CN114966545A - 位置测量方法及装置、设备、存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种位置测量方法及装置、设备、存储介质；其中，所述方法包括：向第一设备发送测量请求信号；接收所述第一设备基于所述测量请求信号返回的至少两个响应信号；根据所述至少两个响应信号，确定相对于所述第一设备的位置。

Description

位置测量方法及装置、设备、存储介质

技术领域

本申请实施例涉及电子技术，涉及但不限于位置测量方法及装置、设备、存储介质。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，相关技术中的近距离无线通信手段如基于无线局域网(Wireless Fidelity，WiFi)或蓝牙等定位技术，都存在或多或少的问题，超宽带(Ultra Wide Band，UWB)定位技术则为这一市场需求带来了发展契机。

在UWB定位技术中，存在多种基于测距的定位方法，如到达相位差(PhaseDifference of Arrival，PDoA)定位方法。然而，基于PDoA测量值得到的到达角度(Angleof Arrival，AoA)也不稳定，测角精度较低。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供的位置测量方法及装置、设备、存储介质，能够在相同的刷新率，测量得到的位置值更加稳定，从而有效提升定位精度。本申请实施例提供的位置测量方法及装置、设备、存储介质是这样实现的：

本申请实施例提供的位置测量方法，包括：向第一设备发送测量请求信号；接收所述第一设备基于所述测量请求信号返回的至少两个响应信号；根据所述至少两个响应信号，确定相对于所述第一设备的位置。

本申请实施例提供的位置测量方法，包括：接收第二设备发送的测量请求信号；基于所述测量请求信号，向所述第二设备返回至少两个响应信号，以使所述第二设备根据所述至少两个响应信号进行位置测量。

本申请实施例提供的位置测量装置，包括：发送模块，用于向第一设备发送测量请求信号；接收模块，用于接收所述第一设备基于所述测量请求信号返回的至少两个响应信号；确定模块，用于根据所述至少两个响应信号，确定相对于所述第一设备的位置。

本申请实施例提供的位置测量装置，包括：接收模块，用于接收第二设备发送的测量请求信号；响应模块，用于基于所述测量请求信号，向所述第二设备返回至少两个响应信号，以使所述第二设备根据所述至少两个响应信号进行位置测量。

本申请实施例提供的位置测量系统，包括：第一设备和第二设备；其中，所述第二设备向所述第一设备发送测量请求信号；所述第一设备接收所述第二设备发送的测量请求信号；所述第一设备基于所述测量请求信号，向所述第二设备返回至少两个响应信号；所述第二设备接收所述第一设备返回的所述至少两个响应信号；所述第二设备根据所述至少两个响应信号，确定相对于所述第一设备的位置。

本申请实施例提供的电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现本申请实施例所述的方法。

本申请实施例提供的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本申请实施例提供的所述的方法。

在本申请实施例中，第二设备向第一设备发送一次请求信号，即可获取至少两次响应信号；随后，第二设备根据接收的至少两个响应信号，确定其相对于第一设备的位置。这样，一方面，在保证相同定位精度的基础上可以降低刷新率，极大降低功耗，减少信道占用率；另一方面，在相同的刷新率下，测量得到的位置值更加稳定，进而能够有效提升定位精度。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于说明本申请的技术方案。

图1为本申请实施例提供的位置测量方法的实现流程示意图；

图2为本申请实施例提供的位置测量方法的实现流程示意图；

图3为本申请实施例提供的位置测量方法的实现流程示意图；

图4为本申请实施例提供的位置测量方法的实现流程示意图；

图5为双向测距的实现示意图；

图6为单边双向测距(Single-Sided Two-Way Ranging，SS-TWR)算法的实现示意图；

图7为双边双向测距(Double-Sided Two-Way Ranging，DS-TWR)算法的实现示意图；

图8为改进后的DS-TWR算法的实现示意图；

图9为UWB测角基本原理示意图；

图10为相关技术中UWB测距和测角的无线通信交互逻辑示意图；

图11为相关技术中某次装置2相对于装置1在不同AoA下的PDoA的标准差的测量结果示意图；

图12为相关技术中提高系统的PDoA测角精度的交互逻辑示意图；

图13为本申请实施例中UWB测距和测角的无线通信交互逻辑示意图；

图14为本申请实施例中装置1与装置2的交互逻辑示意图；

图15为相关技术中的装置1功耗分布示意图；

图16为本申请实施例中的装置1功耗分布示意图；

图17为本申请实施例中装置2追加响应信息为3次的交互逻辑示意图；

图18为本申请实施例位置测量装置的结构示意图；

图19为本申请实施例位置测量装置的结构示意图；

图20为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。

需要指出，本申请实施例所涉及的术语“第一\第二\第三”用以区别类似或不同的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。

对本申请实施例进行进一步详细说明之前，对本申请实施例中涉及的名词和术语进行说明，本申请实施例中涉及的名词和术语适用于如下的解释。

超宽带UWB技术：是一种无线载波通信技术，它不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽。

到达相位差(PDoA)：为电子设备中的两根天线接收另一设备发出的同一信号的相位的差值。在UWB技术中，用于到达角度AoA的测量计算。

到达角度(AoA)：即方位角。在UWB技术中，电子设备利用预设的转换关系，即可将计算出的响应信号的相位差转换为方位角。

本申请实施例提供一种位置测量方法，该方法应用于电子设备，该电子设备在实施的过程中可以为各种类型的具备定位功能的设备。所述电子设备可以包括手机、平板电脑、台式机、个人数字助理、导航仪、电视机或传感设备等。该方法所实现的功能可以通过电子设备中的处理器调用程序代码来实现，当然程序代码可以保存在计算机存储介质中，可见，该电子设备至少包括处理器和存储介质。

图1为本申请实施例提供的位置测量方法的实现流程示意图，如图1所示，该方法可以包括以下步骤101至步骤103：

步骤101，第二设备向第一设备发送测量请求信号。

在本申请实施例中，第二设备和第一设备可以是相同类型的设备，也可以是不同类型的设备，但两者均搭载有具备定位功能的通信模块。例如，第二设备和第一设备可以都是手机、pad等移动设备；或者，第二设备为携带UWB标签的设备，第一设备为手机等移动设备。

需要说明的是，在本申请实施例中，不限定第二设备是测量设备还是待测设备，也不限定第一设备是测量设备还是待测设备。第二设备可以是待测设备，即需要知道自身位置的设备，相应地，第一设备为测量设备；举例来说，假设第二设备是手机，第一设备为基站，手机需要知道自身的位置，此时，手机可以向基站发送测量请求信号，并通过如下步骤102和步骤103确定相对于基站的位置。

当然，第二设备还可以是测量设备，由测量设备来测量待测设备(也就是第一设备)的位置。举例来说，假设用户想要通过手机A寻找手机B，那么手机A需要确定手机B的位置(手机A作为测量设备，手机B作为待测设备)，此时手机A可以向手机B发送测量请求信号，然后手机A基于手机B返回的至少两个响应信号，确定手机B的位置。

测量请求信号可以是多种多样的无线电信号，当然，测量请求信号还可以是超声波信号或红外线信号等，在本申请实施例中，对于测量请求信号的类型不做限定。在一些实施例中，所述测量请求信号可以为UWB信号。

步骤102，第二设备接收所述第一设备基于所述测量请求信号返回的至少两个响应信号。

也就是说，第二设备向第一设备发送一次请求信号，即可获取至少两次响应信号，从而使得第二设备在进行位置测量时，能够有效减少与第一设备间的交互次数，减少信道占用率，并降低设备负载，减少设备功耗。

在本申请实施例中，第一设备发送所述至少两个响应信号的时刻是否相同对此不做限定。举例来说，第一设备向第二设备返回两个响应信号时，第一设备可以在发送一个响应信号之后，延迟一定的时长t，然后再向第二设备追加发送一次响应信号。其中，对于t的大小不做限定。在一些实施例中，t的大小与第二设备的接收能力有关。比如t为100微秒(us)。当然，对于三个、四个甚至更多个响应信号，第一设备可以每发送一个响应信号之后，延迟一定的时长t，然后再发送下一响应信号。

当然，第一设备还可以一次并行地将所述至少两个响应信号均发送给第二设备。

步骤103，第二设备根据所述至少两个响应信号，确定相对于所述第一设备的位置。

在本申请实施例中，第二设备与第一设备之间进行一次通信交互，可获得至少两个响应信号；随后，第二设备根据接收的至少两个响应信号，确定其相对于第一设备的位置。这样，一方面，在保证相同定位精度的基础上可以有效降低刷新率(刷新率表示1秒内第二设备与第一设备之间完成多少次通信交互)，极大降低功耗，减少信道占用率；另一方面，在相同的刷新率下，测量得到的位置值更加稳定，进而能够有效提升定位精度。

第二设备在进行定位时，可以一次或多次实施所述测量方法所述的步骤，从而基于一次或多次的位置测量结果得到定位结果。比如，N(N＞1)次实施所述测量方法的步骤时，得到N个位置测量结果，此时可以取N个位置测量结果的均值等代表值作为最终的定位结果。

需要说明的是，位置测量结果的代表值的计算方式可以是多种多样的，举例来说，可以取多次位置测量结果的平均值，将平均值作为定位结果；也可以对多次的位置测量结果进行排序，取中间值作为定位结果；还可以取多次位置测量结果的加权平均值，将加权平均值作为定位结果。

本申请实施例再提供一种位置测量方法，图2为本申请实施例位置测量方法的实现流程示意图，如图2所示，该方法可以包括以下步骤201至步骤206：

步骤201，第二设备向第一设备发送测量请求信号；

步骤202，第一设备接收第二设备发送的测量请求信号；

步骤203，第一设备基于所述测量请求信号，在至少两个不同时刻分别向第二设备返回至少两个响应信号；

在一些实施例中，第一设备向第二设备返回响应信号的方式可以为：当第一设备接收到第二设备发送的测量请求信号时，基于该请求信号，在第一时刻向第二设备返回第一个响应信号；随后，延迟一定的时长t，到达第二时刻，在第二时刻向第二设备返回追加的第二个响应信号；当然，对于三个、四个甚至更多个响应信号，第一设备可以每发送一个响应信号之后，延迟一定的时长t，然后再发送下一响应信号。在本申请实施例中，通过设置第一设备延迟一定时间后再返回追加的响应信号，使得第二设备能够及时接收到追加的响应信号，避免漏接信号。

需要说明的是，第一设备向第二设备返回响应信号的个数N(N＞1)，取决于第二设备上携带的定位模块能够在一定的时间内正确接收N次响应信号。

在一些实施例中，第一设备向第二设备返回响应信号的方式还可以为：第一设备接收到测量请求信号后，基于该请求信号，一次并行地发送至少两个响应信号给第二设备。

步骤204，待测设备在不同的时刻分别接收第一设备返回的至少两个响应信号；

步骤205，第二设备根据所述响应信号，确定测量值。

在一些实施例中，测量值包括第二设备中的第一天线和第二天线接收到的响应信号的相位差。即第二设备根据第一天线和第二天线接收的响应信号，确定该相位差。当测量值为第二设备中的天线接收到的响应信号的相位差时，可以通过执行如下实施例中的步骤305，根据响应信号，确定出相位差。

测量值包括第二设备相对于第一设备的距离。当测量值为第二设备相对于第一设备的距离时，可以通过执行如下实施例中的步骤308至步骤309，根据响应信号，确定出距离。

在另一些实施例中，测量值还可以为第二设备相对于第一设备的方位角和第二设备与第一设备之间收发信号的飞行时间。

步骤206，第二设备根据所述至少两个响应信号分别对应的所述测量值，确定相对于第一设备的位置。

在一些实施例中，第二设备可以综合每一响应信号对应的测量值，确定其相对于第一设备的位置。

例如，当位置为第二设备相对于所述第一设备的方位角时，通过执行如下实施例中的步骤305至307，确定第二设备相对于第一设备的方位角：首先对确定出的多个响应信号的相位差取代表值，该代表值即为更加稳定的相位差；随后再根据预设的转换关系，将得到的稳定的相位差转换为方位角。如此，使得确定出的相位差更加稳定，进而使得方位角更加稳定，提升测角精度。

在一些实施例中，第二设备还可以基于接收到的第一个响应信号对应的测量值，确定其相对于第一设备的位置。

例如，当位置为第二设备相对于所述第一设备的距离时，通过执行如下实施例中的步骤308至步骤309，首先确定出信号的飞行时间；随后将信号飞行时间与飞行速度相乘，即可确定出第二设备相对于第一设备的距离。

这里，仅根据第一次返回的响应信号确定飞行时间和距离，即能够保证测距精度，这是因为：虽然从理论上讲，可以分别根据返回的多个响应信号计算出多个距离值，但后续确定出的距离值的精度，一般会差于根据第一次返回的响应信号确定出的距离值，因此，对于后续确定出的距离值，一般不作考虑。且这种确定距离的方式，只需计算一次信号飞行时间即可，计算量较小。

本申请实施例再提供一种位置测量方法，图3为本申请实施例位置测量方法的实现流程示意图，如图3所示，该方法可以包括以下步骤301至步骤309：

步骤301，第二设备向第一设备发送测量请求信号；

步骤302，第一设备接收第二设备发送的测量请求信号；

步骤303，第一设备基于所述测量请求信号，在至少两个不同时刻分别向第二设备返回至少两个响应信号；

步骤304，第二设备在不同的时刻分别接收第一设备返回的至少两个响应信号；

步骤305，第二设备确定第一天线接收到的所述响应信号的第一相位；第二设备确定第二天线接收到的所述响应信号的第二相位；确定所述第一相位与所述第二相位的相位差。

举例来说，如图9所示，第一设备(即定位装置)向第二设备(即PDoA测量端)发送响应信号，第二设备上设置有具有特定间距的天线A和天线B，第二设备确定出天线A接收到的响应信号的第一相位，和天线B接收到的响应信号的第二相位；根据第一相位和第二相位，第二设备即能够确定出接收到的响应信号的相位差。

步骤306，第二设备确定所述至少两个响应信号对应的相位差的代表值。

可以理解地，第二设备确定出的相位差存在一定的离散程度，因此，第二设备在确定出至少两个响应信号对应的相位差之后，为了得到更加稳定的相位差值，可以取至少两个响应信号对应的相位差的均值等代表值，作为最终确定出的相位差。其中，代表值的计算方式可以是多种多样的，举例来说，可以取多个相位差的平均值，将平均值作为代表值；也可以对多个相位差进行排序，取中间值作为代表值；还可以取多个相位差的加权平均值，将加权平均值作为代表值。

步骤307，第二设备根据预设的转换关系，将所述代表值转换为方位角。

在本申请实施例中，在确定出至少两个响应信号对应的相位差时，是取多个相位差的均值等代表值作为最终确定出的相位差，随后再根据预设的转换关系，将该代表值转换为方位角的。如此，能够使最终确定出的相位差更加稳定，进而使得转换后的方位角更加稳定，提升测角精度。

在另一些实施例中，还可以在确定出至少两个响应信号对应的相位差时，先基于每一个相位差，根据预设的转换关系，将每一个相位差转换为对应的方位角；随后，再基于得到的至少两个方位角，取所述至少两个方位角的均值等代表值为最终确定出的方位角。如此，也能够使确定出的方位角更加稳定，提升测角精度。

步骤308，第二设备从所述响应信号中获取所述测量请求信号的第一接收时刻和所述响应信号的第一发送时刻；第二设备获取所述测量请求信号的第二发送时刻和所述响应信号的第二接收时刻；第二设备根据第一接收时刻、第二接收时刻、第一发送时刻和第二发送时刻，确定信号飞行时间。

举例来说，如图14所示，第二设备(即装置1)向第一设备(即装置2)发送测量请求信号，第二设备从响应信号中获取第一设备获取测量请求信号的第一接收时刻T_2-r和第一设备发送响应信号的第一发送时刻T_2-t，第二设备从自身携带的定位模块中获取测量请求信号的第二发送时刻T_1-t和接收到响应信号的第二接收时刻T_1-r；随后，如公式1所示，

Tprop＝((T_1-r-T_1-t)-(T_2-t-T_2-r))/2 (公式1)；

根据第一接收时刻T_2-r、第二接收时刻T_1-r、第一发送时刻T_2-t和第二发送时刻T_1-t，即可确定出信号飞行时间Tprop。

步骤309，第二设备根据所述信号飞行时间和所述信号的飞行速度，确定相对于所述第一设备的距离。

可以理解地，如公式2所示，

dist＝c*Tprop (公式2)；

在确定出信号飞行时间Tprop之后，计算信号飞行时间和信号飞行速度的乘积，即为第二设备相对于第一设备的距离。其中，dist表示第二设备相对于第一设备的距离，c为信号飞行速度。

本申请实施例提供一种位置测量方法，该方法应用于电子设备，该电子设备在实施的过程中可以为各种类型的具备定位功能的设备。所述电子设备可以包括手机、平板电脑、台式机、个人数字助理、导航仪、电视机或传感设备等。该方法所实现的功能可以通过电子设备中的处理器调用程序代码来实现，当然程序代码可以保存在计算机存储介质中，可见，该电子设备至少包括处理器和存储介质。

本申请实施例再提供一种位置测量方法，图4为本申请实施例位置测量方法的实现流程示意图，如图4所示，该方法可以包括以下步骤401至步骤402：

步骤401，第一设备接收第二设备发送的测量请求信号。

在本申请实施例中，第一设备和第二设备可以是相同类型的设备，也可以是不同类型的设备，但两者均搭载有具备定位功能的通信模块。例如，第一设备和第二设备可以都是手机、pad等移动设备；或者，第一设备为手机等移动设备，第二设备为携带UWB标签的设备。

步骤402，第一设备基于所述测量请求信号，向所述第二设备返回至少两个响应信号，以使所述第二设备根据所述至少两个响应信号进行位置测量。

在本申请实施例中，第一设备接收到第二设备发送的测量请求信号后，基于该测量请求信号，向第二设备返回至少两个响应信号，如此，使得第二设备向第一设备发送一次请求信息，即可获取至少两次响应信息，并根据接收的至少两个响应信号，确定其相对于第一设备的位置。这样，一方面，在保证相同定位精度的基础上可以有效降低刷新率，极大降低功耗，减少信道占用率；另一方面，在相同的刷新率下，测量得到的位置值更加稳定，进而能够有效提升定位精度。

本申请实施例提供一种位置测量系统，该系统包括：第一设备和第二设备；其中，第一设备和第二设备可以执行如下步骤501至步骤505的通信过程：

步骤501，第二设备向第一设备发送测量请求信号；

步骤502，第一设备接收第二设备发送的测量请求信号；

步骤503，第一设备基于测量请求信号，向第二设备返回至少两个响应信号；

步骤504，第二设备接收第一设备返回的所述至少两个响应信号；

步骤505，第二设备根据所述至少两个响应信号，确定相对于第一设备的位置。

对本申请实施例进行进一步详细说明之前，对本申请实施例中涉及的UWB的测距原理和UWB测角基本原理进行说明。

UWB的测距原理如下所示：

TOF(Time of Flight)/TOA(Time of Arrival)通过记录测距消息的收发时间戳来计算无线信号从发送设备到接收设备的传播时间，然后乘以光速，得到设备间的距离。根据测距消息的传输方式不同，可分为单向测距(One-Way Ranging，OWR)和双向测距(Two-Way Ranging，TWR)。其中，单向测距中测距消息仅单向传播，因此，为获得设备间的飞行时间，需要双方设备保持精确的时钟同步，系统实现复杂度和成本较高；而双向测距对双方设备的时钟同步没有要求，系统实现复杂度和成本很低。因而主要关注双向测距这种方案。

图5给出了双向测距(TWR)的实现示意图。TWR方法需要设备间支持双向通信，通过UWB信号收发时间戳计算UWB信号的往返时间，然后与光速相乘，从而获得两个设备间的实际距离信息。在图5中，Δt^g为左侧设备发起测距请求信息与接收到响应消息的时间差，Δt^b为右侧设备接收到测距请求信息与发出响应消息的时间差；c为光速。设备间的距离计算如公式3所示：

d＝0.5·c·(Δt^g-Δt^b) (公式3)；

TWR方法主要包括单边双向测距(SS-TWR)和双边双向测距(DS-TWR)两种，下面对这两种测距算法进行解释。

在SS-TWR算法中，测距请求设备发起测距请求，测距响应设备监听并响应测距请求，然后测距请求设备利用所有时间戳信息计算出设备间的飞行时间。

图6给出了SS-TWR算法的实现示意图。具体的，SS-TWR算法中设备A发起测距请求信息，设备B响应测距并返回消息处理时延Treply，设备A收到响应消息后计算出消息的往返时延Tround，然后即可计算出设备A，B间的飞行时间Tprop如公式4所示：

Tprop＝0.5*(Tround-Treply) (公式4)；

而在DS-TWR算法中，测距双方设备都会发起一次测距请求，等价于双方设备各自完成一次SS-TWR测距，因此，相较于SS-TWR算法，DS-TWR算法可极大地提升测距精度。

图7给出了DS-TWR算法的实现示意图。从图中可以看出，朴素的DS-TWR算法实现需要测距双方交换4条消息，分析测距消息交换流程可以发现，第二条测距响应消息和第三条测距请求消息都是由同一设备相继执行的，因而可合并为一条消息。在合并之后，由于测距流程上消息交换次数减少，从而一方面能够减少测距时间；另一方面能够降低测距功耗，且不影响测距精度。

图8给出了改进后的DS-TWR算法的实现示意图。其中，设备A与设备B之间的飞行时间如公式5所示：

Tprop＝(Tround1·Tround2-Treply1·Treply2)/(Tround1+Tround2+Treply1+Treply2) (公式5)；

其中，Tround1为设备A从向设备B发送请求消息直至接收到设备B返回的响应消息的往返时延，Treply1为设备B从接收到设备A发送的请求消息直至向设备A返回响应消息的处理时延，Tround2为设备B从向设备A发送请求消息直至接收到设备A返回的响应消息的往返时延，Treply2为设备A从接收到设备B发送的请求消息直至向设备B返回响应消息的处理时延。

得到飞行时间后，乘以光速便是距离测量值。

UWB测角基本原理如下所示：

如图9所示，DUT为待测UWB装置(比如UWB标签)，DUT向测量装置发送UWB信号。测量装置(比如手机)上设有特定间距d的两个天线antA和antB。如图9所示，测量端可以测量出antA和antA接收到的从DUT发送的UWB信号的相位，从而计算出相位差PDoA。通过PDoA算出DUT的天线距离antA和antB的路径差p。根据p和d，通过(三角)函数关系计算出到达角度θ(DUT相对于测量端的方位角)。

在实际的装置中，由于天线之间互耦的影响，较难用简单的三角函数来计算到达角度。因此需要对不同的装置进行校准，得出特定的映射表或者AoA计算函数。

图10给出了UWB测距和测角的无线通信交互逻辑。PDoA测量值存在一定的离散程度。如图11所示，这是某次装置2(即第一设备)相对于装置1(即第二设备)在不同AoA下的PDoA标准差的测量结果。标准差越大，表示该AoA下的PDoA抖动越大。

在相关技术中，如图12所示，为了提高系统的PDoA测角精度，需要进行多次通信交互，得到一系列的PDoA，再进行滤波处理得出更加稳定的PDoA(算出的AoA也更加稳定)。

然而，多次的测量交互会导致无线信道占用时间也成倍增加，同时也会带来装置系统的负载提升，装置的功耗也大大增加。

基于此，下面将说明本申请实施例在一个实际的应用场景中的示例性应用。

在本申请实施例中，UWB测距和测角的无线通信交互逻辑如图13和图14所示。所述装置1和装置2均搭载UWB通信模块，上述无线交互逻辑均通过UWB无线通信实现。

具体实现流程如下步骤1至步骤7所示：

步骤1，装置1向装置2发送请求信息。装置1从UWB模块中获取发射请求信息的时刻T_1-t；

步骤2，装置2收到请求信息，从UWB模块中获取接收请求信息时的时刻T_2-r；

步骤3，装置2设置发射时刻T_2-t，并在相应的时刻向装置1发送响应信息。所述响应信息包括装置2接收请求信息的时刻T_2-r以及发送响应信息的时间刻T_2-t；

步骤4，装置2延迟一定的时间t后，向装置1发送追加的响应信息。所述t很小，比如只有100多us；

步骤5，装置1收到响应信息后，从UWB模块中获取接收的响应信息的时刻T_1-r，从响应信息中获取T_2-r以及T_2-t，从UWB模块中获取PDoA-1；

步骤6，装置1收到追加的响应信息后，从UWB模块中获取PDoA-2；

步骤7，装置1进行数据处理。

a)对PDoA-1和PDoA-2进行滤波处理得到PDoA。比如PDoA＝(PDoA-1+PDoA-2)/2。通过预设的映射表或者预设的函数，将PDoA转化成AoA。

b)Tprop＝((T_1-r-T_1-t)-(T_2-t-T_2-r))/2。距离测量值dist＝c*Tprop，其中，c为光速，Tprop为飞行时间。

图15为相关技术中的装置1功耗分布图。如图15中所示：

阶段1，idle，此时间段UWB模块从sleep状态下被唤醒，进行初始化。

阶段2，TX，发射请求信息。

阶段3，idle，因为随后要将UWB模块设置成接收模式，无法将UWB模块进行睡眠，只能是空闲状态。

阶段4，RX，在预设的时间内将UWB模块设置成接收模式，从而正确接收响应信息。当接收到响应信息后，UWB模块进入sleep状态。

相关技术中UWB模块初始化的时间要比TX阶段和RX阶段的时间大数倍，并且idle状态下的功耗要接近TX阶段和RX阶段的功耗。

图16为本申请实施例中的装置1功耗分布。

从图16中可以看出，阶段1，2，3的功耗与相关技术中相同，阶段4比相关技术中要略长。总体来看，本申请实施例中一次通信交互的功耗要略微大于相关技术中的功耗，但本申请实施例一次通信交互可以获得2次PDoA数据，通过滤波处理后的PDoA更加稳定。

同理，如果相关技术中要获得2次PDoA数据，则要进行2次通信交互，功耗接近本申请实施例的2倍。

在一些实施例中，如图17所示，追加的响应信息可以提高到3次。同理，追加的响应信息也可以提高到4次，N次等等，追加次数N取决于UWB模块能够在多短的时间内正确接收N次UWB数据帧。

在本申请实施例中，相比于SS-TWR测距，设置了追加的响应请求，响应请求和追加的响应请求的时间间隔很短，从而使得一次通信交互，装置1在测量出距离的同时，能够测量出多次PDoA。

相比于相关技术方案，在本申请实施例中，一方面，在相同的刷新率下(刷新率表示1秒内完成多少次通信交互)，获得的PDoA的值更稳定，测角精度有效提升；另一方面，在保证相同测角精度的基础上，可以降低一半的刷新率，极大降低功耗，也减少了信道占用率。

基于前述的实施例，本申请实施例提供一种位置测量装置，该装置包括所包括的各模块、以及各模块所包括的各单元，可以通过处理器来实现；当然也可通过具体的逻辑电路实现；在实施的过程中，处理器可以为中央处理器(CPU)、微处理器(MPU)、数字信号处理器(DSP)或现场可编程门阵列(FPGA)等。

图18为本申请实施例位置测量装置的结构示意图，如图18所示，所述装置180包括发送模块181、接收模块182和确定模块183，其中：发送模块181，用于向第一设备发送测量请求信号；接收模块182，用于接收所述第一设备基于所述测量请求信号返回的至少两个响应信号；确定模块183，用于根据所述至少两个响应信号，确定相对于所述第一设备的位置。

在一些实施例中，接收模块182，还用于在不同的时刻分别接收响应信号；其中，至少两个响应信号是所述第一设备基于所述测量请求信号在至少两个不同时刻分别返回的信号。

在一些实施例中，确定模块183，用于根据所述响应信号，确定测量值；确定模块183，用于根据所述至少两个响应信号分别对应的所述测量值，确定相对于所述第一设备的位置。

在一些实施例中，确定模块183，用于确定第一天线接收到的所述响应信号的第一相位；确定模块183，还用于确定第二天线接收到的所述响应信号的第二相位；确定模块183，还用于确定所述第一相位与所述第二相位的相位差。

在一些实施例中，位置测量装置180还包括转换模块，确定模块183，用于确定所述至少两个响应信号对应的相位差的代表值；所述转换模块，用于根据预设的转换关系，将所述代表值转换为所述方位角。

在一些实施例中，位置测量装置180还包括获取模块，所述获取模块，用于从所述响应信号中获取所述测量请求信号的第一接收时刻和所述响应信号的第一发送时刻；所述获取模块，还用于获取所述测量请求信号的第二发送时刻和所述响应信号的第二接收时刻；确定模块183，还用于根据所述第一接收时刻、所述第二接收时刻、所述第一发送时刻和所述第二发送时刻，确定信号飞行时间；确定模块183，还用于根据所述信号飞行时间和所述信号的飞行速度，确定相对于所述第一设备的距离。

图19为本申请实施例位置测量装置的结构示意图，如图19所示，所述装置190包括接收模块191和响应模块192，其中：接收模块191，用于接收第二设备发送的测量请求信号；响应模块192，用于基于所述测量请求信号，向所述第二设备返回至少两个响应信号，以使所述第二设备根据所述至少两个响应信号进行位置测量。

以上装置实施例的描述，与上述方法实施例的描述是类似的，具有同方法实施例相似的有益效果。对于本申请装置实施例中未披露的技术细节，请参照本申请方法实施例的描述而理解。

需要说明的是，本申请实施例中图18和图19所示的位置测量装置对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。也可以采用软件和硬件结合的形式实现。

需要说明的是，本申请实施例中，如果以软件功能模块的形式实现上述的方法，并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得电子设备执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。这样，本申请实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

本申请实施例提供一种电子设备，图20为本申请实施例的电子设备的硬件实体示意图，如图20所示，所述电子设备200包括存储器201和处理器202，所述存储器201存储有可在处理器202上运行的计算机程序，所述处理器202执行所述程序时实现上述实施例中提供的方法中的步骤。

需要说明的是，存储器201配置为存储由处理器202可执行的指令和应用，还可以缓存待处理器202以及电子设备200中各模块待处理或已经处理的数据(例如，图像数据、音频数据、语音通信数据和视频通信数据)，可以通过闪存(FLASH)或随机访问存储器(RandomAccess Memory，RAM)实现。

本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中提供的方法中的步骤。

本申请实施例提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述方法实施例提供的方法中的步骤。

这里需要指出的是：以上存储介质和设备实施例的描述，与上述方法实施例的描述是类似的，具有同方法实施例相似的有益效果。对于本申请存储介质、存储介质和设备实施例中未披露的技术细节，请参照本申请方法实施例的描述而理解。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”或“一些实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”或“在一些实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。上文对各个实施例的描述倾向于强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以互相参考，为了简洁，本文不再赘述。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如对象A和/或对象B，可以表示：单独存在对象A，同时存在对象A和对象B，单独存在对象B这三种情况。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个模块或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的模块可以是、或也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是、或也可以不是物理模块；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各实施例中的各功能模块可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各模块分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上模块集成在一个单元中；上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，本申请上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得电子设备执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本申请所提供的几个方法实施例中所揭露的方法，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例。

本申请所提供的几个产品实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的产品实施例。

本申请所提供的几个方法或设备实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例或设备实施例。

以上所述，仅为本申请的实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种位置测量方法，其特征在于，所述方法包括：

向第一设备发送测量请求信号；

接收所述第一设备基于所述测量请求信号返回的至少两个响应信号；

根据所述至少两个响应信号，确定相对于所述第一设备的位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收所述第一设备基于所述测量请求信号返回的至少两个响应信号，包括：

在不同的时刻分别接收所述响应信号；其中，所述至少两个响应信号是所述第一设备基于所述测量请求信号在至少两个不同时刻分别返回的信号。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述至少两个响应信号，确定相对于所述第一设备的位置，包括：

根据所述响应信号，确定测量值；

根据所述至少两个响应信号分别对应的所述测量值，确定相对于所述第一设备的位置。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述接收所述第一设备基于所述测量请求信号返回的至少两个响应信号，包括：通过第一天线和第二天线接收所述响应信号；所述测量值包括第一天线和第二天线接收到的所述响应信号的相位差，所述位置包括相对于所述第一设备的方位角；

所述根据所述至少两个响应信号分别对应的所述测量值，确定相对于所述第一设备的位置，包括：

确定所述至少两个响应信号对应的相位差的代表值；

根据预设的转换关系，将所述代表值转换为所述方位角。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述测量值包括第一天线和第二天线接收到的所述响应信号的相位差；

所述根据所述响应信号，确定测量值，包括：

确定第一天线接收到的所述响应信号的第一相位；

确定第二天线接收到的所述响应信号的第二相位；

确定所述第一相位与所述第二相位的相位差。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述测量值包括相对于所述第一设备的距离；

所述根据所述响应信号，确定测量值，包括：

从所述响应信号中获取所述测量请求信号的第一接收时刻和所述响应信号的第一发送时刻；

获取所述测量请求信号的第二发送时刻和所述响应信号的第二接收时刻；

根据所述第一接收时刻、所述第二接收时刻、所述第一发送时刻和所述第二发送时刻，确定信号飞行时间；

根据所述信号飞行时间和所述信号的飞行速度，确定相对于所述第一设备的距离。

7.一种位置测量方法，其特征在于，所述方法包括：

接收第二设备发送的测量请求信号；

基于所述测量请求信号，向所述第二设备返回至少两个响应信号，以使所述第二设备根据所述至少两个响应信号进行位置测量。

8.一种位置测量装置，其特征在于，包括：

发送模块，用于向第一设备发送测量请求信号；

接收模块，用于接收所述第一设备基于所述测量请求信号返回的至少两个响应信号；

确定模块，用于根据所述至少两个响应信号，确定相对于所述第一设备的位置。

9.一种位置测量装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收第二设备发送的测量请求信号；

响应模块，用于基于所述测量请求信号，向所述第二设备返回至少两个响应信号，以使所述第二设备根据所述至少两个响应信号进行位置测量。

10.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至6任一项所述的方法，或者，所述处理器执行所述程序时实现权利要求7所述的方法。

11.一种位置测量系统，其特征在于，包括：第一设备和第二设备；其中，

所述第二设备向所述第一设备发送测量请求信号；

所述第一设备接收所述第二设备发送的测量请求信号；

所述第一设备基于所述测量请求信号，向所述第二设备返回至少两个响应信号；

所述第二设备接收所述第一设备返回的所述至少两个响应信号；

所述第二设备根据所述至少两个响应信号，确定相对于所述第一设备的位置。

12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的方法，或者，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求7所述的方法。

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