应用于超宽带定位系统的多脉冲合成方法、装置及系统与流程

本发明涉及超宽带定位技术领域，具体而言，涉及应用于超宽带定位系统的多脉冲合成方法、装置及系统。

背景技术：

uwb(ultrawideband，超宽带)定位系统是以uwb定位基站网络为感知平台、以以太网为传输通道、以后台信息管理平台为算法处理、综合高度及三维显示的定位跟踪系统平台，能对携带有uwb定位标签的特定物品或人员进行监控。uwb定位系统用于定位室内、室外的人员或物品，采用uwb技术，基于时间到达差(tdoa)的测量方法，使得定位精度高达30cm。能够在工厂生产线管理、生产调度、医院医护人员、贵重物品定位、变电站线路导航定位、机场等公共场所安全防范等多种场合应用，uwb定位系统是目前业界精度最高的商用无线定位系统，利用超宽带脉冲信号实现较高的实时定位精度。但现有技术中对信号强度、延时抖动、减少干扰等方面做的不够好，尤其在定位系统中对延时抖动要求非常苛刻的环境下就不能满足要求。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种应用于超宽带定位系统的多脉冲合成方法及装置，能够减小信号的延时抖动。

本发明提供的技术方案如下：

一种应用于超宽带定位系统的多脉冲合成方法，所述超宽带定位系统包括脉冲源和脉冲接收设备，该方法包括：

所述脉冲接收设备接收所述脉冲源生成的多个具有预设固定相位差的脉冲信号；

所述脉冲接收设备将接收到的多个脉冲信号合并成一个输出脉冲信号。

进一步的，所述脉冲接收设备将接收到的脉冲信号合并成一个信号的步骤包括：

确定接收到的脉冲信号的数量和接收顺序；

将接收到的脉冲信号中的预设数量个脉冲信号进行移相处理，使该预设数量个脉冲信号的相位一致；

将移相处理后得到的相位一致的脉冲信号合并得到所述输出脉冲信号。

进一步的，将接收到的脉冲信号中的预设数量个脉冲信号进行移相处理，使该预设数量个脉冲信号的相位一致的步骤包括：

将多个脉冲信号的其中一个作为目标信号；

根据所述预设固定相位差和接收到的脉冲信号的数量及接收顺序，确定接收到的脉冲信号与所述目标信号之间的相位差；

根据所述脉冲信号与所述目标信号之间的相位差，将预设数量个脉冲信号的相位进行移相处理，使该预设数量个脉冲信号的相位一致。

进一步的，该方法还包括：

对所述输出脉冲信号进行检测，获得该输出脉冲信号中包含的定位数据，根据所述定位数据确定所述脉冲源的位置。

进一步的，所述脉冲源对生成的多个脉冲信号分别进行放大，并将放大后的脉冲信号发射出去。

本发明还提供了一种应用于超宽带定位系统的多脉冲合成装置，所述超宽带定位系统包括脉冲源和脉冲接收设备，所述脉冲接收设备包括：

信号接收模块，用于接收脉冲源生成的多个具有预设固定相位差的脉冲信号；

信号合成模块，用于将接收到的多个脉冲信号合并成一个输出脉冲信号。

进一步的，所述信号合成模块包括：

计数器，用于确定接收到的脉冲信号的数量和接收顺序；

移相器，用于将接收到的脉冲信号中的预设数量个脉冲信号进行移相处理，使该预设数量个脉冲信号的相位一致；

合成器，用于将移相处理后得到的相位一致的脉冲信号合并得到所述输出脉冲信号。

进一步的，所述移相器将接收到的脉冲信号中的预设数量个脉冲信号进行移相处理的方法包括：

将多个脉冲信号的其中一个作为目标信号；

根据所述预设固定相位差和接收到的脉冲信号的数量及接收顺序，确定接收到的脉冲信号与所述目标信号之间的相位差；

根据所述脉冲信号与所述目标信号之间的相位差，将预设数量个脉冲信号的相位移相至与所述目标信号的相位一致。

进一步的，该装置还包括：

定位模块，用于对所述输出脉冲信号进行检测，获得该输出脉冲信号中包含的定位数据，根据所述定位数据确定所述脉冲源的位置。

本发明还提供了一种超宽带定位系统，包括脉冲源和脉冲接收设备，其中：

所述脉冲源生成多个具有预设固定相位差的脉冲信号；

所述脉冲接收设备接收所述脉冲源生成的多个具有预设固定相位差的脉冲信号，并将接收到的多个脉冲信号合并成一个输出脉冲信号。

在本申请实施例中，超宽带定位系统中，脉冲源100可以生成具有预设固定相位差的多个脉冲信号，脉冲接收设备200可以将具有预设固定相位差的多个脉冲信号合并成一个新的脉冲信号。使得该合并后形成脉冲信号具有更大的幅度，信号强度也得到了增强，同时信号的延时抖动也就更小，在进行超宽带定位时幅度更大、延时抖动更小的脉冲信号可以得到更准确的定位信息。同时，脉冲源100发射的单一脉冲信号的幅度要求更小，发射强度也更小，发射功耗更低，在与现有技术相同的工况下工作时间更长。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种超宽带定位系统的示意图。

图2为本发明实施例提供的一种应用于超宽带定位系统的多脉冲合成方法的流程示意图。

图3为步骤s102的子步骤的流程示意图。

图4为步骤s1022的子步骤的流程示意图。

图5至图8为多脉冲合成方法的信号示意图。

图9为本发明实施例提供的一种应用于超宽带定位系统的多脉冲合成装置的功能模块示意图。

图10为本发明实施例提供的一种应用于超宽带定位系统的多脉冲合成装置中信号合成模块的功能模块示意图。

图标：10-超宽带定位系统；100-脉冲源；200-脉冲接收设备。201-信号接收模块；202-信号合成模块；2021-计数器；2022-移相器；2023-合成器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本申请实施例提供了一种应用于超宽带定位系统10的多脉冲合成方法，如图1所示，所述超宽带定位系统10包括脉冲源100和脉冲接收设备200。如图2所示，该多脉冲合成方法可以包括以下步骤。

步骤s101，所述脉冲接收设备200接收所述脉冲源100生成并发出的多个具有预设固定相位差的脉冲信号。

在超宽带定位系统10中，目标物体通过配备定位标签，该定位标签内可包含一脉冲源100，脉冲源100可以生成脉冲信号并发射出去。脉冲接收设备200接收到脉冲信号后，可利用tdoa(timedifferenceofarrival，到达时间差)算法或其他算法实现对脉冲源100位置的计算，得到目标物体的具体位置信息。由于脉冲信号在传输过程中会受到一定的干扰和损耗，导致接收到的脉冲信号会出现一定的延时抖动，对于需要精确定位的场景来说，需要接收到的脉冲信号具有较小的延时抖动，同时单个脉冲的幅度也需要更大。然而，现有技术中接收到的脉冲信号的延时抖动很大，不能满足要求。

在本申请实施例中，脉冲源100可以生成具有预设固定相位差的多个脉冲信号，该预设固定相位差可以根据实际情况确定。优选的，多个脉冲信号的幅度可以相同。脉冲源100生成具有预设固定相位差的多个脉冲信号时，可以先生成多个脉冲信号，再将多个脉冲信号经过移相器2022的移相处理，使多个脉冲信号之间具有相同的相位差。具有预设固定相位差的多个脉冲信号可以通过天线发射到周围空间中，之后，脉冲接收设备200即可进行脉冲信号的接收和处理。

在本申请实施例中，相邻的两个脉冲信号之间的相位差可以相同，也可以不同。优选的，为计算简便，相邻两个脉冲信号之间的相位差都是相同的。

步骤s102，将接收到的多个脉冲信号合并成一个输出脉冲信号。

脉冲接收设备200在接收到多个脉冲信号后，就可以将多个脉冲信号合并成为一个新的输出脉冲信号，该输出脉冲信号由于是多个脉冲信号合并而成，输出脉冲信号的幅度就是多个脉冲信号的幅度之和，相对于每一个脉冲信号都要更大，输出脉冲信号的延时抖动也就更小，在信号的计算过程中，就可以获得更准确的计算结果。另外，由于输出脉冲信号输出脉冲信号由于是多个脉冲信号合并成的，在输出脉冲信号可以满足计算要求的前提下，每个脉冲信号的幅度就可以更小。也就是说，脉冲源100可以采用生成多个幅度小，但具有预设固定相位差的脉冲信号的脉冲生成形式。

具体的，如图3所示，步骤s102将接收到的脉冲信号合并成一个信号的步骤可以包括如下子步骤。

步骤s1021，确定接收到的脉冲信号的数量和接收顺序。

脉冲接收设备200在接收脉冲信号的过程中，由于接受到的脉冲信号在时间上有一定的先后顺序，可以记录下接收到脉冲信号的顺序以及具体数量。

步骤s1022，将接收到的脉冲信号中的预设数量个脉冲信号进行移相处理，使该预设数量个脉冲信号相位一致。

由于脉冲源100发射出的脉冲信号具有预设固定相位差，在接收到这些脉冲信号后，需要将脉冲信号的相位移相至一致才能进行信号的合并。优选地，可以选择预设数量个脉冲信号进行移相处理，使其相位一致，该预设数量可以根据实际情况确定，为了保证合并后形成的输出脉冲信号具有较小的延时抖动，可以对较多的脉冲信号进行移相处理。

步骤s1023，将移相处理后得到的相位一致的脉冲信号合并得到所述输出脉冲信号。

在脉冲信号被移相处理后再进行信号的合并，形成一个输出脉冲信号，该输出脉冲信号是多个脉冲信号合并形成的，其幅度就会更大，延时抖动也就更小。

图4为脉冲源100生成的多个脉冲信号的示意图，图5为脉冲接收设备200接收到的脉冲信号的示意图。由于脉冲信号在传输过程中会受到干扰，图5所示的接收到的脉冲信号的幅度就要小于图4所示的脉冲源100生成的脉冲信号的幅度。如图6所示，为将接收到的多个脉冲信号合并后形成的输出脉冲信号，可以看出，合并后形成的脉冲信号其幅度更大，延时抖动更小。

如图7所示，在对脉冲信号进行移相时，可以将接收到的所有脉冲信号移相至相位一致的步骤s1022包括如下子步骤。

步骤s10221，将多个脉冲信号的其中一个作为目标信号。

对脉冲信号进行移相的目的是方便将移相后的多个脉冲信号进行合并，移相的具体过程可以是将多个脉冲信号的相位移相至某一个相位。优选的，为了方便计算，可以将多个脉冲信号的相位移相至与某一个脉冲信号的相位一致。这样就需要先选择一个脉冲信号作为目标信号，以该目标信号的相位为基准，将其他的脉冲信号移相至与该目标信号相同的相位。例如图8所示，可以选择第四个脉冲信号作为脉冲信号，然后再将其他脉冲信号的相位移相至与第四个脉冲信号的相位一致。

步骤s10222，根据所述预设固定相位差和接收到的脉冲信号的数量及接收顺序，确定接收到的脉冲信号与所述目标信号之间的相位差。

在选定了目标信号后，即确定了目标信号的具体相位，可以根据预先记录下的各个脉冲信号的接收顺序和预设固定相位差即可确定每个脉冲信号与目标信号之间的相位差，该相位差即为脉冲信号移相至与目标信号相位一致时需要移相的量。

步骤s10223，根据所述脉冲信号与所述目标信号之间的相位差，将预设数量个脉冲信号的相位移相至与所述目标信号的相位一致。

根据确定得到的每个脉冲信号与目标信号之间的相位差，即可进行移相操作，将预设数量个脉冲信号的相位移相至与所述目标信号的相位一致，得到多个相位一致的脉冲信号，这些相位一致的脉冲信号即可方便进行信号的合并操作。

综上所述，在本申请实施例中，超宽带定位系统10中，脉冲源100可以生成具有预设固定相位差的多个脉冲信号，脉冲接收设备200可以将具有预设固定相位差的多个脉冲信号合并成一个新的脉冲信号。如此，使得该合并后形成脉冲信号具有更大的幅度，信号强度也得到了增强，同时信号的延时抖动也就更小，在进行超宽带定位时幅度更大、延时抖动更小的脉冲信号可以得到更准确的定位信息。同时，脉冲源100发射的单一脉冲信号的幅度要求更小，发射强度也更小，发射功耗更低，在与现有技术相同的工况下工作时间更长。

进一步的，在超宽带定位系统10中，可以根据脉冲源100发设的脉冲源100确定脉冲源100的具体位置，该方法还包括如下步骤。

步骤s103，对所述输出脉冲信号进行检测，获得该输出脉冲信号中包含的定位数据，根据所述定位数据确定所述脉冲源100的位置。

本实施例中，通过相关的检测电路对输出脉冲信号进行检测，得到定位数据，并可以根据预设算法进行相关运算得到具体的定位信息。由于在本申请实施例中，输出脉冲信号是由多个脉冲信号合并而成的，合并得到的脉冲信号的幅度更大，信号强度也更大，同时具有更小的延时抖动，在进行定位数据的运算过程中就能得到更准确的定位信息，提高超宽带定位的精度。

可以理解的，所述脉冲源100对生成的多个脉冲信号可以分别进行放大，并将放大后的脉冲信号发射出去。经过放大的脉冲信号抗干扰能力更强。

如图9所示，本申请实施例还提供了一种应用于超宽带定位系统10的多脉冲合成装置，所述脉冲接收设备200包括信号接收模块201和信号合成模块202。

信号接收模块201用于接收所述脉冲源100生成的多个具有预设固定相位差的脉冲信号。

信号合成模块202用于所述脉冲接收设备200将接收到的多个脉冲信号合并成一个输出脉冲信号。

具体的，如图10所示，所述信号合成模块202包括计数器2021、移相器2022和合成器2023。

计数器2021用于确定接收到的脉冲信号的数量和接收顺序。

移相器2022用于将接收到的脉冲信号中的预设数量个脉冲信号移相至相位一致。

合成器2023用于将移相后的相位一致的脉冲信号的幅度相加合并作为所述输出脉冲信号。

所述移相器2022将接收到的所有脉冲信号移相至相位一致的方法包括：将多个脉冲信号的其中一个作为目标信号；根据所述预设固定相位差和接收到的脉冲信号的数量及接收顺序，确定接收到的脉冲信号与所述目标信号之间的相位差；根据所述脉冲信号与所述目标信号之间的相位差，将预设数量个脉冲信号的相位移相至与所述目标信号的相位一致。具体方法可参见上述方法实施例的描述，这里不再赘述。

此外，该装置还包括定位模块，用于对所述输出脉冲信号进行检测，获得该输出脉冲信号中包含的定位数据，根据所述定位数据确定所述脉冲源100的位置。

本申请实施例还提供了一种超宽带定位系统10，包括脉冲源100和脉冲接收设备200，其中：所述脉冲源100生成的多个具有预设固定相位差的脉冲信号；所述脉冲接收设备200接收所述脉冲源100生成的多个具有预设固定相位差的脉冲信号；并将接收到的多个脉冲信号合并成一个输出脉冲信号。

超宽带定位系统10中，脉冲源100可以生成具有预设固定相位差的多个脉冲信号，脉冲接收设备200可以将具有预设固定相位差的多个脉冲信号合并成一个新的脉冲信号。使得该合并后形成脉冲信号具有更大的幅度，信号强度也得到了增强，同时信号的延时抖动也就更小，在进行超宽带定位时幅度更大、延时抖动更小的脉冲信号可以得到更准确的定位信息。同时，脉冲源100发射的单一脉冲信号的幅度要求更小，发射强度也更小，发射功耗更低，在与现有技术相同的工况下工作时间更长。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。