一種定位方法及裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種定位方法和裝置。其中定位方法，包括：第一參考節(jié)點(diǎn)間隔第一時(shí)間發(fā)射兩次廣播信號(hào)，以使移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和參考節(jié)點(diǎn)接收所述廣播信號(hào)并分別測(cè)量接收信號(hào)時(shí)間；至少兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)在接收到所述廣播信號(hào)之后，延遲各自的預(yù)設(shè)時(shí)間發(fā)射各自的參考信號(hào)，以使所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收所述參考信號(hào)并測(cè)量接收信號(hào)時(shí)間；所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身測(cè)量的接收信號(hào)時(shí)間和參考信號(hào)中時(shí)間或者時(shí)間間隔，計(jì)算所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)到兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的距離差；所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)根據(jù)至少兩個(gè)距離差和對(duì)應(yīng)的參考節(jié)點(diǎn)位置坐標(biāo)，確定所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。如此技術(shù)方案，能夠使得移動(dòng)節(jié)點(diǎn)完成自定位，且不受移動(dòng)節(jié)點(diǎn)數(shù)目的限制。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種定位方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及移動(dòng)通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種定位方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著通信技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)定位技術(shù)的關(guān)注度越來(lái)越高，目前常采用的定位技術(shù)有基于到達(dá)時(shí)間定位法和基于到達(dá)時(shí)間差定位法。
[0003]基于到達(dá)時(shí)間(Time of Advent, T0A)定位法的基本原理是:先測(cè)量至少三個(gè)參考節(jié)點(diǎn)與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間的信號(hào)傳播時(shí)間；再分別計(jì)算移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與參考節(jié)點(diǎn)之間的距離；最后，根據(jù)各參考節(jié)點(diǎn)的位置以及計(jì)算得到的距離，確定該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。
[0004]基于到達(dá)時(shí)間差(Time Difference of Arrival,TD0A)定位法的基本原理是:移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)射信號(hào)，至少三個(gè)參考節(jié)點(diǎn)根據(jù)信號(hào)到達(dá)的時(shí)間差以及信號(hào)的傳播速度，計(jì)算移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與參考節(jié)點(diǎn)之間的距離差。根據(jù)雙曲線(xiàn)數(shù)學(xué)原理，發(fā)射節(jié)點(diǎn)必然位于以?xún)蓚€(gè)參考節(jié)點(diǎn)位置為焦點(diǎn)的雙曲線(xiàn)上，為了確定該發(fā)射節(jié)點(diǎn)的位置需要建立至少兩個(gè)雙曲線(xiàn)方程，該雙曲線(xiàn)的交點(diǎn)即為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。
[0005]上述TOA定位法和TDOA定位法均需要將測(cè)量數(shù)據(jù)匯總到中心機(jī)，由中心機(jī)完成位置坐標(biāo)的計(jì)算，然后由中心機(jī)將計(jì)算的位置坐標(biāo)傳送至移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)再利用位置坐標(biāo)作進(jìn)一步處理。由于中心機(jī)向移動(dòng)節(jié)點(diǎn)傳送位置坐標(biāo)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收該位置坐標(biāo)的操作必然增加通信開(kāi)銷(xiāo)，且當(dāng)定位系統(tǒng)組網(wǎng)規(guī)模較大(例如幾十?上百個(gè)參考節(jié)點(diǎn)公用一個(gè)中心機(jī))時(shí)，定位機(jī)傳送位置坐標(biāo)的操作難以實(shí)現(xiàn)。再者，由于這兩種定位法均需要移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)射信號(hào)，因此，同一區(qū)域可容納的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量將受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種定位方法和裝置，先利用一個(gè)參考節(jié)點(diǎn)發(fā)射兩個(gè)廣播信號(hào)，再利用至少兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)分別發(fā)射參考信號(hào)，最后，由移動(dòng)節(jié)點(diǎn)根據(jù)測(cè)量的兩個(gè)廣播信號(hào)的接收信號(hào)時(shí)間和參考節(jié)點(diǎn)的接收信號(hào)時(shí)間和發(fā)射信號(hào)時(shí)間，確定該移動(dòng)節(jié)點(diǎn)自身的位置坐標(biāo)。該技術(shù)方案不需要移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)射信號(hào)，同一區(qū)域內(nèi)可容納的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量不受限制，且移動(dòng)節(jié)點(diǎn)自身就能夠完成自定位，無(wú)需中心機(jī)傳送從而節(jié)省通信開(kāi)銷(xiāo)。
[0007]本發(fā)明公開(kāi)了如下技術(shù)方案:
[0008]第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種定位方法，所述方法包括:
[0009]第一參考節(jié)點(diǎn)間隔第一時(shí)間發(fā)射兩次廣播信號(hào)，以使移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和參考節(jié)點(diǎn)接收所述廣播信號(hào)并分別測(cè)量接收信號(hào)時(shí)間；
[0010]至少兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)在接收到所述廣播信號(hào)之后，延遲各自的預(yù)設(shè)時(shí)間發(fā)射各自的參考信號(hào)，以使所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收所述參考信號(hào)并測(cè)量接收信號(hào)時(shí)間；所述參考信號(hào)包含參考節(jié)點(diǎn)測(cè)量的接收信號(hào)時(shí)間和發(fā)射信號(hào)時(shí)間；或者所述參考信號(hào)包含參考節(jié)點(diǎn)測(cè)量的接收信號(hào)時(shí)間和發(fā)射信號(hào)時(shí)間之間的時(shí)間間隔；不同參考節(jié)點(diǎn)的預(yù)設(shè)時(shí)間不相同；[0011]所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身測(cè)量的接收信號(hào)時(shí)間和參考信號(hào)中時(shí)間或者時(shí)間間隔，計(jì)算所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)到兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的距離差；
[0012]所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)根據(jù)至少兩個(gè)距離差和對(duì)應(yīng)的參考節(jié)點(diǎn)位置坐標(biāo)，確定所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。
[0013]可選的，所述至少兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)在接收到所述廣播信號(hào)之后，延遲各自的預(yù)設(shè)時(shí)間發(fā)射各自的參考信號(hào)，以使所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收所述參考信號(hào)并測(cè)量接收信號(hào)時(shí)間，包括:
[0014]第二參考節(jié)點(diǎn)和第三參考節(jié)點(diǎn)在接收兩次廣播信號(hào)之后，分別延遲各自的預(yù)設(shè)時(shí)間發(fā)送各自的參考信號(hào)，以使所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收兩個(gè)參考信號(hào)并測(cè)量接收信號(hào)時(shí)間，所述第二參考節(jié)點(diǎn)和第三參考節(jié)點(diǎn)是所述至少兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)中的任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)。
[0015]可選的，當(dāng)所述參考信號(hào)包含參考節(jié)點(diǎn)測(cè)量的接收信號(hào)時(shí)間和發(fā)射信號(hào)時(shí)間時(shí)，
[0016]所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身測(cè)量的接收信號(hào)時(shí)間和參考信號(hào)中時(shí)間，計(jì)算所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)到兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的距離差，包括:
[0017]所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)從參考信號(hào)中獲取接收信號(hào)時(shí)間和發(fā)射信號(hào)時(shí)間；
[0018]所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)按照公式
【權(quán)利要求】
1.一種定位方法，其特征在于，所述方法包括: 第一參考節(jié)點(diǎn)間隔第一時(shí)間發(fā)射兩次廣播信號(hào)，以使移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和參考節(jié)點(diǎn)接收所述廣播信號(hào)并分別測(cè)量接收信號(hào)時(shí)間； 至少兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)在接收到所述廣播信號(hào)之后，延遲各自的預(yù)設(shè)時(shí)間發(fā)射各自的參考信號(hào)，以使所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收所述參考信號(hào)并測(cè)量接收信號(hào)時(shí)間；所述參考信號(hào)包含參考節(jié)點(diǎn)測(cè)量的接收信號(hào)時(shí)間和發(fā)射信號(hào)時(shí)間；或者所述參考信號(hào)包含參考節(jié)點(diǎn)測(cè)量的接收信號(hào)時(shí)間和發(fā)射信號(hào)時(shí)間之間的時(shí)間間隔；不同參考節(jié)點(diǎn)的預(yù)設(shè)時(shí)間不相同； 所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身測(cè)量的接收信號(hào)時(shí)間和參考信號(hào)中時(shí)間或者時(shí)間間隔，計(jì)算所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)到兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的距離差； 所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)根據(jù)至少兩個(gè)距離差和對(duì)應(yīng)的參考節(jié)點(diǎn)位置坐標(biāo)，確定所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)在接收到所述廣播信號(hào)之后，延遲各自的預(yù)設(shè)時(shí)間發(fā)射各自的參考信號(hào)，以使所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收所述參考信號(hào)并測(cè)量接收信號(hào)時(shí)間，包括: 第二參考節(jié)點(diǎn)和第三參考節(jié)點(diǎn)在接收兩次廣播信號(hào)之后，分別延遲各自的預(yù)設(shè)時(shí)間發(fā)送各自的參考信號(hào)，以使所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收兩個(gè)參考信號(hào)并測(cè)量接收信號(hào)時(shí)間，所述第二參考節(jié)點(diǎn)和第三參考節(jié)點(diǎn)是所述至少兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)中的任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述參考信號(hào)包含參考節(jié)點(diǎn)測(cè)量的接收信號(hào)時(shí)間和發(fā)射信 號(hào)時(shí)間時(shí)， 所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身測(cè)量的接收信號(hào)時(shí)間和參考信號(hào)中時(shí)間，計(jì)算所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)到兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的距離差，包括: 所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)從參考信號(hào)中獲取接收信號(hào)時(shí)間和發(fā)射信號(hào)時(shí)間； 所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)按照公式
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述參考信號(hào)包含參考節(jié)點(diǎn)測(cè)量的接收信號(hào)時(shí)間和發(fā)射信號(hào)時(shí)間之間的時(shí)間間隔時(shí)， 所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身測(cè)量的接收信號(hào)時(shí)間和參考信號(hào)中的時(shí)間間隔，計(jì)算所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)到兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的距離差，包括: 所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)從參考信號(hào)中獲取時(shí)間間隔； 所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)按照公式
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一參考節(jié)點(diǎn)設(shè)置所述第一時(shí)間小于 1ms0
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)根據(jù)至少兩個(gè)距離差和對(duì)應(yīng)的參考節(jié)點(diǎn)位置坐標(biāo)，確定所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)，包括: 當(dāng)所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)為二維坐標(biāo)時(shí)，從所計(jì)算的距離差中選擇三個(gè)距離差，根據(jù)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)到兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的距離差數(shù)學(xué)公式建立方程組； 利用非線(xiàn)性最小二乘法求解所述方程組得到所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。
7.—種定位裝置，其特征在于，所述裝置包括: 第一接收單元，用于接收第一參考節(jié)點(diǎn)間隔第一時(shí)間發(fā)射的兩次廣播信號(hào)，并測(cè)量接收信號(hào)時(shí)間； 第二接收單元，用于接收至少兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)在接收到所述廣播信號(hào)之后，延遲各自的預(yù)設(shè)時(shí)間發(fā)射的各自的參考信號(hào)，并測(cè)量接收信號(hào)時(shí)間；所述參考信號(hào)包含參考節(jié)點(diǎn)測(cè)量的接收信號(hào)時(shí)間和發(fā)射信號(hào)時(shí)間；或者所述參考信號(hào)包含參考節(jié)點(diǎn)測(cè)量的接收信號(hào)時(shí)間和發(fā)射信號(hào)時(shí)間之間的時(shí)間間隔；不同參考節(jié)點(diǎn)的預(yù)設(shè)時(shí)間不相同； 計(jì)算單元，用于根據(jù)自身測(cè)量的接收信號(hào)時(shí)間和參考信號(hào)中時(shí)間或者時(shí)間間隔，計(jì)算所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)到兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的距離差； 確定單元，用于根據(jù)至少兩個(gè)距離差和對(duì)應(yīng)的參考節(jié)點(diǎn)位置坐標(biāo)，確定所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，當(dāng)所述參考信號(hào)包含參考節(jié)點(diǎn)測(cè)量的接收信號(hào)時(shí)間和發(fā)射信號(hào)時(shí)間時(shí)， 所述計(jì)算單元，包括: 第一獲取子單元，用于從參考信號(hào)中獲取接收信號(hào)時(shí)間和發(fā)射信號(hào)時(shí)間； 第一計(jì)算子單元，用于所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)按照公式
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，當(dāng)所述參考信號(hào)包含參考節(jié)點(diǎn)測(cè)量的接收信號(hào)時(shí)間和發(fā)射信號(hào)時(shí)間時(shí)， 所述計(jì)算單元，包括: 第二獲取子單元，用于從參考信號(hào)中獲取時(shí)間間隔； 第二計(jì)算子單元，用于所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)按照公式
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，當(dāng)所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)為二維坐標(biāo)時(shí)，所述確定單元，包括: 選擇子單元，用于從所計(jì)算的距離差中選擇三個(gè)距離差，根據(jù)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)到兩個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的距離差數(shù)學(xué)公式建立方程組； 解析子單元，用于利用非線(xiàn)性最小二乘法求解所述方程組得到所述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)。
【文檔編號(hào)】H04W64/00GK104039011SQ201410313468
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】韋子輝, 王志峰, 申書(shū)偉 申請(qǐng)人:保定市天河電子技術(shù)有限公司