一种基于外部射频切换延迟闭环补偿的AoA定位方法及终端与流程

本发明涉及物联网（iot）无线定位，尤其涉及一种基于外部射频切换延迟闭环补偿的aoa定位方法及终端。

背景技术：

1、蓝牙aoa技术通过测量多个天线接收信号的相位差来实现高精度定位。在实际应用中，面临以下技术瓶颈：

2、1、功耗矛盾：高频次的iq采样（正交采样）和天线切换导致终端续航极短，无法满足电池供电iot设备的需求。

3、2、同步误差：当使用外部天线切换芯片时，主控soc（system on chip，片上系统）与切换芯片间的总线传输延迟会导致天线切换动作无法与蓝牙数据包中的cte（constanttone extension，恒定音调扩展）信号精确对齐。

4、3、环境干扰：室内多径效应（反射）会导致定位精度波动，盲目进行高频定位会造成电能空耗。

技术实现思路

1、为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种基于外部射频切换延迟闭环补偿的aoa定位方法及终端。

2、第一方面，本发明提出的一种基于外部射频切换延迟闭环补偿的aoa定位方法，包括：

3、定位终端上电后，主控soc根据定位终端的运动强度、剩余电量以及历史定位信息对应的历史相位线性度，确定本次定位的目标频率和天线切换序列，并将所述天线切换序列预先写入外部切换单元；

4、在接收到蓝牙数据包并检测到所述蓝牙数据包中的cte信号起始位时，通过主控soc内部的硬件事件互联系统将所述cte信号起始位映射为驱动所述外部切换单元的触发信号，并读取预先存储在硬件寄存器中、外部切换单元响应于主控soc发送的控制指令而产生的传输时延值，用以对所述触发信号进行超前补偿，使经超前补偿后的触发信号驱动所述外部切换单元按照所述天线切换序列进行天线阵列切换；

5、在天线阵列切换后的各天线通道上采集iq采样数据，并根据所述iq采样数据计算方位角，以获得aoa定位结果；

6、根据所述aoa定位结果对应的iq采样数据计算当前相位线性度，并根据所述当前相位线性度调整后续定位的目标频率和/或天线切换序列。

7、进一步地，定位终端上电后，主控soc预先发送测试控制指令，并接收所述外部切换单元响应于所述测试控制指令执行产生的反馈信号；所述传输延迟值根据所述测试控制指令的发送时刻ts与所述反馈信号的接收时刻te之间的时间差确定，并将所确定的传输延迟值作为所述外部切换单元对应的实际响应延迟补偿参数。

8、进一步地，所述传输延迟值根据所述测试控制指令的发送时刻与所述反馈信号的接收时刻之间的时序关系确定，并作为所述外部切换单元对应的实际响应延迟补偿参数。所述发送时刻和所述接收时刻均通过主控soc的硬件时序捕获机制确定，以减少cpu软件执行延迟对延迟测量结果的影响。

9、在一种实施方式中，当所述测试控制指令的发送路径与所述反馈信号的返回路径具有近似对称的时延特性时，可根据所述测试控制指令的发送时刻ts与所述反馈信号的接收时刻te之间的时间差确定单向传输延迟值，例如采用δt=(te-ts)×0.5进行计算。其中，ts表示测试控制指令的发射时刻，te表示反馈信号的接收时刻。在其他实施方式中，还可以根据所述外部切换单元的接口特性、反馈路径特性或预先标定结果采用对应的延迟换算方式确定所述传输延迟值。

10、进一步地，所述测试控制指令通过所述主控soc与所述外部切换单元之间的通信总线发送，所述外部切换单元响应于所述测试控制指令执行天线切换动作，并通过状态反馈输出端或外部检测电路输出所述反馈信号；所述主控soc通过硬件输入捕获接口获取所述反馈信号的接收时刻te，并根据所述发送时刻ts与所述接收时刻te确定所述传输延迟值。

11、进一步地，所述硬件事件互联系统为所述主控soc内置的外设事件互联系统，所述外设事件互联系统将检测到的cte信号起始位事件配置为触发源，并将所述触发源直接映射至驱动所述外部切换单元的gpio引脚，以生成所述触发信号。

12、进一步地，所述外部切换单元设置有状态反馈输出端，或者连接有用于检测天线切换响应状态的外部检测电路；所述状态反馈输出端或所述外部检测电路的输出端与所述主控soc的硬件事件捕获输入接口连接，以形成反馈路径；所述外部切换单元响应于所述测试控制指令执行对应的天线切换动作，并在实际切换响应发生时通过所述反馈路径输出所述反馈信号，使所述主控soc能够基于所述测试控制指令的发送时刻与所述反馈信号的接收时刻确定所述外部切换单元的实际响应延迟。

13、进一步地，在生成所述触发信号时读取所述硬件寄存器中的传输延迟值，并根据所述传输延迟值使所述触发信号提前输出，使经超前补偿后的触发信号到达所述外部切换单元的实际时刻与所述cte信号对应的采样窗口相匹配。

14、进一步地，所述运动强度根据定位终端内置的运动传感器检测的加速度数据确定；当所述运动强度大于预设运动强度阈值且所述剩余电量高于预设低电量阈值时，提高所述目标频率并开启所述外部切换单元的供电，以使定位终端进入高动态定位模式。

15、进一步地，当所述剩余电量不大于预设低电量阈值时，降低所述目标频率，并切断所述外部切换单元的供电，以使定位终端进入节能定位模式。

16、进一步地，根据当前aoa定位结果对应的iq采样数据计算当前相位线性度；当所述当前相位线性度低于预设干扰阈值时，降低所述目标频率和/或修改所述天线切换序列，并重新执行蓝牙数据包接收、天线阵列切换、iq采样及aoa定位。

17、进一步地，当所述当前相位线性度低于所述预设干扰阈值时，延长相位线性度评估的数据统计窗口，以增加天线切换周期对应的iq采样数据量，并根据增加后的iq采样数据重新计算所述相位线性度。

18、进一步地，干扰阈值通过出厂标定数据或历史统计数据或预设规则确定。

19、第二方面，一种基于外部射频切换延迟闭环补偿的aoa定位终端，用于实现第一方面所述的定位方法，包括主控soc、天线阵列、运动传感器及用于切换天线的外部切换单元，所述主控soc用于：

20、向所述外部切换单元发送测试控制指令，接收所述外部切换单元响应于所述测试控制指令执行产生的反馈信号，根据所述测试控制指令的发送时刻与所述反馈信号的接收时刻计算总线传输延迟值并写入硬件寄存器；

21、根据运动传感器检测的当前定位终端的运动强度、剩余电量以及历史定位信息反馈的历史相位线性度，确定本次定位的目标频率和对应的天线切换序列，并将所述天线切换序列预先写入外部切换单元；

22、在接收外界的蓝牙数据包且检测到所述蓝牙数据包中的cte信号起始位时，通过主控soc内部的硬件事件互联系统将所述cte信号起始位映射为驱动所述外部切换单元的触发信号，并读取硬件寄存器中的传输时延值，用以对所述触发信号进行超前补偿，使经超前补偿后的触发信号驱动所述外部切换单元按照所述天线切换序列进行天线阵列切换；

23、在完成切换后的各天线通道上采集iq采样数据，并根据所述iq采样数据计算方位角，以获得定位结果；

24、根据所述aoa定位结果对应的iq采样数据计算当前相位线性度，并根据所述当前相位线性度调整后续定位的目标频率和/或天线切换序列。

25、本发明通过对外部射频切换单元的实际响应延迟进行测量，并根据测得的实际响应延迟对驱动所述外部射频切换单元的触发信号进行超前补偿，使外部射频切换单元的实际天线切换时序与蓝牙cte信号的iq采样时序相匹配，从而降低因外部射频切换单元响应延迟产生的天线切换与iq采样之间的时序偏差，提高不同天线通道iq采样数据的时序一致性，进而提高aoa角度计算的准确性和定位结果的稳定性。

26、本发明采用基于实际响应延迟的动态补偿方式，无需预先固定外部射频切换单元的响应延迟参数，能够根据不同外部射频切换单元的实际响应特性确定对应的延迟补偿参数，从而提高所述方法对不同外部射频切换单元及不同硬件连接路径的适应性。

27、此外，本发明根据定位终端的运动强度、剩余电量以及相位线性度动态调整定位频率和天线切换序列，并在满足低功耗条件时降低定位频率或关闭外部射频切换单元的供电，从而减少不必要的定位采样和天线切换操作，在保证定位需求的同时降低系统功耗，延长定位终端的持续工作时间。