数字钥匙定位系统和定位方法技术方案

本发明专利技术公开了数字钥匙定位系统和定位方法，系统包括依次连接的：阵列天线组、收发器控制器和通信接口；阵列天线组包括四个天线：第一天线、第二天线、第三天线和第四天线，定位方法是阵列天线组中的任意一个天线发射射频信号，并使用全部天线接收定位目标返回的射频信号；通过天线接收到的射频信号，得到第一到达角、第二到达角、定位目标到阵列天线组的斜；根据第一到达角、第二到达角和斜距得到定位目标与阵列天线组之间的位置关系。本申请中，仅需要一个阵列天线组即可实现覆盖车身周边的定位，减少天线节点数。布置在车内顶棚，无需防水，结构设计简单；车内布线简单，无需在车身结构上打孔来连接车内外的天线节点。构上打孔来连接车内外的天线节点。构上打孔来连接车内外的天线节点。

【技术实现步骤摘要】
数字钥匙定位系统和定位方法


[0001]本专利技术涉及无线天线领域，尤其涉及数字钥匙定位系统和定位方法。

技术介绍

[0002]现有基于UWB的车载定位系统通常使用多边测距的方法进行定位，一般需要5至7个天线节点分别布置在车外的各个位置，如车外前后保险杠的四个角，车内顶棚、后视镜等位置，分别布置多个UWB天线节点，通过同时测量这些节点和手机（或车钥匙）之间的相对距离，选取其中至少3个视距范围内的测量结果，通过三边定位算法求解手机（或车钥匙）和车辆的相对位置。
[0003]该方法局限性在于：由于需要至少3个视距范围的节点才能计算目标位置，所以至少需要在车身外围布置4个以上的节点才能覆盖车身周边360度的定位范围。天线节点数量多，成本高。布置位置需避开金属结构，可用位置少。同时，节点的分散布置增加了车辆布线的难度。车外布置需要考虑IPx7级防水，结构设计难度大，成本高；需要同时管理多个节点，系统实现复杂。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种数字钥匙定位系统和定位方法，布置方案简单、成本低、易实现。
[0005]该数字钥匙定位系统，包括依次连接的：阵列天线组、收发器、控制器和通信接口，至少阵列天线组和收发器集成在一起，形成整体结构；所述阵列天线组包括四个天线：第一天线、第二天线、第三天线和第四天线，并且四个天线对称底分布在四角；以所述第一天线和所述第二天线所在行为第一行；以所述第三天线和所述第四天线所在行为第二行；以所述第一天线和所述第三天线所在列为第一列；以所述第二天线和所述第四天线所在列为第二列；第一行和第二行间距ΔWλ，第一列和第二列间距ΔLλ；其中ΔW为行高系数，取值范围（0,1]；ΔL为列宽系数，取值范围（0,1]；λ为天线发射通信信号的波长,波长范围小于10厘米。
[0006]优选的，所述数字钥匙定位系统设置在车辆宽度方向的中心位置。
[0007]优选的，所述整体结构还包括：第一铜箔层、第二铜箔层、第三铜箔层、第四铜箔层和介质层，介质层50位于相邻的两组铜箔层之间；在第一铜箔层上形成第一镂空区，在第一镂空区上形成天线馈线；所述收发器的电路布置在所述第一铜箔层上，并且所述收发器与所述天线馈线联通；在第四铜箔层上形成第二镂空区，在第二镂空区上设置有阵列天线组；所述阵列天线组与所述天线馈线联通。
[0008]优选的，第一镂空区和第二镂空区之间，具有贯通的通孔，在所述通孔内有导电材料，以联通阵列天线组与所述天线馈线。
[0009]优选的，在第二镂空区上形成天线焊盘，所述阵列天线组连接在所述天线焊盘上。
[0010]一种数字钥匙定位系统的定位方法，阵列天线组中的任意一个天线发射UWB射频信号，并使用全部天线接收定位目标返回的UWB射频信号；通过第一列或第二列内的天线接
收到的UWB射频信号，得到第一到达角θ；通过第一行或第二行内的天线接收到的UWB射频信号，得到第二到达角φ；通过阵列天线组中至少一个天线接收到的UWB射频信号，得到定位目标到阵列天线组的斜距D；根据所述第一到达角θ、第二到达角φ和斜距D得到定位目标与阵列天线组之间的位置关系。
[0011]优选的，第一到达角θ的取值范围为：
‑
90
°
≤θ≤90
°
；第二到达角φ的取值范围为：
‑
90
°
≤φ≤90
°
；以阵列天线组为原点划分四个象限，当θ＜0、φ＞0时，判断定位目标位于第一象限；当θ＜0、φ＜0时，判断定位目标位于第二象限；当θ＞0、φ＜0时，判断定位目标位于第三象限；当θ＞0、φ＞0时，判断定位目标位于第四象限；定位目标相对于阵列天线组的极坐标位置为：(D,|θ|+(n
‑
1)*π/2)或(D,(π/2
‑
|φ|)+(n
‑
1)*π/2)；其中n为象限序号，第一象限、第二象限、第三象限、第四象限的象限序号分别为1、2、3、4。
[0012]优选的，第一到达角θ的取值范围为：
‑
90
°
≤θ≤90
°
；第二到达角φ的取值范围为：
‑
90
°
≤φ≤90
°
；当θ＜0、φ=0时，判断定位目标位于阵列天线组正前方；当φ＜0、θ=0时，判断定位目标位于阵列天线组正左方；当θ＞0、φ=0时，判断定位目标位于阵列天线组正后方；当φ＞0、θ=0时，判断定位目标位于阵列天线组正右方。
[0013]本申请中，仅需要一个阵列天线组即可实现覆盖车身周边360度的定位，减少天线节点数。布置在车内顶棚，无需防水，结构设计简单；车内布线简单，无需在车身结构上打孔来连接车内外的天线节点。
附图说明
[0014]图1为本专利技术数字钥匙定位系统的结构示意图；图2为本专利技术数字钥匙定位系统的工作原理示意图；图3为本专利技术数字钥匙定位系统的工作时象限划分示意图；图4为本专利技术数字钥匙定位系统的定位目标位置示意图；图5为本专利技术数字钥匙定位系统中阵列天线组和收发器整体结构示意图；图6为本专利技术数字钥匙定位系统中第四铜箔层的示意图。
具体实施方式
[0015]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。
[0016]本专利技术公开一种数字钥匙定位系统（简称定位系统）和定位方法，下面先对定位系统进行说明。参见图1，包括依次连接的阵列天线组1、收发器2控制器3和通信接口4。该定位系统设置在车辆宽度方向的中心位置，一般安装在车辆内部。车辆的ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元）与通信接口4连接，向定位系统发出相应的控制信号。
[0017]一般的，ECU会协商设置定位系统和定位目标0之间的任务会话周期和参数等必要信息，其可遵循目前已公开的协议或私有协议。协商完成后由车辆中的ECU将结果通过通信接口4发送给本定位系统。
[0018]通信接口4接收到上述信息后，由控制器3控制对应的部件按照相应的要求对定位目标0进行测距通信。
[0019]本申请中，使用UWB（Ultra Wide Band，超宽带）进行定位。阵列天线组1可以发射UWB射频信号。定位目标0，指带有UWB通信功能的设备，例如带有UWB功能的车钥匙、手机、手环等，一般是指可用于解锁车辆设备，可统称为数字钥匙或UWB数字钥匙。
[0020]下面对数字钥匙定位系统的结构、工作方法以及阵列天线组1的工艺结构等进行说明。
[0021]阵列天线组1包括四个天线：第一天线11、第二天线12、第三天线13和第四天线14，并且四个天线对称底分布在四角。形成2X2的分布方式，具有两行两列。
[0022]以第一天线11和第二天线12所在行为第一行；以第三天本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字钥匙定位系统，其特征在于，包括依次连接的：阵列天线组（1）、收发器（2）、控制器（3）和通信接口（4），至少阵列天线组（1）和收发器（2）集成在一起，形成整体结构；所述阵列天线组（1）包括四个天线：第一天线（11）、第二天线（12）、第三天线（13）和第四天线（14），并且四个天线对称地分布在四角；以所述第一天线（11）和所述第二天线（12）所在行为第一行；以所述第三天线（13）和所述第四天线（14）所在行为第二行；以所述第一天线（11）和所述第三天线（13）所在列为第一列；以所述第二天线（12）和所述第四天线（14）所在列为第二列；第一行和第二行间距ΔWλ，第一列和第二列间距ΔLλ；其中ΔW为行高系数，取值范围（0,1]；ΔL为列宽系数，取值范围（0,1]；λ为天线发射通信信号的波长,波长范围小于10厘米。2.根据权利要求1所述的数字钥匙定位系统，其特征在于，所述数字钥匙定位系统设置在车辆宽度方向的中心位置。3.根据权利要求1所述的数字钥匙定位系统，其特征在于，所述整体结构还包括：第一铜箔层（51）、第二铜箔层（52）、第三铜箔层（53）、第四铜箔层（54）和介质层（50），介质层50位于相邻的两组铜箔层之间；在第一铜箔层（51）上形成第一镂空区，在第一镂空区上形成天线馈线（6）；所述收发器（2）的电路布置在所述第一铜箔层（51）上，并且所述收发器（2）与所述天线馈线（6）联通；在第四铜箔层（54）上形成第二镂空区，在第二镂空区上设置有阵列天线组（1）；所述阵列天线组（1）与所述天线馈线（6）联通。4.根据权利要求3所述的数字钥匙定位系统，其特征在于，第一镂空区和第二镂空区之间，具有贯通的通孔（9），在所述通孔（9）内有导电材料，以联通阵列天线组（1）与所述天线馈线（6）。5.根据权利要求3所述的数字钥匙定位系统，其特征在于，在第二镂空区上形成天线焊盘（7），所述阵列天线组（1）连接在所述天线焊盘（7）上。6.一种权利要求1
‑
5任一项所述数字钥匙定位系统的定位方法，其特征在于，所述阵列天线组（1）中的任意一个天线发射UWB射频信号，并使用全部天线接收定位目标（0）返回...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟益民，
申请(专利权)人：合肥有感科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：