融合UWB和BLE技术的定位装置和定位方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种融合UWB和BLE技术的定位装置和定位方法。其中，定位装置包括BLE全向天线、BLE定向天线、切换开关、BLE通信模块、若干UWB全向天线、UWB定位模块和MCU模块，MCU模块控制切换开关连通至BLE全向天线，通过BLE全向天线和BLE通信模块扫描出目标终端后，通过UWB全向天线和UWB定位模块确定出目标终端与定位装置的距离和到达角度；再控制BLE通信模块将切换开关连通至BLE定向天线，通过BLE定向天线和BLE通信模块确定出目标终端相对于BLE定向天线所在平面的朝向，最后根据目标终端的朝向、距离和到达角度得到目标终端的定位结果。采用本发明专利技术，能实现对目标终端的全向实时精确定位，结构简单、占地空间小、能耗和成本低。和成本低。和成本低。

【技术实现步骤摘要】
融合UWB和BLE技术的定位装置和定位方法


[0001]本专利技术涉及定位
，特别是涉及一种融合UWB和BLE技术的定位装置和定位方法。

技术介绍

[0002]由于UWB(Ultra Wide Band，超宽带)室内定位技术具有时间分辨率高、抗多径干扰强、低功耗和穿透能力强等特点，在短距离精确定位方面具有独特的优势，基于UWB室内定位技术的电子产品吸引了越来越多研发人员的热切关注。
[0003]目前，UWB技术对目标物的到达角度定位，常规是采用基于PDoA(Phase Difference of Arrival，到达相位差)算法通过计算多天线端的天线阵发射/接受信息的相位差实现的。然而不幸的是，现有多天线端的天线阵设计都是基于定向天线方案，无法实现对目标物的全向实时精确定位。
[0004]为解决此问题，常用的方案是采用多套UWB定位天线阵近距全向摆放。但是这样会导致以下五个缺点：1、物料成本变高；2、定位装置占用空间变大，不利于小型化；3、多套UWB定位天线阵的摆放位置及安装需要提前规划，调试难度大；4、邻近同频定位天线阵的相互干扰，增加设计复杂度；5、不同天线阵对应的平面不一样，且目标终端在不同位置时候需要切换不同的天线阵，精确角度的获得需要更复杂的算法及更大的计算量。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例旨在提供一种融合UWB和BLE(Bluetooth Low Energy，低功耗蓝牙)技术的定位装置和定位方法，以解决现有技术中对目标物进行全向实时精确定位时，存在成本高、设计复杂、占地空间大等问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供以下技术方案：
[0007]根据本专利技术的一方面，提供一种融合UWB和BLE技术的定位装置，所述定位装置包括BLE全向天线、BLE定向天线、切换开关、BLE通信模块、若干UWB全向天线、UWB定位模块和MCU(MicroController Unit，微控制单元)模块，所述BLE通信模块通过所述切换开关连接至所述BLE全向天线或所述BLE定向天线，所述UWB全向天线连接至所述UWB定位模块，所述BLE通信模块和所述UWB定位模块连接至所述MCU模块；
[0008]所述MCU模块，用于控制所述BLE通信模块将所述切换开关连通至所述BLE全向天线，通过所述BLE全向天线和所述BLE通信模块扫描出目标终端；在扫描出所述目标终端后，通过所述UWB全向天线和所述UWB定位模块确定出所述目标终端与所述定位装置的距离和到达角度；控制所述BLE通信模块将所述切换开关连通至所述BLE定向天线，通过所述BLE定向天线和所述BLE通信模块确定出所述目标终端相对于所述BLE定向天线所在平面的朝向，并在所述朝向确定后，控制所述BLE通信模块将所述切换开关重新连通至所述BLE全向天线；根据所述目标终端的朝向、所述距离和所述到达角度得到所述目标终端的定位结果。
[0009]可选地，所述MCU模块，还用于判断在下次定位时，是否需要对所述目标终端的朝
向进行重新确定，若是，则在下次定位时，控制所述BLE通信模块将所述切换开关连通至所述BLE定向天线，对所述目标终端的朝向进行重新确定，并在所述朝向重新确定后，控制所述BLE通信模块将所述切换开关重新连通至所述BLE全向天线。
[0010]可选地，所述MCU模块，判断在下次定位时，是否需要对所述目标终端的朝向进行重新确定包括：
[0011]判断所述目标终端垂直于所述BLE定向天线所在平面的速度分量与所述目标终端的朝向是否同向，若是，则在下次定位时，不需要对所述目标终端的朝向进行重新确定；
[0012]若否，则判断所述目标终端的到达角度是否大于阈值角度，若是，则在下次定位时，需要对所述目标终端的朝向进行重新确定；若否，则在下次定位时，不需要对所述目标终端的朝向进行重新确定，所述阈值角度由所述目标终端垂直于所述BLE定向天线所在平面的速度分量大小、预设的定位周期和所述距离确定。
[0013]可选地，所述UWB定位模块包括多个射频端口，其中一个为发射接收端口，其余为接收端口。
[0014]可选地，所述UWB全向天线包括一个用于发射和接收UWB射频信号的第一UWB全向天线和若干个仅用于接收UWB射频信号的第二UWB全向天线，所述第一UWB全向天线连接至所述发射接收端口，每一所述第二UWB全向天线连接至每一所述接收端口。
[0015]可选地，所述MCU模块，还用于扫描到目标终端时，控制所述UWB定位模块进入工作状态，未扫描到目标终端时，控制所述UWB定位模块处于休眠状态。
[0016]根据本专利技术的另一方面，提供一种融合UWB和BLE技术的定位方法，应用于上述所述的定位装置，所述方法包括：
[0017]控制BLE通信模块将切换开关连通至BLE全向天线，通过所述BLE全向天线和所述BLE通信模块扫描出目标终端；
[0018]在扫描出所述目标终端后，通过UWB全向天线和UWB定位模块确定出所述目标终端与所述定位装置的距离和到达角度；
[0019]控制所述BLE通信模块将所述切换开关连通至BLE定向天线，通过所述BLE定向天线和所述BLE通信模块确定出所述目标终端相对于所述BLE定向天线所在平面的朝向，并在所述朝向确定后，控制所述BLE通信模块将所述切换开关重新连通至所述BLE全向天线；
[0020]根据所述目标终端的朝向、所述距离和所述到达角度得到所述目标终端的定位结果。
[0021]可选地，所述方法还包括：
[0022]判断在下次定位时，是否需要对所述目标终端的朝向进行重新确定；
[0023]若是，则在下次定位时，控制所述BLE通信模块将所述切换开关连通至所述BLE定向天线，对所述目标终端的朝向进行重新确定，并在所述朝向重新确定后，控制所述BLE通信模块将所述切换开关重新连通至所述BLE全向天线。
[0024]可选地，所述判断在下次定位时，是否需要对所述目标终端的朝向进行重新确定的步骤，包括：
[0025]判断所述目标终端垂直于所述BLE定向天线所在平面的速度分量与所述目标终端的朝向是否同向，若是，则在下次定位时，不需要对所述目标终端的朝向进行重新确定；
[0026]若否，则判断所述目标终端的到达角度是否大于阈值角度，若是，则在下次定位
时，需要对所述目标终端的朝向进行重新确定；若否，则在下次定位时，不需要对所述目标终端的朝向进行重新确定，所述阈值角度由所述目标终端垂直于所述BLE定向天线所在平面的速度分量大小、预设的定位周期和所述距离确定。
[0027]根据本专利技术的再一方面，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，当所述计算机程序被处理器执行时，所述处理器执行上述任一项所述方法的步骤。
[0028]本专利技术实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术实施例中，采用融合UWB和BLE技术的定位装置，该定位装置包括BLE全向天线、BLE定向天线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种融合UWB和BLE技术的定位装置，其特征在于，所述定位装置包括BLE全向天线、BLE定向天线、切换开关、BLE通信模块、若干UWB全向天线、UWB定位模块和MCU模块，所述BLE通信模块通过所述切换开关连接至所述BLE全向天线或所述BLE定向天线，所述UWB全向天线连接至所述UWB定位模块，所述BLE通信模块和所述UWB定位模块连接至所述MCU模块；所述MCU模块，用于控制所述BLE通信模块将所述切换开关连通至所述BLE全向天线，通过所述BLE全向天线和所述BLE通信模块扫描出目标终端；在扫描出所述目标终端后，通过所述UWB全向天线和所述UWB定位模块确定出所述目标终端与所述定位装置的距离和到达角度；控制所述BLE通信模块将所述切换开关连通至所述BLE定向天线，通过所述BLE定向天线和所述BLE通信模块确定出所述目标终端相对于所述BLE定向天线所在平面的朝向，并在所述朝向确定后，控制所述BLE通信模块将所述切换开关重新连通至所述BLE全向天线；根据所述目标终端的朝向、所述距离和所述到达角度得到所述目标终端的定位结果。2.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述MCU模块，还用于判断在下次定位时，是否需要对所述目标终端的朝向进行重新确定，若是，则在下次定位时，控制所述BLE通信模块将所述切换开关连通至所述BLE定向天线，对所述目标终端的朝向进行重新确定，并在所述朝向重新确定后，控制所述BLE通信模块将所述切换开关重新连通至所述BLE全向天线。3.根据权利要求2所述的定位装置，其特征在于，所述MCU模块，判断在下次定位时，是否需要对所述目标终端的朝向进行重新确定包括：判断所述目标终端垂直于所述BLE定向天线所在平面的速度分量与所述目标终端的朝向是否同向，若是，则在下次定位时，不需要对所述目标终端的朝向进行重新确定；若否，则判断所述目标终端的到达角度是否大于阈值角度，若是，则在下次定位时，需要对所述目标终端的朝向进行重新确定；若否，则在下次定位时，不需要对所述目标终端的朝向进行重新确定，所述阈值角度由所述目标终端垂直于所述BLE定向天线所在平面的速度分量大小、预设的定位周期和所述距离确定。4.根据权利要求1至3任一项所述的定位装置，其特征在于，所述UWB定位模块包括多个射频端口，其中一个为发射接收端口，其余为接收端口。5.根据权利要求4所述的定位装置，其特征在于，所述UWB全向天线包括一个用于发射和接收UWB射频信号的第一UWB全向天...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕晓坤，李淑惠，杨椰楠，谷媛，
申请(专利权)人：深圳市信维通信股份有限公司，
类型：发明
国别省市：