定位寻向系统、方法和BLE定位装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及定位技术领域，尤其涉及一种定位寻向系统、方法和BLE定位装置。一种定位寻向系统，包括：待定位标签，用于发射定位信号；接收设备，用于根据接收到的定位信号确定定位参数；定位处理设备，用于根据所述定位参数确定接收设备所接收定位信号的发射信道信息、初始到达角和天线对相位差；根据所述发射信道信息、初始到达角和天线对相位差计算到达角，并校正所述到达角。本发明专利技术实施例方案，根据蓝牙通道跟到达角相关的特性，根据发射信道信息、初始到达角和天线对相位差计算并校正到达角，能够减小AOA误差，增加到达角测量范围。增加到达角测量范围。增加到达角测量范围。

【技术实现步骤摘要】
定位寻向系统、方法和BLE定位装置


[0001]本专利技术涉及定位
，尤其涉及一种定位寻向系统、方法和BLE定位装置。

技术介绍

[0002]目前，常用的角度测向方法包括基于到达角(angle of arrival，AOA)或者出发角(angle of departure，AOD)的寻向定位。在AOA寻向定位方法中，可以采用相位干涉法计算AOA。采用相位干涉法计算AOA，一般需要两个以上的信道，根据多个天线接收到的信号，可以获得多个天线两两之间的相位差，之后根据相位差计算AOA。但采用此方式计算AOA，容易受到入射波角度的影响。通常入射波角度越大，AOA误差越大，当入射波角度增大到一定值时可能会因AOA误差较大无法定位。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种定位寻向系统、方法和BLE定位装置，能够减小入射角度的影响，提高AOA的准确性。
[0004]第一方面，本实施例提供一种定位寻向系统，包括：
[0005]待定位标签，用于发射定位信号；可选的，所述定位信号可以是携带有定频扩展(Const Tone Extension，CTE)的低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy，BLE)数据包。
[0006]接收设备，用于根据接收到的定位信号确定定位参数；
[0007]定位处理设备，用于根据所述定位参数确定接收设备所接收定位信号的发射信道信息、初始到达角和天线对相位差；根据所述发射信道信息、初始到达角和天线对相位差计算到达角，并校正所述到达角。可选的，所述定位参数包括：同相/正交(I/Q)分量、接收信号强度指示(Received Signal Strength Indication，RSSI)以及BLE发射信道信息，BLE发射信道信息可以是BLE通道索引值。在一些实施例中，可以根据I/Q分量和/或RSSI计算天线对相位差。基于天线对相位差可以计算初始到达角。
[0008]可选的，所述接收设备包括半圆面阵板，所述半圆面阵板包括：第一半圆阵列和第二半圆阵列；
[0009]所述第一半圆阵列和所述第二半圆阵列分别包括N和M个天线，所述N个天线中的1个天线位于所述第一半圆阵列的圆心位置，N
‑
1个天线位于所述第一半圆阵列的半圆弧位置，所述M个天线中的1个天线位于所述第二半圆阵列的圆心位置，M
‑
1个天线位于所述第二半圆阵列的半圆弧位置，N≥3，M≥3；
[0010]所述第一半圆阵列和所述第二半圆阵列设置在同一平面内，且所述第一半圆阵列和所述第二半圆阵列的直径相互平行；
[0011]所述定位处理设备根据所述半圆面阵板接收定位信号确定出的天线对相位差包括：所述第一半圆阵列包含的各天线两两之间的天线对相位差以及所述第二半圆阵列包含的各天线两两之间的天线对相位差。
[0012]可选的，所述接收设备包括多天线线阵板，所述多天线线阵板上设有N个天线，N≥
3；N个天线中包括至少一个基准天线，每个基准天线对应于相匹配的两个天线组；
[0013]所述定位处理设备根据所述多天线线阵板接收定位信号确定出的天线对相位差包括：各个天线组分别对应的天线对相位差。
[0014]第二方面，为了解决常规的定位寻向方法中所得到的到达角的存在较大误差和单一的定位寻向模型容易犯相同错误的技术问题，本实施例提供一种定位寻向方法，包括：
[0015]确定待定位标签所发射定位信号的发射信道信息、初始到达角和天线对相位差；
[0016]将所述发射信道信息、所述初始到达角和所述天线对相位差输入随机森林模型，所述随机森林模型输出第一到达角；
[0017]将所述发射信道信息、所述初始到达角和所述天线对相位差输入支持向量机SVM模型，所述SVM模型输出第二到达角；
[0018]将所述第一到达角和所述第二到达角输入投票模型，所述投票模型输出校正后的到达角。
[0019]可选的，所述随机森林模型包括X个决策树和第一决策模块，其中：
[0020]每个所述决策树均用于根据输入的发射信道信息、天线对相位差和初始到达角，输出待决策到达角；
[0021]所述第一决策模块用于确定所述X个决策树输出的待决策到达角的投票概率，并根据各待决策到达角的投票概率输出所述第一到达角。
[0022]可选的，所述X个决策树通过X个样本集合训练得到，每个所述样本集合均包含多个样本数据，所述样本数据为标注有到达角的发射信道信息、天线对相位差和初始到达角；其中，
[0023]每个所述决策树通过相对应样本集合的训练，均建立输入的发射信道信息、天线对相位差和初始到达角，与输出的待决策到达角之间的决策规则。
[0024]可选的，所述方法还包括：
[0025]在训练过程中，所述随机森林模型包含的决策树个数x
i
随机确定；
[0026]当决策树个数为x
i
时，所述随机森林模型输出的第一到达角的准确度为z
i
，所述z
i
根据样本数据标注的到达角确定；
[0027]根据不同取值的x
i
所对应的z
i
，确定所述随机森林模型的决策树个数为X。
[0028]可选的，所述SVM模型包括Y个二分类器和第二决策模块；
[0029]所述Y个二分类器对应Y个角度标签，每个所述二分类器均用于根据输入的发射信道信息、天线对相位差和初始到达角，计算所输入初始到达角与对应角度标签的置信度值；
[0030]所述第二决策模块用于根据Y个所述置信度值，从所述Y个二分类器中确定目标二分类器，并将所述目标二分类器的角度标签确定为所述第二到达角。
[0031]可选的，每个所述二分类器均对应一个正量样本集，每个所述正量样本集均包含多个样本数据，所述样本数据为标注有到达角的发射信道信息、天线对相位差和初始到达角；
[0032]每个所述二分类器通过Y个所述正量样本集的训练，均建立输入的发射信道信息、天线对相位差和初始到达角，与自身角度标签的间隔计算规则，根据所述间隔计算规则计算出的间隔值用于确定置信度值；
[0033]其中，在训练过程中，当输入所述二分类器的数据属于自身对应的正量样本集时，
输出的置信度值为正值；当输入所述二分类器的数据属于其它Y
‑
1个正量样本集时，输出的置信度值为负值。
[0034]可选的，所述天线对相位差包括：半圆面阵板的多个天线对相位差，其中，所述半圆面阵板包括：第一半圆阵列和第二半圆阵列；
[0035]所述第一半圆阵列和所述第二半圆阵列分别包括N和M个天线，所述N个天线中的1个天线位于所述第一半圆阵列的圆心位置，N
‑
1个天线位于所述第一半圆阵列的半圆弧位置，所述M个天线中的1个天线位于所述第二半圆阵列的圆心位置，M
‑
1个天线位于所述第二半圆阵列的半圆弧位置，N≥3，M≥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种定位寻向系统，其特征在于，包括：待定位标签，用于发射定位信号；接收设备，用于根据接收到的定位信号确定定位参数；定位处理设备，用于根据所述定位参数确定接收设备所接收定位信号的发射信道信息、初始到达角和天线对相位差；根据所述发射信道信息、初始到达角和天线对相位差计算到达角，并校正所述到达角。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接收设备包括半圆面阵板，所述半圆面阵板包括：第一半圆阵列和第二半圆阵列；所述第一半圆阵列和所述第二半圆阵列分别包括N和M个天线，所述N个天线中的1个天线位于所述第一半圆阵列的圆心位置，N
‑
1个天线位于所述第一半圆阵列的半圆弧位置，所述M个天线中的1个天线位于所述第二半圆阵列的圆心位置，M
‑
1个天线位于所述第二半圆阵列的半圆弧位置，N≥3，M≥3；所述第一半圆阵列和所述第二半圆阵列设置在同一平面内，且所述第一半圆阵列和所述第二半圆阵列的直径相互平行；所述定位处理设备根据所述半圆面阵板接收定位信号确定出的天线对相位差包括：所述第一半圆阵列包含的各天线两两之间的天线对相位差以及所述第二半圆阵列包含的各天线两两之间的天线对相位差。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接收设备包括多天线线阵板，所述多天线线阵板上设有N个天线，N≥3；N个天线中包括至少一个基准天线，每个所述基准天线对应于相匹配的两个天线组；所述定位处理设备根据所述多天线线阵板接收定位信号确定出的天线对相位差包括：各个天线组分别对应的天线对相位差。4.一种定位寻向方法，其特征在于，包括：确定待定位标签所发射定位信号的发射信道信息、初始到达角和天线对相位差；将所述发射信道信息、所述初始到达角和所述天线对相位差输入随机森林模型，所述随机森林模型输出第一到达角；将所述发射信道信息、所述初始到达角和所述天线对相位差输入支持向量机SVM模型，所述SVM模型输出第二到达角；将所述第一到达角和所述第二到达角输入投票模型，所述投票模型输出校正后的到达角。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述随机森林模型包括X个决策树和第一决策模块，其中：每个所述决策树均用于根据输入的发射信道信息、天线对相位差和初始到达角，输出待决策到达角；所述第一决策模块用于确定所述X个决策树输出的待决策到达角的投票概率，并根据各待决策到达角的投票概率输出所述第一到达角。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述X个决策树通过X个样本集合训练得到，每个所述样本集合均包含多个样本数据，所述样本数据为标注有到达角的发射信道信息、天线对相位差和初始到达角；其中，
每个所述决策树通过相对应样本集合的训练，均建立输入的发射信道信息、天线对相位差和初始到达角，与输出的待决策到达角之间的决策规则。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在训练过程中，所述随机森林模型包含的决策树个数x
i
随机确定；当决策树个数为x
i
时，所述随机森林模型输出的第一到达角的准确度为z
i
，所述z
i
根据样本数据标注的到达角确定；根据不同取值的x
i
所对应的z
i
，确定所述随机森林模型的决策树个数为X。8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述SVM模型包括Y个二分类器和第二决策模块；所述Y个二分类器对应Y个角度标签，每个所述二分类器均用于根据输入的发射信道信息、天线对相位差和初始到达角，计算所输入初始到达角与对应角度标签的置信度值；所述第二决策模块用于根据Y个所述置信度值，从所述Y个二分类器中确定目标二分类器，并将所述目标二分类器的角度标签确定为所述第二到达角。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，每个所述二分类器均对应一个正量样本集，每个所述正量样本集均包含多个样本数据，所述样本数据为标注有到达角的发射信道信息、天线对相位差和初始到达角；每个所述二分类器通过Y个所述正量样本集的训练，均建立输入的发射信道信息、天线对相位差和初始到达角，与自身角度标签的间隔计算规则，根据所述间隔计算规则计...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘璐，程文健，黄安邦，徐仲，孙万里，丁励，
申请(专利权)人：珠海极海半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：