[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN113391304B - 雷达定位方法、定位雷达和定位系统 - Google Patents

雷达定位方法、定位雷达和定位系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113391304B
CN113391304B CN202110511801.4A CN202110511801A CN113391304B CN 113391304 B CN113391304 B CN 113391304B CN 202110511801 A CN202110511801 A CN 202110511801A CN 113391304 B CN113391304 B CN 113391304B
Authority
CN
China
Prior art keywords
beacon
target object
radar
position information
distance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110511801.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113391304A (zh
Inventor
叶雷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leiyuan Information Technology Co ltd
Original Assignee
Leiyuan Information Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leiyuan Information Technology Co ltd filed Critical Leiyuan Information Technology Co ltd
Priority to CN202110511801.4A priority Critical patent/CN113391304B/zh
Priority to JP2023533281A priority patent/JP7511954B2/ja
Priority to EP21941505.6A priority patent/EP4339644A4/en
Priority to PCT/CN2021/102809 priority patent/WO2022236936A1/zh
Publication of CN113391304A publication Critical patent/CN113391304A/zh
Priority to US18/203,614 priority patent/US20230305133A1/en
Application granted granted Critical
Publication of CN113391304B publication Critical patent/CN113391304B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S1/00—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/02—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using radio waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/75—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems using transponders powered from received waves, e.g. using passive transponders, or using passive reflectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/06—Position of source determined by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G01S2013/9329—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles cooperating with reflectors or transponders

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

公开了一种雷达定位方法、定位雷达和定位系统。通过接收雷达信标组合的反射数据，根据反射数据确定所述目标物体到各个信标的距离，根据所述目标物体到各个信标的距离和预先存储的各个信标的位置信息确定所述目标物体的位置信息。由此，可以在目标物体的卫星定位信号弱或没有卫星定位信号的场合提供准确的位置信息。

Description

雷达定位方法、定位雷达和定位系统
技术领域
本发明涉及定位领域，具体涉及一种雷达定位方法、定位雷达和定位系统。
背景技术
随着科技的发展，在很多场合下都需要确定目标物体的准确位置。现有技术通常通过卫星定位技术实现，但是，如果单纯的依靠卫星定位，在某些卫星信号较差的场合或环境中，卫星定位信号被遮挡，难以定位。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种雷达定位方法、定位雷达和定位系统，可以在目标物体的卫星定位信号弱或没有卫星定位信号的场合提供准确的位置信息。
第一方面，本发明实施例提供了一种雷达定位方法，所述雷达定位方法包括：
接收雷达信标组合的反射数据，所述雷达信标组合包括多个信标，所述反射数据为各所述信标反射的回波信号；
根据所述反射数据确定所述目标物体到各个信标的距离；以及
根据所述目标物体到各个信标的距离和预先存储的各个信标的位置信息确定所述目标物体的位置信息。
在一些实施例中，所述方法还包括：
确定雷达信标组合的计数信息；
其中，根据所述目标物体到各个信标的距离和预先存储的各个信标的位置信息确定所述目标物体的位置信息，包括：
根据所述计数信息从预先存储的数据中获取各个信标的位置信息；
根据所述目标物体到各个信标的距离和各个信标的位置信息确定所述目标物体的位置信息。
在一些实施例中，根据所述反射数据确定所述目标物体到各个信标的距离，包括：
根据雷达信号的发射时间和回波信号的接收时间确定时间差；以及
根据所述时间差确定所述目标物体到信标的距离。
在一些实施例中，所述雷达信标组合包括第一信标、第二信标以及第三信标。
在一些实施例中，根据所述目标物体到各个信标的距离和预先存储的各个信标的位置信息确定所述目标物体的位置信息，包括：
确定当前步骤的目标物体的位置信息；
根据当前步骤的目标物体的位置信息和各个信标的位置信息确定矩阵参数；
根据所述矩阵参数和目标物体到各个信标的距离确定误差修正值；
根据所述误差修正值确定估计精度；
响应于所述估计精度大于或等于预定阈值，根据所述误差修正值对当前步骤的目标物体的位置信息进行调整；以及
响应于所述估计精度小于预定阈值，将当前步骤的目标物体的位置信息确定为所述目标物体的位置信息。
第二方面，本发明实施例提供了一种定位雷达，所述定位雷达包括：
雷达测距部，所述雷达测距部包括发射装置和接收装置，发射装置，用于向预定的方向发送发射电波；接收装置，用于接收雷达信标组合的反射数据，所述雷达信标组合包括多个信标，所述反射数据为各所述信标反射的回波信号；
控制装置，被配置为根据所述反射数据确定所述目标物体到各个信标的距离，根据所述目标物体到各个信标的距离和预先存储的各个信标的位置信息确定所述目标物体的位置信息。
在一些实施例中，所述控制装置还被配置为确定雷达信标组合的计数信息；
其中，所述控制装置被配置为根据所述计数信息从预先存储的数据中获取各个信标的位置信息，根据所述目标物体到各个信标的距离和各个信标的位置信息确定所述目标物体的位置信息。
在一些实施例中，所述控制装置被配置为根据雷达信号的发射时间和回波信号的接收时间确定时间差，根据所述时间差确定所述目标物体到信标的距离。
在一些实施例中，所述控制装置被配置为：
确定当前步骤的目标物体的位置信息；
根据当前步骤的目标物体的位置信息和各个信标的位置信息确定矩阵参数；
根据所述矩阵参数和目标物体到各个信标的距离确定误差修正值；
根据所述误差修正值确定估计精度；
响应于所述估计精度大于或等于预定阈值，根据所述误差修正值对当前步骤的目标物体的位置信息进行调整；以及
响应于所述估计精度小于预定阈值，将当前步骤的目标物体的位置信息确定为所述目标物体的位置信息。
第三方面，本发明实施例提供了一种定位系统，所述定位系统包括：
至少一个雷达信标组合；以及
如第二方面所述的定位雷达。
本发明实施例的技术方案通过接收雷达信标组合的反射数据，根据反射数据确定所述目标物体到各个信标的距离，根据所述目标物体到各个信标的距离和预先存储的各个信标的位置信息确定所述目标物体的位置信息。由此，可以在目标物体的卫星定位信号弱或没有卫星定位信号的场合提供准确的位置信息。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1是本发明第一实施例的雷达定位系统的示意图；
图2是本发明实施例的定位雷达的结构示意图；
图3是本发明实施例的确定目标物体位置信息的流程图；
图4是本发明第二实施例的雷达定位系统的示意图；
图5是本发明实施例的预先存储的数据的示意图；
图6是本发明实施例的距离变化的曲线图；
图7是本发明实施例的球形信标的示意图；
图8是本发明实施例的球形信标的雷达信号传输的示意图；
图9是本发明实施例的雷达定位方法的流程图；
图10是本发明实施例的控制装置的示意图。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
除非上下文明确要求，否则在说明书的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
图1是本发明第一实施例的定位系统的示意图。在图1所示的实施例中，定位系统包括雷达信标组合1和定位雷达2。其中，雷达信标组合1包括三个信标，分别是第一雷达11，第二雷达12和第三雷达13。定位雷达2安装在目标物体的预定位置，例如，在一些施工场景下，经常需要采用挖掘机进行挖洞，或者，需要将挖掘机的铲斗深入洞中作业，此时，工作人员通常不能直接确定挖掘机的位置，可以将定位雷达2安装在挖掘机的铲斗上，以定位挖掘机铲斗的位置。应理解，下述目标物体的位置信息和定位雷达的位置信息为同一位置信息。
进一步地，图2是本发明实施例的定位雷达的示意图。如图2所示，本发明实施例的定位雷达包括发射装置21、接收装置22和控制装置23。
在本实施例中，结合图1，发射装置21被配置为向预定的方向发射电波，图1中示出的发射的电波包括A1、A2和A3。应理解，在实际使用中，发射的电波A1、A2和A3的起点为同一点，为了便于理解，图1中的电波A1、A2和A3并不是同一起点。
在本实施例中，接收装置22被配置为接收雷达信标组合的反射数据，所述雷达信标组合包括多个信标，所述反射数据为各所述信标反射的回波信号。
结合图1，雷达信标组合1包括三个信标，分别是第一信标11，第二信标12和第三信标13。其中，第一信标11接收电波A1，并生成回波信号B1；第二信标12接收电波A2，并生成回波信号B2；第三信标13接收电波A3，并生成回波信号B3。接收装置22接收回波信号B1、B2和B3。
进一步地，第一信标11、第二信标12和第三信标13的位置信息是已知的，具体可以在施工安装时通过水准仪确定信标的位置信息。其中，位置信息为坐标。例如，第一信标11的坐标为(X1，Y1，Z1)，第二信标12的坐标为(X2，Y2，Z2)，第三信标13的坐标为(X3，Y3，Z3)。
在本实施例中，控制装置23被配置为根据所述反射数据确定所述目标物体到各个信标的距离，根据所述目标物体到各个信标的距离和预先存储的各个信标的位置信息确定所述目标物体的位置信息。其中，反射数据为各所述信标反射的回波信号。
进一步地，在发射装置21发射电波时，控制装置23记录发射电波的第一时间，当控制装置23通过接收装置22接收到回波信号后，获取接收到回波信号的第二时间，并根据第一时间和第二时间计算定位雷达到信标的距离。
具体地，对于第一信标11，假设发射电波的第一时间为t11，接收回波信号的第二时间为t12，则定位雷达到第一信标的距离R1为：
其中，V为电波的转播速度，通常情况下，近似为光速；t11为发射电波的第一时间，t12为接收到回波信号的第二时间。
基于同样的方法，可以得到定位雷达到第二信标的距离R2以及定位雷达到第三信标的距离R3。
进一步地，控制装置23根据目标物体到各个信标的距离和预先存储的各个信标的位置信息确定所述目标物体的位置信息。具体地，控制装置23确定所述目标物体的位置信息如图3所示，包括如下步骤：
步骤S310、确定当前步骤的目标物体的位置信息。
在本实施例中，如果当前步骤为第一次执行步骤，可以为目标物体的位置信息设置一个初始值；如果当前步骤不是第一次执行步骤，可以根据上一次执行步骤的位置信息和误差修正值确定当前步骤的目标物体的位置信息。具体如下述步骤S350中所述。本发明实施例记目标物体的位置信息为(Xu，Yu，Zu)。
步骤S320、根据当前步骤的目标物体的位置信息和各个信标的位置信息确定矩阵参数。
如上所述，可以得到第一信标11的坐标为(X1，Y1，Z1)，第二信标12的坐标为(X2，Y2，Z2)，第三信标13的坐标为(X3，Y3，Z3)，目标物体的位置信息为(Xu，Yu，Zu)。矩阵参数M如下：
其中，
由此，即可得到矩阵参数M。
步骤S330、根据所述矩阵参数和目标物体到各个信标的距离确定误差修正值。
如上所述，第一信标11的坐标为(X1，Y1，Z1)，第二信标12的坐标为(X2，Y2，Z2)，第三信标13的坐标为(X3，Y3，Z3)，目标物体的位置信息为(Xu，Yu，Zu)，同时，目标物体到第一信标的距离为R1，目标物体到第二信标的距离为R2，目标物体到第三信标的距离为R3。由此，可得：
进一步地，对上述公式进行线性化可得：
也即，
由此，可得到误差修正值为：
其中，dXu为第一修正值，dYu为第二修正值，dZu为第三修正值。
步骤S340、根据所述误差修正值确定估计精度。
进一步地，估计精度dE2的计算公式为：
dE2＝dXu 2+dYu 2+dZu 2
由此，即可得到估计精度。
步骤S350、判断估计精度是否大于或等于预定阈值。
在本实施例中，预先设置预定阈值，比较上述估计精度与预定阈值，判断估计精度是否大于或等于预定阈值。
响应于所述估计精度大于或等于预定阈值，返回步骤S310，根据所述误差修正值对当前步骤的目标物体的位置信息进行调整。具体地，调整的公式为如下：
X′u＝Xu+dXu
Y′u＝Yu+dYu
Z′u＝Zu+dZu
其中，Xu′、Yu′、Zu′为调整后的位置信息。
响应于所述估计精度小于预定阈值，进入步骤S360。
步骤S360、将当前步骤的目标物体的位置信息确定为所述目标物体的位置信息。
响应于所述估计精度小于预定阈值，将当前步骤的目标物体的位置信息确定为所述目标物体的位置信息。
由此，即可确定目标物体的位置信息。
本发明实施例通过接收雷达信标组合的反射数据，根据反射数据确定所述目标物体到各个信标的距离，根据所述目标物体到各个信标的距离和预先存储的各个信标的位置信息确定所述目标物体的位置信息。由此，可以在目标物体的卫星定位信号弱或没有卫星定位信号的场合提供准确的位置信息。
图4是本发明第二实施例的定位系统的示意图。图4所示的实施例中，定位系统包括多个雷达信标组合和定位雷达2。其中，定位雷达2安装在交通工具上。雷达信标组合1a、1b、1c、1d预先安装在建筑物上，所述建筑物可以是隧道、停车场等。定位雷达2能够发射和接收无线电波。雷达信标组合能够反射所述定位雷达2发射的无线电波。
在交通工具在行驶过程中，定位雷达2随着交通工具与雷达信标组合相对运动，定位雷达2以预定的方向不断发送发射无线电波，雷达信标组合反射无线电波形成回波信号，定位雷达2接收回波信号。定位雷达2根据收到的回波信号对运动的交通工具进行定位。
进一步地，每一个雷达信标组合包括三个信标。
进一步地，可以在隧道中等距布置各雷达信标组合，并预先存储的各雷达信标组合的计数和各信标的位置信息。具体地，以图4中的4个雷达信标组合为例进行说明，存储的数据如图5所示，在图5中，(Xj,i，Yj,i，Zj,i)中，j表示计数，j＝1，2，3，……，N，N为大于0的正整数；i＝1，2，3，分别代表雷达信标组合中各个信标的编号。
在本实施例中，控制装置可以根据回波信号确定计数信息。具体地，结合图4和图6进行说明，图6中，纵坐标表示控制装置计算得到的距离R，R可以是定位雷达到雷达信标组合中任一信标之间的距离，也可以是定位雷达到雷达信标组合中多个信标之间的距离的平均值，本发明实施例对此不做限制，具体地，本发明实施例的定位雷达确定到各个信标的距离R的过程如上所述，在此不再赘述。由于定位雷达2是以预定的方向发送发射电波，使得只有在定位雷达处于预定的区间时，信标才能反射回波信号，假设在t3时刻开始进入隧道，此时，各雷达信标组合都接收不到发射电波，不反射回波信号，此时计算得到的距离为0。随着交通工具的不断运动，在t4时刻，雷达信标组合1a开始接收到发射电波，并且返回回波信号，此时，定位雷达与雷达信标组合1a的距离较远，计算得到的距离为Rmax。随着交通工具的不断运动，定位雷达与雷达信标组合1a的距离逐渐减小，在t5时刻，减小至Rmin，同时，由于此时雷达信标组合1a不在发射电波的覆盖范围，距离由Rmin骤减至0。同理，在t6、t8、t10时刻，雷达信标组合1b、1c和1d分别开始接收到发射电波，并且返回回波信号。在t7、t9、t11时刻，雷达信标组合1b、1c和1d分别不在发射电波的覆盖范围。
由于定位雷达计算到的距离有一定的规律性变化，由此，可以根据计算到的距离进行计数。例如，可以是距离每上升一次，进行一次计数，也即，在t4、t6、t8、t10时刻分别计数一次；或者，在刚进入隧道时，进行第一次计数，此后，可以是距离每骤减一次，进行一次计数，也即，在t3、t5、t7、t9时刻分别计数一次。计数后，按照当前计数在预先存储的数据中获取信标的位置信息，进而根据信标的位置信息和计算得到的距离确定定位雷达的位置信息，也即，目标物体的位置信息。
在一些实施例中，可以预先对雷达的发射方向、信标的安装位置、信标的安装方向进行设置，使得，车辆在隧道中行驶时，在一个位置定位雷达最多能够接收到一个雷达信标组合返回的回波信号。
本发明实施例通过接收雷达信标组合的反射数据，根据反射数据确定所述目标物体到各个信标的距离，根据所述目标物体到各个信标的距离和预先存储的各个信标的位置信息确定所述目标物体的位置信息。由此，可以在目标物体的卫星定位信号弱或没有卫星定位信号的场合提供准确的位置信息。
进一步地，本发明实施例采用的信标为球形信标。具体如图7所示信标包括球形透镜111和反射装置112。
其中，图8是本发明实施例的球形透镜和反射装置的示意图。在本实施例的雷达信标包括球形透镜和反射装置，所述反射装置优选地为一个与所述球形透镜同心的曲面。
具体地，如图8所示，实线圆表示球形透镜，虚线圆表示所述球形透镜在不同方向上的焦点形成的与所述球形透镜同心的曲面，以下简称曲面。所述球形透镜与所述曲面具有共同的球心O。进一步地，所述曲面与所述球形透镜同心，且半径大于所述球形透镜的球面的半径。
在本实施例中，球面的半径如图中L，球形透镜的半径如图中R。
进一步地，球面的半径大于所述球形透镜的半径。
进一步地，所述球形透镜为单介质球形透镜。其中，所述单介质球形透镜是指由同一种材质制作形成的球形透镜。由此，可以使得所述球形透镜在不同方向上的焦点可以形成一个规则的球面，且所述球面与所述球形透镜具有相同的圆心。
进一步地，上述曲面为焦点形成的球面的一部分。
进一步地，图中示出了两组不同方向上的电磁波的传输路径。其中，第一组电磁波为W11和W12，电磁波W11和电磁波W12平行射入所述球形透镜，经过球形透镜折射后，焦点为F点。第二组电磁波为W21和W22，电磁波W21和电磁波W22平行射入所述球形透镜，经过球形透镜折射后，焦点为G点。
由图可知，任意方向的电磁波经过所述球形透镜后，最后焦点都会位于球面上。
在本实施例中，球形透镜的材质为聚四氟乙烯(PTFE，Poly tetrafluoroethylene)。聚四氟乙烯是一种以四氟乙烯作为单体聚合制得的高分子聚合物。形状为白色蜡状、半透明，具有耐热、耐寒性优良、成本低等特点，可在-180～260℃长期使用。
进一步地，本发明实施例基于聚四氟乙烯制作而成的球形透镜的介电常数为2.08。
进一步地，所述曲面与球形透镜表面的距离为0.4R-0.5R。其中，所述距离为所述曲面的半径L与所述球形透镜的半径R的差值。
具体地，通过原理计算与模拟仿真，当球形透镜的材质为聚四氟乙烯且介电常数为2.08时，球面到球形透镜表面的距离d为0.4R时，雷达信标的效率最高。当距离d为0.5R时，得到最平坦的口径相位；当d进一步增大时，口径效率和方向图都会变差。因此，对于本发明实施例的球形透镜来说，d在0.4R-0.5R之间时，雷达信标的效率最优。
由于现有技术中常用的角反射器是由三个相互垂直的平面镜组成的，形成的形状结构使得角反射器对风的阻力较大，当风力较大时，会使得角反射器出现晃动等现象，导致雷达测量系统不能测量或者测量结果精度不足。而本实施例中的球形透镜具有平滑而规则的表面，没有大的起伏和尖锐的棱角和凹槽，使得风可以绕过球形透镜，对风的阻力较小，不易受到风力的影响而导致测量误差。
在本实施例中，反射装置22设置在所述球面上且所述反射面与所述球面的一部分相重合，且具有与所述球面曲率相同的反射面。
进一步地，所述雷达信标还包括至少一个固定件，连接在所述反射装置和所述球形透镜之间，用于固定所述反射装置和所述球形透镜的相对位置。
本发明实施例的雷达信标为无源信标(不需要额外供电)，价格低廉，可以广泛设置在基础设施上。
本发明实施例的技术方案通过预先将至少一个雷达信标组合安装在建筑环境中，雷达相对雷达信标组合相对运动。由于雷达的测距精度与晶振精度相关，可选地，雷达在室外可以通过北斗卫星定位系统授时，授时精度可达20纳秒，由此，本发明实施例的雷达定位精度可以保持在1毫米以内。除此之外，本发明实施例的雷达不限于轨道交通，还可以广泛用于隧道和地下场景中。
现有技术的角反雷达的反射角仅有不到30度，难以实现实时定位功能。而本发明实施例的雷达与雷达信标组合配合使用，能够获取运动中的物体在卫星定位系统中的高精度的定位信息。
本发明实施例通过接收雷达信标组合的反射数据，根据反射数据确定所述目标物体到各个信标的距离，根据所述目标物体到各个信标的距离和预先存储的各个信标的位置信息确定所述目标物体的位置信息。由此，可以在目标物体的卫星定位信号弱或没有卫星定位信号的场合提供准确的位置信息。
图9是本发明实施例的雷达定位方法的流程图。如图9所示，本发明实施例的雷达定位方法包括如下步骤：
步骤S910、接收雷达信标组合的反射数据，所述雷达信标组合包括多个信标，所述反射数据为各所述信标反射的回波信号。
步骤S920、根据所述反射数据确定所述目标物体到各个信标的距离。
步骤S930、根据所述目标物体到各个信标的距离和预先存储的各个信标的位置信息确定所述目标物体的位置信息。
在一些实施例中，所述方法还包括：
确定雷达信标组合的计数信息；
其中，根据所述目标物体到各个信标的距离和预先存储的各个信标的位置信息确定所述目标物体的位置信息，包括：
根据所述计数信息从预先存储的数据中获取各个信标的位置信息；
根据所述目标物体到各个信标的距离和各个信标的位置信息确定所述目标物体的位置信息。
在一些实施例中，根据所述反射数据确定所述目标物体到各个信标的距离，包括：
根据雷达信号的发射时间和回波信号的接收时间确定时间差；以及
根据所述时间差确定所述目标物体到信标的距离。
在一些实施例中，所述雷达信标组合包括第一信标、第二信标以及第三信标。
在一些实施例中，根据所述目标物体到各个信标的距离和预先存储的各个信标的位置信息确定所述目标物体的位置信息，包括：
确定当前步骤的目标物体的位置信息；
根据当前步骤的目标物体的位置信息和各个信标的位置信息确定矩阵参数；
根据所述矩阵参数和目标物体到各个信标的距离确定误差修正值；
根据所述误差修正值确定估计精度；
响应于所述估计精度大于或等于预定阈值，根据所述误差修正值对当前步骤的目标物体的位置信息进行调整；以及
响应于所述估计精度小于预定阈值，将当前步骤的目标物体的位置信息确定为所述目标物体的位置信息。
本发明实施例通过接收雷达信标组合的反射数据，根据反射数据确定所述目标物体到各个信标的距离，根据所述目标物体到各个信标的距离和预先存储的各个信标的位置信息确定所述目标物体的位置信息。由此，可以在目标物体的卫星定位信号弱或没有卫星定位信号的场合提供准确的位置信息。
图10是本发明实施例的控制装置的示意图。如图10所示的控制装置包括通用的硬件结构，其至少包括处理器101和存储器102。处理器101和存储器102通过总线103连接。存储器102适于存储处理器101可执行的指令或程序。处理器101可以是独立的微处理器，也可以是一个或者多个微处理器集合。由此，处理器101通过执行存储器102所存储的指令，从而执行如上所述的本发明实施例的方法流程实现对于数据的处理和对于其它装置的控制。总线103将上述多个组件连接在一起，同时将上述组件连接到显示控制器104和显示装置以及输入/输出(I/O)装置105。输入/输出(I/O)装置105可以是鼠标、键盘、调制解调器、网络接口、触控输入装置、体感输入装置、打印机以及本领域公知的其他装置。典型地，输入/输出装置105通过输入/输出(I/O)控制器106与系统相连。
本领域的技术人员应明白，本申请的实施例可提供方法、装置(设备)或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可读存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图中的每一流程。
这些计算机程序指令可以存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现流程图一个流程或多个流程中指定的功能。
也可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程中指定的功能的装置。
本发明的另一实施例涉及一种非易失性可读存储介质，用于存储计算机可读程序，所述计算机可读程序用于供计算机执行上述部分或全部方法的实施例。
即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例的方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指定相关的硬件来完成，该程序存储在一个可读存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的可读存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理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。

Claims (8)

1.一种雷达定位方法，其特征在于，所述雷达定位方法包括：
接收雷达信标组合的反射数据，所述雷达信标组合包括至少三个信标，所述反射数据为各所述信标反射的回波信号，所述多个信标设置于不同的位置；
根据所述反射数据确定目标物体的定位雷达到各个信标的距离；以及
根据所述目标物体到各个信标的距离和预先存储的各个信标的位置信息确定所述目标物体的位置信息；
其中，根据所述目标物体到各个信标的距离和预先存储的各个信标的位置信息确定所述目标物体的位置信息包括：
确定当前步骤的目标物体的位置信息，所述当前步骤的目标物体的位置信息由设定的初始值或上一次执行步骤的位置信息和误差修正值确定；
根据当前步骤的目标物体的位置信息和各个信标的位置信息确定矩阵参数；
根据所述矩阵参数和目标物体到各个信标的距离确定误差修正值；
根据所述误差修正值确定估计精度；
响应于所述估计精度大于或等于预定阈值，根据误差修正值对所述当前步骤的目标物体的位置信息进行调整，所述误差修正值表征所述当前步骤的目标物体的位置信息与所述目标物体的实际位置信息的精度误差；
其中，所述方法还包括：
确定雷达信标组合的计数信息；
其中，所述根据所述目标物体到各个信标的距离和预先存储的各个信标的位置信息确定所述目标物体的位置信息还包括：
根据所述计数信息从预先存储的数据中获取各个信标的位置信息；
根据所述目标物体到各个信标的距离和各个信标的位置信息确定所述目标物体的位置信息；
其中，所述确定雷达信标组合的计数信息包括：
在所述目标物体进入隧道后，响应于计算得到的所述定位雷达与所述雷达信标组合的距离满足距离条件进行一次计数，以确定所述雷达信标组合的计数信息，所述距离条件为所述距离每上升一次；
其中，所述雷达信标组合有多个，所述定位雷达被配置为按照预定方向发射电波，且所述定位雷达发射电波的方向、所述信标的安装位置以及所述信标的安装方向被设置为所述目标物体在隧道中运动过程中，所述定位雷达至多接收到一个雷达信标组合返回的回波信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述反射数据确定目标物体到各个信标的距离，包括：
根据雷达信号的发射时间和回波信号的接收时间确定时间差；以及
根据所述时间差确定所述目标物体到信标的距离。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述雷达信标组合包括第一信标、第二信标以及第三信标。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述目标物体到各个信标的距离和预先存储的各个信标的位置信息确定所述目标物体的位置信息，还包括：
响应于所述估计精度小于预定阈值，将当前步骤的目标物体的位置信息确定为所述目标物体的位置信息。
5.一种定位雷达，其特征在于，所述定位雷达设置于目标物体上，所述定位雷达包括：
发射装置，被配置为向预定的方向发射电波；
接收装置，被配置为接收雷达信标组合的反射数据，所述雷达信标组合包括至少三个信标，所述反射数据为各所述信标反射的回波信号，所述多个信标设置于不同的位置；以及
控制装置，被配置为根据所述反射数据确定目标物体到各个信标的距离，根据所述目标物体到各个信标的距离和预先存储的各个信标的位置信息确定所述目标物体的位置信息；
其中，所述控制装置还被配置为：
确定当前步骤的目标物体的位置信息，所述当前步骤的目标物体的位置信息由设定的初始值或上一次执行步骤的位置信息和误差修正值确定；
根据当前步骤的目标物体的位置信息和各个信标的位置信息确定矩阵参数；
根据所述矩阵参数和目标物体到各个信标的距离确定误差修正值；
根据所述误差修正值确定估计精度；
响应于所述估计精度大于或等于预定阈值，根据误差修正值对所述当前步骤的目标物体的位置信息进行调整，所述误差修正值表征所述当前步骤的目标物体的位置信息与所述目标物体的实际位置信息的精度误差；
其中，所述控制装置还被配置为确定雷达信标组合的计数信息；
其中，所述控制装置还被配置为根据所述计数信息从预先存储的数据中获取各个信标的位置信息，根据所述目标物体到各个信标的距离和各个信标的位置信息确定所述目标物体的位置信息；
其中，所述控制装置还被配置为在所述目标物体进入隧道后，响应于计算得到的所述定位雷达与所述雷达信标组合的距离满足距离条件进行一次计数，以确定所述雷达信标组合的计数信息，所述距离条件为所述距离每上升一次；
其中，所述雷达信标组合有多个，所述定位雷达被配置为按照预定方向发射电波，且所述定位雷达发射电波的方向、所述信标的安装位置以及所述信标的安装方向被设置为所述目标物体在隧道中运动过程中，所述定位雷达至多接收到一个雷达信标组合返回的回波信号。
6.根据权利要求5所述的定位雷达，其特征在于，所述控制装置被配置为根据雷达信号的发射时间和回波信号的接收时间确定时间差，根据所述时间差确定所述目标物体到信标的距离。
7.根据权利要求5所述的定位雷达，其特征在于，所述控制装置还被配置为：
响应于所述估计精度小于预定阈值，将当前步骤的目标物体的位置信息确定为所述目标物体的位置信息。
8.一种定位系统，其特征在于，所述定位系统包括：
多个雷达信标组合，所述雷达信标组合包括至少三个信标，且所述信标的安装位置以及所述信标的安装方向被设置为目标物体在隧道中运动过程中，定位雷达至多接收到一个雷达信标组合返回的回波信号；以及
如权利要求5-7中任一项所述的定位雷达。
CN202110511801.4A 2021-05-11 2021-05-11 雷达定位方法、定位雷达和定位系统 Active CN113391304B (zh)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110511801.4A CN113391304B (zh) 2021-05-11 2021-05-11 雷达定位方法、定位雷达和定位系统
JP2023533281A JP7511954B2 (ja) 2021-05-11 2021-06-28 レーダー測位方法、測位レーダー及び測位システム
EP21941505.6A EP4339644A4 (en) 2021-05-11 2021-06-28 RADAR POSITIONING METHOD, POSITIONING RADAR AND POSITIONING SYSTEM
PCT/CN2021/102809 WO2022236936A1 (zh) 2021-05-11 2021-06-28 雷达定位方法、定位雷达和定位系统
US18/203,614 US20230305133A1 (en) 2021-05-11 2023-05-30 Radar positioning method, positioning radar and positioning system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110511801.4A CN113391304B (zh) 2021-05-11 2021-05-11 雷达定位方法、定位雷达和定位系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113391304A CN113391304A (zh) 2021-09-14
CN113391304B true CN113391304B (zh) 2023-09-12

Family

ID=77616914

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110511801.4A Active CN113391304B (zh) 2021-05-11 2021-05-11 雷达定位方法、定位雷达和定位系统

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230305133A1 (zh)
EP (1) EP4339644A4 (zh)
JP (1) JP7511954B2 (zh)
CN (1) CN113391304B (zh)
WO (1) WO2022236936A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3968051B1 (en) * 2020-09-15 2024-10-30 Infineon Technologies AG Guiding system for a robot, base station including such a guiding system, and method for guiding a robot

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111847155A (zh) * 2020-06-04 2020-10-30 日立楼宇技术（广州）有限公司 电梯轿厢位置确定方法、装置、计算机设备和存储介质

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7610146B2 (en) * 1997-10-22 2009-10-27 Intelligent Technologies International, Inc. Vehicle position determining system and method
US6300904B1 (en) 1999-06-09 2001-10-09 Honeywell International Inc. Narrowband based navigation scheme
KR20080103254A (ko) * 2007-05-23 2008-11-27 에스케이 텔레콤주식회사 비콘을 이용한 전파식별 리더의 위치 측정 방법 및 그를위한 전파식별 시스템
US8626188B2 (en) * 2010-09-20 2014-01-07 Electronics And Telecommunications Research Institute Method and server for estimating position of mobile node
KR20140116632A (ko) 2013-03-25 2014-10-06 삼성전자주식회사 사용자의 모션을 감지하는 웨어러블 장치 및 방법
EP2793041A1 (en) * 2013-04-15 2014-10-22 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Assured vehicle absolute localisation
JP6311505B2 (ja) 2014-07-09 2018-04-18 株式会社デンソー 測位装置
CN111351495B (zh) 2015-02-10 2024-05-28 御眼视觉技术有限公司 服务器系统、方法及机器可读介质
WO2016160376A1 (en) * 2015-03-27 2016-10-06 Pcms Holdings, Inc. System and method for indoor localization using beacons
CN105629201B (zh) * 2016-01-06 2017-11-03 南昌大学 一种室内超声波定位位置修正方法
CN109031269B (zh) * 2018-06-08 2020-07-07 上海西井信息科技有限公司 基于毫米波雷达的定位方法、系统、设备及存储介质
JP2020009173A (ja) 2018-07-09 2020-01-16 株式会社Ｊｖｃケンウッド 道路システムおよび通行料金算出装置
CN109725324B (zh) * 2018-12-19 2020-08-04 北京测威科技有限公司 一种利用激光雷达实现平面内坐标定位的方法
CN112363157B (zh) * 2020-11-02 2023-02-28 上海玥煊科技有限公司 雷达信标和雷达测量系统

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111847155A (zh) * 2020-06-04 2020-10-30 日立楼宇技术（广州）有限公司 电梯轿厢位置确定方法、装置、计算机设备和存储介质

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"基于Taylor展开的UWB井下定位算法研究与实现";谢芝玉 等;《计算机工程与应用》;20171231;第53卷(第2期);第231-235页 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022236936A1 (zh) 2022-11-17
US20230305133A1 (en) 2023-09-28
CN113391304A (zh) 2021-09-14
JP2023551875A (ja) 2023-12-13
EP4339644A1 (en) 2024-03-20
EP4339644A4 (en) 2024-10-23
JP7511954B2 (ja) 2024-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7649490B2 (en) Method, and apparatus for measuring distance using radio frequency signal
Lee et al. Method for improving indoor positioning accuracy using extended Kalman filter
CN113391304B (zh) 雷达定位方法、定位雷达和定位系统
CN111458705B (zh) 一种单脉冲雷达测高方法、电子设备及存储介质
CN107728131B (zh) 激光雷达及激光雷达控制方法
US11703588B2 (en) Reflection object position calculating device, reflection object position calculating method, and reflection object position calculating program
US12055657B2 (en) Radar elevation angle measurement
CN107918133B (zh) 激光雷达及激光雷达控制方法
US10976418B2 (en) Method for identifying noise data of laser ranging device
US20060089799A1 (en) Vehicle detector and vehicle detecting method
CN112346011B (zh) 一种目标定位方法、装置及系统
KR102153652B1 (ko) 스마트 항만에서의 uwb 위치 측위 방법
JP6644740B2 (ja) モバイルナビゲーション方法及びシステム
CN106885567A (zh) 一种惯导协作定位方法及定位设备
Lukeš et al. Variable structure interacting multiple model for highly aperiodic sensors with poor measurement precision
CN103596264A (zh) 基于wifi指纹技术的定位方法和装置
CN115877328A (zh) 一种阵列雷达的信号收发方法及阵列雷达
US11557021B2 (en) Positioning system of mobile device
KR102172085B1 (ko) 레이더 장치 및 이를 이용한 타겟 거리 측정 방법
CN116264734A (zh) 一种定位方法，终端及存储介质
CN108989983A (zh) 一种高精度ap定位方法及装置
KR101055904B1 (ko) 끼인각을 이용한 위치 측정 장치 및 방법
KR102695433B1 (ko) 측위 장치 및 방법
CN118818467A (zh) 激光雷达设备、参数计算方法及相关装置
CN113784282B (zh) 无线定位器标定方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 40053150

Country of ref document: HK

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant