测量第二电子设备的位置。可见，本申请中第一电子设备的定位效率高，且移动性好。
[0011]在一种可能的实现方式中，阈值为第一电子设备接收的UWB信号的波长。
[0012]也就是说，第二电子设备发送的UWB信号达到第一电子设备中不同天线的相位差大于0且小于2π，有利于第一电子设备确定第二电子设备相对于第一电子设备的方向。
[0013]在一种可能的实现方式中，至少三个天线中任两个天线在铅垂方向和/或水平方向具有距离差，包括：至少三个天线在铅垂面或水平面呈L型结构关系，或者，至少三个天线在铅垂面或水平面呈三角型结构关系。由此提供了几种第一电子设备中天线的具体结构关系。
[0014]在一种可能的实现方式中，至少三个天线包括第一天线、第二天线和第三天线，至少三个天线在铅垂面或水平面呈L型结构关系，包括：第一天线和第二天线的连线，垂直于第一天线和第三天线的连线；且，第一天线和第二天线之间的距离，以及第一天线和第三天线的距离，均为UWB信号的波长的二分之一；至少三个天线在铅垂面或水平面呈三角型结构关系，包括：第一天线和第二天线之间的距离，第一天线和第三天线的距离，以及第二天线和第三天线的距离，均为第一电子设备接收的UWB信号波长的二分之一。
[0015]在一种可能的实现方式中，第一坐标系为根据至少三个天线的结构关系确定，包括：第一坐标系的原点为第一天线所在的位置；第一坐标系的X轴位于第一天线和第二天线的连线上，且X轴的正方向为第二天线指向第一天线的方向；第一坐标系的Y轴为在水平面上与X轴垂直的方向；第一坐标系的Z轴位于铅垂线上，且Z轴的正方向与重力方向相反。
[0016]在一种可能的实现方式中，该至少三个天线包括第一天线、第二天线，第三天线和第四天线，那么至少三个天线中任两个天线在铅垂方向和/或水平方向具有距离差包括：第一天线和第二天线的连线平行于水平面，第三天线和第四天线的连线垂直于水平面；并且，在同一铅垂面上，第三天线和第四天线的连线垂直于第三天线和第四天线的连线；第一坐标系的原点为：第一天线和第二天线的连线，与第三天线和第四天线的连线的相交点；第一坐标系的X轴位于第一天线和第二天线的连线上，且X轴的正方向为所述第二天线指向第一天线的方向；第一坐标系的Y轴为在水平面上与X轴垂直的方向；第一坐标系的Z轴位于第三天线和第四天线的连线上，且Z轴的正方向与重力方向相反。由此提供了一种第一电子设备包含四个天线时，第一坐标系的确定方法。
[0017]在一种可能的实现方式中，第一电子设备的外壳上设置有标记，所述标记指示方向为第一方向；第一方向与第一坐标系中Z轴的正方向与重力方向相同或相反。
[0018]也就是说，第一电子设备可以设置有特定的标识(例如箭头或文字)，用于提示用户正确的安装方式或正确的放置方式，这样可以使得第一电子设备建立的U系的Z轴位于铅垂面上，便于后续根据U系的导航信息进行导航。
[0019]在一种可能的实现方式中，第一电子设备根据第一UWB信号，测量第二电子设备在第一坐标系中的位置，包括：第一电子设备根据第一UWB信号，测量第二电子设备和第一电子设备之间的第一距离，以及第二电子设备相对于第一电子设备的第一方向；第一电子设
备根据第一距离和第一方向，确定第二电子设备在第一坐标系中的位置。
[0020]也就是说，在本申请中，是根据第一电子设备测量的第二电子设备与第一电子设备的距离，以及第二电子设备相对于第一电子设备的方向确定第二电子设备在第一坐标系中的位置。然而，在现有技术中，三个UWB基站需分别测得各个基站与第二电子设备的距离，根据三个距离确定第二电子设备的位置。可见，在本申请中，第二电子设备只需向第一电子设备请求测量位置，相较于现有技术中第二电子设备需向三个基站分别请求测量位置，本申请中减少了第二电子设备发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种第一电子设备，其特征在于，所述第一电子设备包括至少三个天线，所述至少三个天线固定设置于所述第一电子设备中；所述至少三个天线中任两个天线在铅垂方向和/或水平方向具有距离差，且所述至少三个天线中任两个天线之间的距离为小于或等于阈值，所述至少三个天线用于发送和接收UWB信号；所述第一电子设备以第一方向安装；所述第一电子设备用于接收第二电子设备发送的第一UWB信号并根据所述第一UWB信号，测量所述第二电子设备在第一坐标系中的位置，所述第一坐标系为根据所述至少三个天线的结构关系确定。2.根据权利要求1所述的第一电子设备，其特征在于，所述阈值为所述第一电子设备接收的UWB信号的波长。3.根据权利要求1或2所述的第一电子设备，其特征在于，所述至少三个天线中任两个天线在铅垂方向和/或水平方向具有距离差，包括：所述至少三个天线在铅垂面或水平面呈L型结构关系，或者，所述至少三个天线在铅垂面或水平面呈三角型结构关系。4.根据权利要求3所述的第一电子设备，其特征在于，所述至少三个天线包括第一天线、第二天线和第三天线，所述至少三个天线在铅垂面或水平面呈L型结构关系，包括：所述第一天线和所述第二天线的连线，垂直于所述第一天线和所述第三天线的连线；且，所述第一天线和所述第二天线之间的距离，以及所述第一天线和所述第三天线的距离，均为UWB信号的波长的二分之一；所述至少三个天线在铅垂面或水平面呈三角型结构关系，包括：所述第一天线和所述第二天线之间的距离，所述第一天线和所述第三天线的距离，以及所述第二天线和所述第三天线的距离，均为所述第一电子设备接收的UWB信号波长的二分之一。5.根据权利要求4所述的第一电子设备，其特征在于，所述第一坐标系为根据所述至少三个天线的结构关系确定，包括：所述第一坐标系的原点为所述第一天线所在的位置；所述第一坐标系的X轴位于所述第一天线和所述第二天线的连线上，且所述X轴的正方向为所述第二天线指向所述第一天线的方向；所述第一坐标系的Y轴为在水平面上与所述X轴垂直的方向；所述第一坐标系的Z轴位于铅垂线上，且所述Z轴的正方向与重力方向相反。6.根据权利要求1
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3任一项所述的第一电子设备，其特征在于，所述至少三个天线包括第一天线、第二天线，第三天线和第四天线，所述至少三个天线中任两个天线在铅垂方向和/或水平方向具有距离差包括：所述第一天线和所述第二天线的连线平行于水平面，所述第三天线和所述第四天线的连线垂直于水平面；并且，在同一铅垂面上，所述第三天线和所述第四天线的连线垂直于所述第三天线和所述第四天线的连线；所述第一坐标系的原点为：所述第一天线和所述第二天线的连线，与所述第三天线和所述第四天线的连线的相交点；
所述第一坐标系的X轴位于所述第一天线和所述第二天线的连线上，且所述X轴的正方向为所述第二天线指向所述第一天线的方向；所述第一坐标系的Y轴为在水平面上与所述X轴垂直的方向；所述第一坐标系的Z轴位于所述第三天线和所述第四天线的连线上，且所述Z轴的正方向与重力方向相反。7.根据权利要求1
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6任一项所述的第一电子设备，其特征在于，所述第一电子设备设置有标记，所述标记指示方向为所述第一方向；所述第一方向与所述第一坐标系中Z轴的正方向与重力方向相同或相反。8.根据权利要求1
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7任一项所述的第一电子设备，其特征在于，所述第一电子设备根据所述第一UWB信号，测量所述第二电子设备在第一坐标系中的位置，包括：所述第一电子设备根据所述第一UWB信号，测量所述第二电子设备和所述第一电子设备之间的第一距离，以及所述第二电子设备相对于所述第一电子设备的第一方向；所述第一电子设备根据所述第一距离和所述第一方向，确定所述第二电子设备在第一坐标系中的位置。9.根据权利要求8所述的第一电子设备，其特征在于，所述第一电子设备根据所述第一UWB信号，测量所述第二电子设备和所述第一电子设备之间的第一距离，以及所述第二电子设备相对于所述第一电子设备的第一方向，包括：所述第一电子设备采用双向测距法测量所述第二电子设备和所述第一电子设备之间的所述第一距离；以及，所述第一电子设备根据所述至少三个天线中不同天线接收到所述第二电子设备发送的第二UWB信号的相位差，确定所述第一方向。10.根据权利要求8所述的第一电子设备，其特征在于，所述第一电子设备根据所述第一UWB信号，测量所述第二电子设备相对于所述第一电子设备的第一方向，还包括：所述第一电子设备根据所述至少三个天线中不同天线接收到所述第二电子设备发送的第二UWB信号的相位差，所述第二UWB信号的波长，以及所述至少三个天线中不同天线之间的距离，确定所述第一方向。11.根据权利要求10所述的第一电子设备，其特征在于，所述第一方向包括第一角度α和第二角度β，所述第一角度...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐昊玮，董伟，薛清风，王二力，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：