[发明专利]用于移动设备的测距与跟随定位的装置及方法

权利要求书

1.一种用于移动设备的测距与跟随定位的装置，其特征在于，包括发射单元、接收单元以及运算单元；

其中，所述发射单元和所述接收单元连接所述运算单元；所述发射单元用于向待跟随物体发射厘米波；

所述接收单元用于接收所述厘米波；

所述运算单元用于根据发射厘米波和接收厘米波之间的时间差计算出移动设备和待跟随物体之间的距离，进而根据所述距离和阈值距离差计算出运动距离；

所述发射单元采用UWB模块；

所述UWB模块包括第一CPU、信号发生器、第一本振信号发生器、混频器、平衡至非平衡转换器以及第一天线；

其中，所述第一CPU连接所述信号发生器的控制端，所述信号发生器的输出端和第一本振信号发生器的输出端连接所述混频器的输入端；所述混频器的输出端连接所述平衡至非平衡转换器的输入端；所述平衡至非平衡转换器的输出端连接所述第一天线；

所述第一CPU，用于控制信号发生器将发射端数字信号转换为脉冲信号；

所述信号发生器，用于发射所述脉冲信号；

所述第一本振信号发生器，用于产生第一本振频率；

混频器，用于将脉冲信号放大后与所述第一本振频率混频生成待发射信号；

平衡至非平衡转换器，用于将发射单元的输出阻抗与第一天线阻抗匹配及平衡转换；

第一天线，用于发射所述待发射信号，即厘米波。

2.根据权利要求1所述的用于移动设备的测距与跟随定位的装置，其特征在于，所述接收单元包括第二天线、低噪放模块、本振信号模块、带通滤波器、ADC模块以及第二CPU；

其中，所述低噪放模块的输入端连接所述第二天线，所述低噪放模块的输出端依次通过所述本振信号模块、带通滤波器、ADC模块连接所述第二CPU；

所述低噪放模块，用于将第二天线接收的厘米波进行低噪音放大生成放大信号；

所述本振信号模块，用于产生第二本振频率与放大信号混频生成混频信号；

所述带通滤波器，用于对混频信号进行滤波放大生成滤波放大信号；

所述ADC模块，用于将滤波放大信号转换为接收端数字信号；

所述第二CPU，用于处理得到的接收端数字信号。

3.根据权利要求1或2所述的用于移动设备的测距与跟随定位的装置，其特征在于，所述运算单元采用ARM或FPGA。

4.根据权利要求2所述的用于移动设备的测距与跟随定位的装置，其特征在于，所述运算单元用于根据发射端数字信号和接收端数字信号之间的时间差计算出移动设备和待跟随物体之间的距离，进而根据所述距离和阈值距离差计算出运动距离。

5.根据权利要求1所述的用于移动设备的测距与跟随定位的装置，其特征在于，还包括运动控制系统；所述运动控制系统设置在所述移动设备上；所述运算单元连接所述运动控制系统；

所述运动控制系统用于根据所述运动距离驱动移动设备，实现移动设备的跟随与定位。

6.一种用于移动设备的测距与跟随定位的方法，其特征在于，采用权利要求1至5任一项所述的用于移动设备的测距与跟随定位的装置，包括以下步骤：

S1：设备A的发射单元发射厘米波信号；

S2：设备B的接收单元接收到设备A的发射单元发射的厘米波信号后再通过设备B的发射单元发射厘米波信号；

S3：设备A的接收单元接收到设备B的发射单元发射的厘米波后再通过设备A的发射单元发射厘米波到B设备的接收单元；

其中，设备A为一用于移动设备的测距与跟随定位的装置，设备B为另一用于移动设备的测距与跟随定位的装置。

7.根据权利要求6所述的用于移动设备的测距与跟随定位的方法，其特征在于，带接收单元的设备B为多个。

8.根据权利要求6所述的用于移动设备的测距与跟随定位的方法，其特征在于，所述接收单元和发射单元的测量精度小于等于10厘米。

9.根据权利要求6所述的用于移动设备的测距与跟随定位的方法，其特征在于，所述设备A和多个所述设备B之间采用多对象的矢量运算方法。