[发明专利]超宽带定位穿墙自补偿方法及自补偿系统

权利要求书

1.一种超宽带定位穿墙自补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，进行定位基站同步时钟的穿墙静态补偿；

步骤1.1，建立“空气-墙壁-空气”介质折射模型：

其中，T为发射基站，P为入射点，R为折射点，S为接收基站，TP为发射基站到入射点的距离，RS为折射点到接收基站的距离，c为光速，τ为时延，ε_r为墙壁相对介电常数；

步骤1.2，根据两层介质折射点近似确定方法计算入射角的余弦值和折射角的余弦值；

根据两层介质折射点近似确定方法获得下述几何表达式：

根据工程中常用的折射近似方法可得：

由上述两式子可得：

其中，D为墙壁厚度，L/2为坐标原点到墙壁的距离，h为折射点到接收基站的垂直高度；a为发射基站到入射点的垂直高度；

根据式(4)和Snell折射定理可以得到入射角的余弦值和折射角的余弦值:

其中，θ₁为入射角，θ_R为折射角；

步骤1.3，根据“空气-墙壁-空气”介质折射模型、入射角的余弦值和折射角的余弦值计算时延：

步骤1.4，将接收到穿墙时钟信号减去步骤1.3获得的时延，即得到定位基站的静态时钟补偿；

步骤2，判断定位基站接收到的由定位标签发射的超宽带定位信号是否穿墙，并在判断超宽带定位信号穿墙时，进行超宽带定位信号穿墙动态补偿；

步骤2.1，根据TOA算法计算定位标签的多个坐标数据以判断定位标签的运动趋势和位置趋势，并根据定位标签的多个坐标数据和定位基站的坐标数据判断定位标签和定位基站的连线是否接近或穿越墙体，若是，则执行步骤2.2；

步骤2.2，计算定位基站接收到的超宽带信号的RSS数值；

步骤2.3，将定位基站接收到的超宽带信号的RSS数值分别与预设定位基站间时延的RSS最大值RSS_MAX和最小值RSS_MIN进行比较，根据比较结果判断超宽带信号是否穿墙；

步骤2.4，在穿墙时，进一步判断进行一般动态补偿或中等动态补偿，若为一般动态补偿，则执行步骤2.5，若为中等动态补偿，则执行步骤2.6；

步骤2.5，令θ₁,θ_R均为0，即cosθ₁,cosθ_R均为1，并由定位基站布设初期测得的墙体厚度、墙壁相对介电常数ε_r和式(6)计算出时延τ的最小值τ_Min，将接收到穿墙时钟信号减去时延τ的最小值τ_MIN，即得到超宽带定位信号一般动态补偿；

步骤2.6，令θ₁,θ_R均为0，即cosθ₁,cosθ_R均为1，由定位基站布设初期测得的墙体厚度、墙壁相对介电常数ε_r和式(6)计算出时延τ的最小值τ_MIN，并根据时延τ的最小值τ_MIN和公式τ_MAX≈2τ_MIN获取时延τ的最大值τ_MAX，将接收到穿墙时钟信号减去时延τ的最大值τ_MAX，即得到超宽带定位信号的中等动态补偿；

步骤3，定位坐标解算。

2.根据权利要求1所述的超宽带定位穿墙自补偿方法，其特征在于，步骤3，定位坐标解算的具体步骤为：

将定位基站得到由定位标签发送的超宽带信号的时间戳信息转换为时间信息，减去动态时延τ后得到自补偿时间戳信息，并进行定位坐标解算。