一种定位基站及定位系统的制作方法

1.本发明涉及基站定位技术领域，具体涉及一种定位基站及定位系统。


背景技术：

2.目前室内定位多采用aoa定位基站，而aoa定位基站的定位方式的天线阵列通常以单个pcb形式的平面阵列，其在垂直方向为基准-60度～+60的范围内测角精度相对较高，而在+-90度～+-60度的范围内，角度误差就会难以满足定位需要，由此需要提高aoa定位基站的装配高度，进而提升aoa定位基站的测量范围。基于aoa定位基站的测量范围与其装配高度呈正相关关系，当室内天花板高度不够时，安装在室内天花板上的aoa定位基站的测量范围往往较小，则测量同样的范围需要布设更多的aoa定位基站，成本较高。
3.基于上述技术问题，申请人提出了本技术的技术方案。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供了一种定位基站及定位系统，通过设置多个第一侧面与定位基站的底板之间的夹角为锐角的天线斜板，能够在定位基站装配高度受限的情况下，提升定位基站的覆盖区域，减小定位基站的安装密度，降低安装成本。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种定位基站，包括顶板、底板及多个侧板，所述多个侧板在所述顶板与所述底板之间合围形成容纳空间；
6.所述定位基站还包括至少一块天线斜板，各所述天线斜板设置在所述容纳空间内；
7.每块所述天线斜板的第一侧面上设置有多组基站天线，所述第一侧面朝向所述底板或/和所述侧板，且所述第一侧面与所述底板之间的夹角为锐角。
8.本发明实施例提供了一种定位系统，包括至少一个目标设备和多个上述的定位基站；
9.所述目标设备在移动时通过蓝牙低功耗协议广播无线信号；
10.所述定位基站基于接收到的无线信号确定所述目标设备的角度信息。
11.在一个实施例中，所述第一侧面与所述底板之间的夹角小于或等于60度。
12.在一个实施例中，所述第一侧面与所述底板之间的夹角为30度或45度。
13.在一个实施例中，所述定位基站还包括至少一块天线底板，各所述天线底板设置在所述容纳空间内且与所述底板相平行；
14.每块所述天线底板的第二侧面上设置有多组基站天线，所述第二侧面朝向所述底板。
15.在一个实施例中，所述定位基站还包括设置在所述容纳空间内的控制电路板，所述控制电路板与所述底板相平行；
16.各组基站天线均为包括多条天线的天线阵列；
17.所述控制电路板分别与各所述天线阵列中的天线通信连接，所述控制电路板用于
利用所述天线阵列上的天线获取信号在不同阵元上的相位差和基于相位差的来波方向计算信号到达角度。
18.在一个实施例中，所述至少一块天线底板与所述控制电路板均与所述底板相贴合。
19.在一个实施例中，所述顶板为长方形，所述底板为长方形，所述侧板的数量为4个，其中2个所述侧板为长方形，2个所述侧板为梯形或长方形，所述侧板、所述顶板和所述底板之间合围形成的容纳空间呈梯形；
20.沿每个所述侧板的中轴线对称设置有两块天线斜板，各所述天线斜板的第一侧面朝向所述底板，各所述天线斜板的第三侧面朝向所述侧板。
21.在一个实施例中，所述两块天线斜板在所述侧板的中轴线的位置处相接触。
22.在一个实施例中，所述定位基站为aoa定位基站。
附图说明
23.图1是根据本发明第一实施例中的定位基站的覆盖范围的示意图；
24.图2是根据本发明第一实施例中的一个定位基站的仰视方向的截面示意图，定位基站的两侧设置有天线；
25.图3是图2中定位基站的侧视方向的截面示意图；
26.图4是根据本发明第一实施例中的定位基站的天线斜板的一种位置示意图；
27.图5是根据本发明第一实施例中的定位基站的天线斜板的另一种位置示意图；
28.图6是本发明第一实施例中的定位基站的8块天线斜板的位置示意图；
29.图7是根据本发明第一实施例中的定位基站上的一组天线接收到无线信号的示意图。
具体实施方式
30.以下将结合附图对本发明的各实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。
31.在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况来实践实施例。在其它情形下，与本技术相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。
32.除非语境有其它需要，在整个说明书和权利要求中，词语“包括”和其变型，诸如“包含”和“具有”应被理解为开放的、包含的含义，即应解释为“包括，但不限于”。
33.在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。
34.如该说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一”和“所述”包括复数指代物，除非文中清楚地另外规定。应当指出的是术语“或”通常以其包括“或/和”的含义使用，除非文
中清楚地另外规定。
35.在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。
36.本发明第一实施方式涉及一种定位基站，定位基站布设在信号遮挡区域内，例如室内场景的天花板上、隧道顶部、城市峡谷两边的楼群上，室内场景例如停车场或高层建筑楼内等。定位基站对处于其定位覆盖区域内的目标设备进行定位，目标设备可以为能够在信号遮挡区域内移动的车辆的车载单元、位于车辆内随车辆一起移动的便携式电子设备(手机、平板电脑等)、智能机器人(物品配送机器人、充电机器人、引路机器人以及清扫机器人等)。
37.本实施例中定位基站为aoa定位基站，其可以布设在室内的天花板上，所有的定位基站的定位覆盖区域可以覆盖整个室内场景，相邻的定位基站之间的定位覆盖区域可以重叠。如图1所示，当目标设备2出现定位基站1的定位覆盖区域内且存在定位需求时，由目标设备2通过蓝牙低功耗协议按照预设周期广播无线信号，定位基站1在接收到无线信号时，基于无线信号得到定位基站1相对于目标设备2的角度信息(即图中的q1～q6，p1～p6)，实现目标设备2的位置定位。
38.如图2和图3所示，定位基站1包括顶板10、底板11及多个侧板12，多个侧板12在顶板10与底板11之间合围形成容纳空间。顶板10为长方形，可通过紧固装置安装在安装顶板上，顶板10与安装顶板相接触。例如，定位基站1的板面10通过膨胀螺丝安装在停车场室内的天花板上，顶板受膨胀螺丝的挤压扣在天花板上。底板11为长方形，有4个侧板12，其中2个侧板12为长方形，另外2个侧板12为梯形，由此侧板12、顶板10和底板11之间合围形成梯形的容纳空间。在一些例子中，另外2个侧板12也可以为长方形，同样合围形成的容纳空间呈梯形。从外形上看，定位基站1的底板11和侧板12可以是平面，也可以设置为弧面，对此本实施例不做特别限定。
39.在容纳空间内设置有多个天线斜板13，天线斜板13的第一侧面上设置有多组基站天线，该设置有基站天线的第一侧面朝向定位基站的底板11或侧板12，从而使得基站天线在安装高度较低的情况下的覆盖范围更大，也更容易接收到来自目标设备2的无线信号。
40.如图4和图5所示，天线斜板13为矩形板状结构，将其中设置有基站天线的第一侧面定义为a面，与a面相邻接的较长侧的第三侧面定义为b面，与a面相邻接的较短侧的第四侧面定义为c面。在一些例子中，如图4所示，天线斜板上设置有基站天线的a面朝向定位基站的底板11，天线斜板的a面通过定位柱固定在底板11上，天线斜板的b面朝向定位基站的侧板12。在每个侧板12均设置有2块天线斜板13，2块天线斜板13沿侧板12的中轴线分布，2块天线斜板13在侧面12的中轴线的位置处相接触。2块天线斜板13之间可以相互接触，也可以相互分离一段距离，具体的天线斜板13的形状和位置不影响基站天线的排布。
41.在一些例子中，如图5所示，天线斜板13上设置有基站天线的a面朝向定位基站的侧板12，天线斜板13的a面通过定位柱固定在定位基站的侧板12上，天线斜板13的c面朝向定位基站的底板11。
42.在一个例子中，天线斜板13的a面与定位基站的底板11之间的夹角为锐角，如图4中所示夹角α即为天线斜板13的a面与定位基站的底板11之间的夹角，此时的夹角为以底板
11为基准，将天线斜板13的a面顺时针旋转到底板11所在的平面所获得的角度。对于与该块天线斜板相对称的另一块天线斜板来说，该夹角为以底板11为基准，将天线斜板13的a面逆时针旋转到底板11所在的平面所获得的角度。较佳的，天线斜板13的a面与定位基站的底板11之间的夹角均小于或等于60度。例如天线斜板13的a面与定位基站的底板11之间的夹角为30度，以应对天线斜板13上设置的基站天线的辐射角度在正负60度以内。同样的，如果有些基站天线的辐射角度在正负90或者正负45度以内，则天线斜板13的a面与定位基站的底板11之间的夹角对应设置为45度。
43.如图6所示，在定位基站1的容纳空间内，与定位基站1前后左右的4个侧板12相对应的，沿每个侧板12的中轴线对称设置有2个天线斜板13，共设置有8块天线斜板13，每块天线斜板13通过定位柱固定在定位基站的顶板10上，也可以固定在其他位置处，天线斜板13的a面朝向天线斜板13的底板11(图中未示出)，天线斜板13的b面朝向天线斜板13的侧板12(图中未示出)。
44.天线斜板13上的a面设有多组基站天线，每组基站天线均为包括多条天线的天线阵列。在容纳空间内位于定位基站的底面11上设置有控制电路板，控制电路板与底板11相平行。控制电路板分别与各天线阵列中的天线通信连接，控制电路板用于利用天线阵列中的天线获取信号在不同阵元上的相位差和基于相位差的来波方向计算信号到达角度。以一个包括两条天线(分别为天线a与天线b)的天线组为例，基于相位差来计算信号到达角度的具体方式如下：
45.目标设备2发送的无线信号到达天线a与天线b时，由于天线a与天线b在空间位置上的不同，无线信号到达天线a与天线b的波程不一样，进而相位也会产生差异，定位基站1中的控制电路板可以通过这天线a与天线b上的信号进行采样获取相位信息，再对比天线a与天线b上的相位信息得到天线a与天线b之间的相位差。
46.随后基于天线a与天线b之间的相位差计算出该组天线接收到的无线信号的到达角度，即该组天线相对于目标设备2的角度信息。具体的，天线a与天线b被设置的足够近(小于天线信号的半波长)，以消除相位差的整周期模糊。请参考图4，天线a与天线b之间的相位差为
△
k，天线a与天线b之间的间距为d，t表示天线信号的波长，在图7中：
47.r＝d
·
sinγ 式(1)
48.r＝(t
·
△
k)/2π 式(2)
49.结合上式(1)(2)可得，γ＝arcsin((t
·
△
k)/2πd)。
50.对于每个定位基站1来说，其在接收到目标设备2广播的无线信号后，基于上述方式得到各组天线相对于目标设备2的角度信息，将所有天线组的角度信息打包成角度信号进行广播；对于未接收到无线信号的天线组，则可以将该天线组的角度信息标记为无，或者不在角度信号中加入该天线组的角度信息，即不广播该组天线的角度信息。
51.在一些例子中，定位基站1的容纳空间内还设置有至少一块天线底板，天线底板与定位基站1的底板11相平行，每块所述天线底板的第二侧面上设置有多组基站天线(该第二侧面可类比天线斜板的第一侧面a面)，所述第二侧面朝向所述底板11，控制电路板设置在天线底板附近，在一些例子中，至少一块天线底板与控制电路板均与定位基站1的底板11相贴合。
52.本实施例提升了定位基站的覆盖区域，能够在覆盖室内区域的要求下，减小定位
基站的安装密度，降低了安装成本；同时，由于定位基站的覆盖区域大小与定位基站的安装高度成正比，由此本实施例中的定位基站更加适用于高度较低的室内场景的定位。
53.本发明的第二实施例涉及一种室内定位系统，包括至少一个目标设备和多个第一实施例中的定位基站。目标设备在室内移动时通过蓝牙低功耗协议广播无线信号。所述定位基站基于接收到的无线信号确定所述目标设备在室内的角度信息。
54.由于第一实施例与本实施例相互对应，因此本实施例可与第一实施例互相配合实施。第一实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，在第一实施例中所能达到的技术效果在本实施例中也同样可以实现，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可应用在第一实施例中。
55.以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，若需要，能修改实施例的方面来采用各种专利、申请和出版物的方面、特征和构思来提供另外的实施例。
56.考虑到上文的详细描述，能对实施例做出这些和其它变化。一般而言，在权利要求中，所用的术语不应被认为限制在说明书和权利要求中公开的具体实施例，而是应被理解为包括所有可能的实施例连同这些权利要求所享有的全部等同范围。

技术特征：
1.一种定位基站，其特征在于，包括顶板、底板及多个侧板，所述多个侧板在所述顶板与所述底板之间合围形成容纳空间；所述定位基站还包括至少一块天线斜板，各所述天线斜板设置在所述容纳空间内；每块所述天线斜板的第一侧面上设置有多组基站天线，所述第一侧面朝向所述底板或/和所述侧板，且所述第一侧面与所述底板之间的夹角为锐角。2.根据权利要求1所述的定位基站，其特征在于，所述第一侧面与所述底板之间的夹角小于或等于60度。3.根据权利要求1所述的定位基站，其特征在于，所述第一侧面与所述底板之间的夹角为30度或45度。4.根据权利要求1所述的定位基站，其特征在于，所述定位基站还包括至少一块天线底板，各所述天线底板设置在所述容纳空间内且与所述底板相平行；每块所述天线底板的第二侧面上设置有多组基站天线，所述第二侧面朝向所述底板。5.根据权利要求4所述的定位基站，其特征在于，所述定位基站还包括设置在所述容纳空间内的控制电路板，所述控制电路板与所述底板相平行；各组基站天线均为包括多条天线的天线阵列；所述控制电路板分别与各所述天线阵列中的天线通信连接，所述控制电路板用于利用所述天线阵列上的天线获取信号在不同阵元上的相位差和基于相位差的来波方向计算信号到达角度。6.根据权利要求5所述的定位基站，其特征在于，所述至少一块天线底板与所述控制电路板均与所述底板相贴合。7.根据权利要求1所述的定位基站，其特征在于，所述顶板为长方形，所述底板为长方形，所述侧板的数量为4个，其中2个所述侧板为长方形，2个所述侧板为梯形或长方形，所述侧板、所述顶板和所述底板之间合围形成的容纳空间呈梯形；沿每个所述侧板的中轴线对称设置有两块天线斜板，各所述天线斜板的第一侧面朝向所述底板，各所述天线斜板的第三侧面朝向所述侧板。8.根据权利要求7所述的定位基站，其特征在于，所述两块天线斜板在所述侧板的中轴线的位置处相接触。9.根据权利要求1所述的定位基站，其特征在于，所述定位基站为aoa定位基站。10.一种定位系统，其特征在于，包括至少一个目标设备和多个权利要求1至9中任一项所述的定位基站；所述目标设备在移动时通过蓝牙低功耗协议广播无线信号；所述定位基站基于接收到的无线信号确定所述目标设备的角度信息。

技术总结
本发明实施例提供了一种定位基站及定位系统，涉及基站定位技术领域。定位基站包包括顶板、底板及多个侧板，所述多个侧板在所述顶板与所述底板之间合围形成容纳空间；所述定位基站还包括至少一块天线斜板，各所述天线斜板设置在所述容纳空间内；每块所述天线斜板的第一侧面上设置有多组基站天线，所述第一侧面朝向所述底板或/和所述侧板，且所述第一侧面与所述底板之间的夹角为锐角。本发明中通过设置多个与定位基站的底面之间设置夹角的天线斜板，提升定位基站的覆盖区域，能够在覆盖室内区域的要求下，减小定位基站的安装密度，降低安装成本。安装成本。安装成本。


技术研发人员：吴越鹏 殷承良 秦文刚 沈超 张宗攀
受保护的技术使用者：上海智能网联汽车技术中心有限公司
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/9/19