相对方位角计算方法和装置、以及相对定位方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种相对方位角计算方法和装置、以及相对定位方法。该相对方位角计算方法包括：获得第一和第二移动设备的惯性传感器数据，其中，该第一移动设备能够向该第二移动设备发送第一信号；获得该第一移动设备在向该第二移动设备发送该第一信号时、该第一信号具有的发送频率；获得该第二移动设备在从该第一移动设备接收该第一信号时、该第一信号具有的接收频率，其中，该第一信号在从该第一到第二移动设备的发送过程中经受多普勒效应的影响；以及根据该惯性传感器数据、该发送频率、和该接收频率来计算该第一和第二移动设备之间的相对方位角。该相对方位角计算方法能够直接利用多普勒效应来计算设备之间的相对方位角，而无需任何初始条件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信领域，更具体地，本专利技术涉及一种相对方位角计算方法和装置、以及相对定位方法。
技术介绍
两个移动设备之间的相对方位角是指两个移动设备中的一个移动设备的设备朝向与从所述一个移动设备到另一个移动设备的连线方向之间的夹角。目前的方位角计算方法需要首先获得两个移动设备的初始化坐标并且获得它们的惯性传感器数据，据此来推算处于相互移动过程中的两个移动设备的相对位置(坐标)，并最终根据诸如三角定位方法等定位方法来确定两个移动设备之间的相对方位角。例如，可以通过在两个移动设备之间发送无线信号来定位和跟踪网络中节点。然而，由于在发送无线信号的同时，发送端移动设备和接收端移动设备可能处于移动的过程中，因此，在发送端移动设备和接收端移动设备之间可能存在多普勒效应。多普勒效应可能导致发送的无线信号从发送到接收的路程变长或变短，从而导致无线信号的接收频率不够准确。此外，如果在发送端移动设备无线信号进行了诸如频率编码之类的操作，多普勒效应还会导致该无线信号在接收端移动设备出现解码错误。由于多普勒效应的影响存在于不同方面，所以传统的技术都是根据自身系统的需要，进行多普勒效应补偿。例如，传统的技术往往利用多普勒效应原理来补偿这样不准确的接收频率，以便更准确地对移动设备进行定位，从而获得所需的相对方位角。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种相对方位角计算方法，所述方法包括：获得第一移动设备和第二移动设备的惯性传感器数据，其中，所述第一移动设备能够向所述第二移动设备发送第一信号；获得所述第一移动设备在
向所述第二移动设备发送所述第一信号时、所述第一信号具有的发送频率；获得所述第二移动设备在从所述第一移动设备接收所述第一信号时、所述第一信号具有的接收频率，其中，所述第一信号在从所述第一移动设备到所述第二移动设备的发送过程中经受多普勒效应的影响；以及根据所述惯性传感器数据、所述发送频率、和所述接收频率来计算所述第一移动设备和所述第二移动设备之间的相对方位角，所述相对方位角是所述第一移动设备和所述第二移动设备中的一个移动设备的设备朝向与从所述一个移动设备到另一个移动设备的连线方向之间的夹角。此外，根据本专利技术的另一方面，提供了一种移动设备的相对定位方法，所述方法包括：使用根据本专利技术的相对方位角计算方法来计算所述第一移动设备和所述第二移动设备之间的初始相对方位角；计算所述第一移动设备和所述第二移动设备之间的初始相对距离；以及根据所述初始相对方位角和所述初始相对距离来确定所述第一移动设备和所述第二移动设备之间的初始相对位置关系。根据本专利技术的又一方面，提供了一种相对方位角计算装置，所述装置包括：惯性数据获得单元，用于获得第一移动设备和第二移动设备的惯性传感器数据，其中，所述第一移动设备能够向所述第二移动设备发送第一信号；发送频率获得单元，用于获得所述第一移动设备在向所述第二移动设备发送所述第一信号时、所述第一信号具有的发送频率；接收频率获得单元，用于获得所述第二移动设备在从所述第一移动设备接收所述第一信号时、所述第一信号具有的接收频率，其中，所述第一信号在从所述第一移动设备到所述第二移动设备的发送过程中经受多普勒效应的影响；以及方位角计算单元，用于根据所述惯性传感器数据、所述发送频率、和所述接收频率来计算所述第一移动设备和所述第二移动设备之间的相对方位角，所述相对方位角是所述第一移动设备和所述第二移动设备中的一个移动设备的设备朝向与从所述一个移动设备到另一个移动设备的连线方向之间的夹角。与现有技术相比，采用根据本专利技术的相对方位角计算方法和装置，其能够利用至少两个移动设备的惯性传感器数据和在所述移动设备之间发送的无线信号所经受的多普勒效应来计算两个移动设备之间的相对方位角。也就是说，根据本专利技术实施例的相对方位角的计算过程，基于多普勒效应和惯性传感器数据，仅在两个移动设备之间即可实现方位角的计算，而无需另一移动
设备或者其他辅助参数的引入。因此，根据本专利技术实施例的相对方位角计算方法和装置能够直接利用多普勒效应对于无线信号的影响来得到两个移动设备的相对位置信息，而无需任何初始条件。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1图示了根据本专利技术实施例的应用场景的结构框图。图2是图示了根据本专利技术实施例的相对方位角计算方法的总体流程图。图3是图示了多普勒效应的原理图。图4是图示了根据本专利技术实施例的移动设备的相对定位方法的总体流程图。图5是图示了根据本专利技术实施例具体示例的相对定位方法的总体流程图。图6是图示了根据本专利技术实施例具体示例的相对定位方法的定位过程时序图。图7是图示了根据本专利技术实施例具体示例的建立无线网络过程的示例流程图。图8是图示了根据本专利技术实施例具体示例的基于频率变化的编码方法示意图。图9是图示了根据本专利技术实施例具体示例的基于TOF距离测量原理的时延补偿过程的时延示意图。图10是图示了根据本专利技术实施例具体示例的基于TDOA距离测量原理的相对距离测量的示意图。图11是图示了根据本专利技术实施例具体示例的方位角计算操作的原理图。图12是图示了根据本专利技术实施例具体示例的基于惯性传感器数据的跟踪节点位置的原理图。图13是图示了根据本专利技术实施例的相对方位角计算装置的功能配置框
图。图14是图示了根据本专利技术实施例的相对定位设备的功能结构图。图15是图示了根据本申请实施例的移动设备的硬件结构框图。具体实施方式将参照附图详细描述根据本专利技术的各个实施例。这里，需要注意的是，在附图中，将相同的附图标记赋予基本上具有相同或类似结构和功能的组成部分，并且将省略关于它们的重复描述。为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术，将按下列顺序来对本专利技术作进一步详细说明。1、本专利技术的思想概述2、应用场景3、相对方位角计算方法4、移动设备的相对定位方法5、移动设备的相对定位方法的具体示例6、相对方位角计算装置7、相对定位设备8、移动设备1、本专利技术的思想概述在对现有技术中的技术问题进行研究的过程中，本专利技术人认识到：在相对方位角的计算过程中，已有的大多数研究工作都是利用多普勒效应原理来补偿接收端移动设备从发送端移动设备所接收到的无线信号的接收频率，以便更准确地对移动设备进行定位，从而获得所需的相对方位角。也就是说，传统的技术将多普勒效应视为一种不良影响，并且视图去除这种不良影响。在根据本专利技术实施例的相对方位角计算方法中，本专利技术人提出了一种新颖的方位角计算方式，其中与传统技术相反地，可以直接利用在移动设备之间发送的无线信号所经受的多普勒效应来计算两个移动设备之间的相对方位角，从而将多普勒效应对于无线信号的影响变害为利。2、应用场景在下文中，将首先参考图1来描述根据本专利技术实施例的应用场景的总体结构示例。根据本专利技术实施例的相对方位角计算方法和装置、以及相对定位方法和设备可以应用于无线通信系统，该无线通信系统可以是在任何类型的特定环境中构建的无线通信网络。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相对方位角计算方法，其特征在于，所述方法包括：获得第一移动设备和第二移动设备的惯性传感器数据，其中，所述第一移动设备能够向所述第二移动设备发送第一信号；获得所述第一移动设备在向所述第二移动设备发送所述第一信号时、所述第一信号具有的发送频率；获得所述第二移动设备在从所述第一移动设备接收所述第一信号时、所述第一信号具有的接收频率，其中，所述第一信号在从所述第一移动设备到所述第二移动设备的发送过程中经受多普勒效应的影响；以及根据所述惯性传感器数据、所述发送频率、和所述接收频率来计算所述第一移动设备和所述第二移动设备之间的相对方位角，所述相对方位角是所述第一移动设备和所述第二移动设备中的一个移动设备的设备朝向与从所述一个移动设备到另一个移动设备的连线方向之间的夹角。

【技术特征摘要】
1.一种相对方位角计算方法，其特征在于，所述方法包括：获得第一移动设备和第二移动设备的惯性传感器数据，其中，所述第一移动设备能够向所述第二移动设备发送第一信号；获得所述第一移动设备在向所述第二移动设备发送所述第一信号时、所述第一信号具有的发送频率；获得所述第二移动设备在从所述第一移动设备接收所述第一信号时、所述第一信号具有的接收频率，其中，所述第一信号在从所述第一移动设备到所述第二移动设备的发送过程中经受多普勒效应的影响；以及根据所述惯性传感器数据、所述发送频率、和所述接收频率来计算所述第一移动设备和所述第二移动设备之间的相对方位角，所述相对方位角是所述第一移动设备和所述第二移动设备中的一个移动设备的设备朝向与从所述一个移动设备到另一个移动设备的连线方向之间的夹角。2.根据权利要求1的方法，其特征在于，根据所述惯性传感器数据、所述发送频率、和所述接收频率来计算所述第一移动设备和所述第二移动设备之间的相对方位角，包括：根据所述发送频率和所述接收频率之间的大小关系来判断所述多普勒效应的类型；以及取决于所述多普勒效应的类型，根据所述惯性传感器数据、所述发送频率、和所述接收频率来计算所述相对方位角。3.根据权利要求2的方法，其特征在于，取决于所述多普勒效应的类型，根据所述惯性传感器数据、所述发送频率、和所述接收频率来计算所述相对方位角，包括：根据所述惯性传感器数据来计算所述第一移动设备在所述连线方向上的第一速度分量和所述第二移动设备在所述连线方向上的第二速度分量；取决于所述多普勒效应是所述第一移动设备和所述第二移动设备相互远离类型的多普勒效应、还是所述第一移动设备和所述第二移动设备相互接近类型的多普勒效应，根据所述第一速度分量和所述第二速度分量，来生成所述第一移动设备相对于所述第二移动设备的第一相对方位角与所述第二移动设备相对于所述第一移动设备的第二相对方位角之间的第一关系；根据所述第一移动设备的第一设备朝向和所述第二移动设备的第二设备朝向来生成所述第一相对方位角与所述第二相对方位角之间的第二关系；以及根据所述第一关系和所述第二关系来求解所述第一相对方位角和/或所述第二相对方位角。4.一种移动设备的相对定位方法，其特征在于，所述方法包括：使用根据权利要求1-3中任一项的相对方位角计算方法来计算所述第一移动设备和所述第二移动设备之间的初始相对方位角；计算所述第一移动设备和所述第二移动设备之间的初始相对距离；以及根据所述初始相对方位角和所述初始相对距离来确定所述第一移动设备和所述第二移动设备之间的初始相对位置关系。5.根据权利要求4的方法，其特征在于，计算所述第一移动设备和所述第二移动设备之间的初始相对距离，包括：获得所述第一移动设备完成发送所述第一信号的发送完成时刻；获得所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖可，笪斌，王炜，于海华，伊红，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：日本;JP