一种基于UWB的指向装置指向目标的定位装置及定位方法与流程

本发明涉及定位，特别涉及一种基于uwb的指向装置指向目标的定位装置及定位方法。

背景技术：

1、随着物联网以及工业互联网的快速发展，在现代通信和精准定位领域，精确确定设备的指向位置对于各种应用越来越重要，需要一种方法和系统来准确指向装置指向或锁定感兴趣的位置或目标点。

2、uwb技术的特点是精准的距离测量和定位能力，多阵列天线技术为设备提供了多个视角，能够增强指向位置精准定位的能力，传感器技术为系统提供了关键的环境感知数据，包括设备的方向、角度和运动状态。uwb加传感器的融合算法通过整合多源数据和复杂的信号处理，确保了指向装置的指向位置的较高精度。

3、因此需要一种在室内精度更高、成本相对不高且能够满足现有使用需要的基于uwb的指向装置指向目标的定位装置及定位方法

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提供一种的基于uwb的指向装置指向目标的定位装置及定位方法。

2、本发明提出一种基于uwb的指向装置指向目标的定位装置及定位方法，包括指向装置和接收装置；

3、所述指向装置包括第一uwb天线组、第一主控芯片和加速度计，所述第一uwb天线组包括至少两个第一uwb天线，所述第一主控芯片分别与所述第一uwb天线组以及加速度计连接；

4、所述接收装置包括第二uwb天线组和第二主控芯片，所述第二uwb天线组包括至少三个第二uwb天线，所述第二主控芯片与所述第二uwb天线组连接；

5、所述接收装置能够获得指向区域与所述接收装置之间的位置关系以及指向区域的长宽高，通过所述第一uwb天线组和所述第二uwb天线组之间通信获得所述指向装置和所述接收装置之间的距离d以及所述指向装置相较于所述接收装置的俯仰角θ1以及方位角φ1，从而得到所述指向装置在所述接收装置所在的坐标系下的坐标(ax,ay,az)；

6、所述指向装置上通过所述陀螺仪和加速度计获得所述指向装置的运动向量m，通过所述坐标和所述运动向量获得所述指向装置指向方向的直线方程，通过求解所述直线方程与所述指向区域的交点，从而得到所述指向装置在所述指向区域的指向点坐标。

7、优选地，所述指向装置还包括陀螺仪，所述陀螺仪与所述第一主控芯片连接。

8、一种定位方法，所述指向装置还包括陀螺仪；

9、具体方法如下：

10、1)设置所述接收装置以及设定所述指向区域，并设定所述接收装置和所述指向区域之间的位置关系，并根据位置关系得到所述指向区域在所述接收装置所在的坐标系下的指向区域位置方程；

11、2)所述指向装置和所述接收装置通过tof方法，计算出所述指向装置和所述接收装置的距离d；

12、3)所述指向装置和所述接收装置通过aoa算法，得到所述指向装置相较于所述接收装置的俯仰角θ1以及方位角φ1；

13、4)通过所述距离d、俯仰角θ1以及方位角φ1，能够得到所述指向装置在所述接收装置所在的坐标系下的坐标(ax,ay,az)；

14、5)所述接收装置和所述指向装置通过aoa算法，得到所述接收装置相较于所述指向装置的方位角φ2；

15、6)通过所述方位角φ2和所述陀螺仪基于融合算法获得所述指向装置的运动朝向，通过所述加速度计获得所述指向装置的运动向量m为(ax,ay,az)；

16、7)通过运动向量m和所述指向装置在所述接收装置所在的坐标系下的坐标(ax,ay,az)可得到所述指向装置指向的直线方程：

17、

18、通过联立所述直线方程和所述指向区域位置方程得到所述直线方程与所述指向区域的交点，从而得到所述指向装置在所述指向区域的指向点坐标。

19、优选地，所述指向区域能够为平面显示设备的显示屏、投影装置的投影面以及立体显示设备的虚拟显示平面。

20、优选地，所述指向区域为平面显示设备的显示屏且为曲面屏时，所述指向装置与所述接收装置在一定情况下会有两个交点，根据所述运动朝向，选择在运动朝向靠后的交点作为指向点的坐标。

21、本发明的基于uwb的指向装置指向目标的定位装置及定位方法的有益效果为：

22、1、通过采用uwb技术来进行指向目标的定位相较于传统的激光红外等方式，受到的限制条件更少，且更加精准。

23、2、通过采用本专利所说明的定位方法能够使用在很多的使用场景内，除了携带接收装置的电视之外，还能够将其应用于传统的不带该功能的电视、投影仪等设备内，采用外置的定位装置，并在定位装置内设定对应的现实设备的坐标就可以实现，实际使用中，可以采用通过一辅助定位装置来实现，从而能够赋予旧有的显示设备更多的功能。

技术特征：

1.一种基于uwb的指向装置指向目标的定位装置，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的基于uwb的指向装置指向目标的定位装置，其特征在于，所述指向装置还包括陀螺仪，所述陀螺仪与所述第一主控芯片连接。

3.一种基于权利要求1所述的基于uwb的指向装置指向目标的定位装置的定位方法，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的定位方法，其特征在于，所述指向区域能够为平面显示设备的显示屏、投影装置的投影面以及立体显示设备的虚拟显示平面。

5.根据权利要求4所述的定位方法，其特征在于，所述指向区域为平面显示设备的显示屏且为曲面屏时，所述指向装置与所述接收装置在一定情况下会有两个交点，根据所述运动朝向，选择在运动朝向靠后的交点作为指向点坐标。

技术总结
本发明公开一种基于UWB的指向装置指向目标的定位装置及定位方法，定位装置包括指向装置和接收装置，指向装置和接收装置上分别设置有UWB天线，指向装置上还设置有加速度计和陀螺仪，通过指向装置和接收装置UWB定位的方式获得指向装置在接收装置所在的坐标系下的坐标，然后通过加速度计获得指向装置的运动向量，从而获得对应的指向装置指向方向的直线方程，通过求解直线方程和指向区域的交点，从而确定指向点的坐标，实现设计目的。

技术研发人员：王春华,李振亚,陈明江
受保护的技术使用者：深圳华云时空技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4