一种四天线系统及定位方法与流程

本发明涉及定位，尤其涉及的是用于uwb定位的一种四天线系统及定位方法。

背景技术：

1、当前，定位技术主要以传统红外线、rfid、蓝牙和wifi等方式实现。uwb技术凭借其测距定位精度高，有效距离远，穿透能力强，系统实现简单等优势备受关注。uwb定位技术与其他定位技术(传统红外线、rfid、蓝牙和wifi)相比，其定位精度高、安全性高、抗干扰能力强、辐射低、功耗低、覆盖距离远。通过芯片的辅助，uwb技术可搭载在各种移动终端设备上，如手机、遥控器等设备，实现高精度定位。天线作为uwb定位系统上的关键组成部分，除了要满足结构特性，同时也要保证性能的优越。现有技术中，uwb定位天线精度较低，无法适应不同场景下的高精度定位需求。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足之处，本发明提出了一种四天线系统及定位方法，解决了当前uwb定位系统精度较低，抗干扰能力弱，辐射高、功耗高的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种四天线系统，用于uwb定位，包括：pcb介质板、设置在所述pcb介质板顶层的四片矩形贴片天线、内嵌于所述pcb介质板，位于每相邻的两片所述矩形贴片天线之间的四片矩形金属挡板、设置在所述pcb介质板底层的矩形金属地板；

4、其中，所述矩形金属挡板内嵌于所述pcb介质板，四片所述矩形贴片天线尺寸相同，以所述pcb介质板的中点建立平面直角坐标系，四片所述矩形贴片天线分别位于所述平面直角坐标系的四个象限中，按顺时针顺序分别为第一天线、第二天线、第三天线和第四天线，四片所述矩形金属挡板分别设置于第一天线与第二天线、第二天线与第三天线、第三天线与第四天线、第四天线与第一天线之间，每片所述矩形金属挡板的两个面分别朝向其两侧的所述矩形贴片天线。

5、在一些实施例中，本发明还包括以下技术特征：

6、四片所述矩形金属挡板的尺寸相同，所述矩形金属挡板位于每相邻的两片所述矩形贴片天线的正中央。

7、所述矩形金属地板与所述pcb介质板尺寸相同。

8、四片所述矩形贴片天线的极化方式一致，都是同一方向上的线极化。

9、所述第一天线与所述第二天线、所述第三天线与所述第四天线关于同一条第一对称轴对称设置；

10、所述第一天线与所述第三天线、所述第二天线与所述第四天线关于同一条第二对称轴对称设置。

11、所述第一对称轴与所述第二对称轴的交点为所述pcb介质板的中心点。

12、本发明还提供一种定位方法，用于定位发射信号端的位置，基于上述四天线系统，包括以下步骤：

13、测定所述发射信号端相对于所述四天线系统在水平面上的第一角度；

14、测定所述发射信号端相对于所述四天线系统在垂直面上的第二角度；

15、测定所述发射信号端相对于所述四天线系统的距离。

16、在一些实施例中，本发明还包括以下技术特征：

17、所述第一角度和所述第二角度的测定方法为：辨析信号到达两个不同所述矩形贴片天线的相位差，计算得到相应角度；

18、所述距离的测定方法为，选定一片所述矩形贴片天线作为信号接收端，与所述发射信号端建立通信回路，通过确定信号到所述信号接收端的时间，再乘以光的传播速度，得到所述距离。

19、还包括以下步骤：分别使用不同的所述矩形贴片天线进行第一角度和第二角度的计算，分别使用不同的所述矩形贴片天线进行距离的计算，提高定位精确度。

20、所述第一角度的测定方法为：辨析信号到达第一天线和第二天线的相位差，计算得到所述第一角度；

21、所述第二角度的测定方法为：辨析信号到达第一天线和第三天线的相位差，计算得到所述第二角度；

22、所述距离的测定方法为，将所述第四天线作为信号接收端，与所述发射信号端建立通信回路，通过确定所述信号到所述第四天线的时间，再乘以光的传播速度，得到所述距离。

23、本发明的有益效果是：

24、本发明提出了一种四天线系统，采用四个贴片天线结构，分别利用相邻的两个贴片天线解析不同平面的角度，且在两两贴片天线中央嵌入矩形金属挡板，提高天线之间的隔离度，从而提高定位精度。

25、在一些实施例中，四个贴片天线采用中心对称的布局方式，其中用于测角的三个贴片天线沿着等腰直角三角形的边来布置，以分别利用同行的两个贴片天线解析水平面的角度，利用同列的两个贴片天线解析垂直面的角度。四个贴片天线对称放置，使得能够使用不同的贴片天线进行多次测角测距，进一步提高测距测角精度。

技术特征：

1.一种四天线系统，用于uwb定位，其特征在于，包括：pcb介质板、设置在所述pcb介质板顶层的四片矩形贴片天线、位于每相邻的两片所述矩形贴片天线之间的四片矩形金属挡板、设置在所述pcb介质板底层的矩形金属地板；

2.根据权利要求1所述的四天线系统，其特征在于，四片所述矩形金属挡板的尺寸相同，所述矩形金属挡板位于每相邻的两片所述矩形贴片天线的正中央。

3.根据权利要求1所述的四天线系统，其特征在于，所述矩形金属地板与所述pcb介质板尺寸相同。

4.根据权利要求1所述的四天线系统，其特征在于，四片所述矩形贴片天线的极化方式一致，都是同一方向上的线极化。

5.根据权利要求1所述的四天线系统，其特征在于，所述第一天线与所述第二天线、所述第三天线与所述第四天线关于同一条第一对称轴对称设置；

6.根据权利要求5所述的四天线系统，其特征在于，所述第一对称轴与所述第二对称轴的交点为所述pcb介质板的中心点。

7.一种定位方法，用于定位发射信号端的位置，其特征在于，基于根据权利要求1-6中任一项所述的四天线系统，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的定位方法，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的定位方法，其特征在于，还包括以下步骤：分别使用不同的所述矩形贴片天线进行第一角度和第二角度的计算，分别使用不同的所述矩形贴片天线进行距离的计算，提高定位精确度。

10.根据权利要求7所述的定位方法，其特征在于，

技术总结
本发明提供一种四天线系统及定位方法，用于UWB定位，四天线系统包括：PCB介质板、设置在所述PCB介质板顶层的四片矩形贴片天线、内嵌于所述PCB介质板，位于每相邻的两片所述矩形贴片天线之间的四片矩形金属挡板、设置在所述PCB介质板底层的矩形金属地板；其中，所述矩形金属挡板内嵌于所述PCB介质板，四片所述矩形贴片天线尺寸相同，以所述PCB介质板的中点建立平面直角坐标系，四片所述矩形贴片天线分别位于所述平面直角坐标系的四个象限中。使用本发明的系统，可以在增加天线数量的同时提高天线之间的隔离度，实现更好的测距测角效果，从而能够更加精确的实现定位。

技术研发人员：张强
受保护的技术使用者：深圳市飞睿智能有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12