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无线网络中节点定位和同步方法及节点装置制造方法及图纸

技术编号:16590238 阅读:53 留言:0更新日期:2017-11-18 18:42
本申请公开了一种无线网络中节点定位和同步方法及节点装置,该定位和同步方法包括:无线网络中各个节点在第一通信时隙发射本节点的请求帧信号,以及接收其他节点的请求帧信号;所述各个节点根据接收的其他节点的请求帧信号,生成本节点的返回帧信号;所述各个节点在第二通信时隙发射本节点的返回帧信号,以及接收其他节点的返回帧信号;所述各个节点根据所接收的其他节点的请求帧信号和返回帧信号,确定出所述无线网络中各节点位置和同步参数。应用本申请的方案,可实现一个节点对整个无线网络中所有节点的定位和同步,且节省通信时隙资源,有效提高无线网络节点定位和同步效率。

【技术实现步骤摘要】
无线网络中节点定位和同步方法及节点装置
本专利技术一般涉及无线通信
,具体涉及无线网络中节点定位和同步方法及节点装置。
技术介绍
无线网络中节点的定位和同步技术研究开始于二十世纪五十年代,尤其是以全球卫星定位系统(GPS,GlobalPositioningSystem)为代表。二十世纪七十年代,在早期卫星定位系统研究的基础上,美国研制成功了新一代的全球卫星导航定位系统,该系统可以为海陆空三大领域提供实时、全天候和全球性的定位、时间同步、导航等服务。除此之外现有还存在一些无线网络节点定位技术,比如基于信号强度的定位方式、基于角度测量的定位方式以及基于信息跳数的定位方式等。现有的无线网络节点定位方案在某些方面存在一些不足和问题。例如,对于全球卫星定位系统,其难以在室内、地下等场合实现节点的定位,并且在实现定位之前难于实现两个待定位节点之间的测距和同步。对于基于信号强度的方式,其定位精度不佳并且不能完成节点之间的同步。对于角度测量的方式,需要较大的测向天线且不能完成节点的同步。对于基于信息跳数的方式,其测距精度、定位精度和同步精度都不佳,只能实现粗略的估算。而且,若要通过上述现有节点定位方案来实现在一个节点上完成对所有未知节点的定位和同步,往往需要涉及多次信号传输,占用大量通信时隙资源,定位效率低。
技术实现思路
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足,期望提供一种能够实现一个节点对整个无线网络中所有节点的定位和同步,且节省通信时隙资源的节点定位和同步方案,有效提高无线网络节点定位和同步效率。第一方面,本申请实施例提供了一种无线网络中节点定位和同步方法,该定位和同步方法包括:无线网络中各个节点在第一通信时隙发射本节点的请求帧信号,以及接收其他节点的请求帧信号;所述各个节点根据接收的其他节点的请求帧信号,生成本节点的返回帧信号;所述各个节点在第二通信时隙发射本节点的返回帧信号,以及接收其他节点的返回帧信号;所述各个节点根据所接收的其他节点的请求帧信号和返回帧信号,确定出所述无线网络中各节点位置和同步参数。第二方面,本申请实施例还提供了一种适用于无线网络节点定位和同步的节点装置,该节点装置包括:请求帧发射接收模块,用于在第一通信时隙发射本节点装置的请求帧信号,以及接收无线网络中其他节点装置的请求帧信号;返回帧信号生成模块,用于根据接收的其他节点装置的请求帧信号,生成本节点装置的返回帧信号;返回帧发射接收模块,用于在第二通信时隙发射生成的返回帧信号,以及接收其他节点装置的返回帧信号;节点定位同步模块,用于根据所接收的其他节点装置的请求帧信号和返回帧信号,确定出所述无线网络中各节点装置的位置和同步参数。本申请实施例提供的节点定位和同步方案中,通过两个通信时隙分别传输各个节点的请求帧信号和返回帧信号;进而,无线网络中的任一节点通过本节点所接收的其他节点的请求帧信号和返回帧信号,即可确定出无线网络中各节点位置和同步参数。相比现有方案,本申请的方案仅通过两个通信时隙的信号传输,即可实现一个节点对整个无线网络中所有节点的定位和同步,节省了大量的通信时隙资源,极大的提高了无线网络节点定位和同步效率。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1示出了根据本申请一个实施例的无线网络中节点定位和同步方法的示例性流程图;图2示出了根据本申请一个实施例的节点收发信号的示意图;图3示出了根据本申请一个实施例的节点信号接收示意图;图4示出了根据本申请一个实施例的请求帧信号和返回帧信号的发送接收示意图;图5示出了根据本申请一个实施例的适用于无线网络节点定位和同步的节点装置的示例性结构框图;图6示出了根据本申请一个实施例的返回帧信号生成模块的示例性结构框图;图7示出了根据本申请一个实施例的节点定位同步模块的示例性结构框图。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例,都属于本专利技术所保护的范围。本申请使用的“模块”、“装置”等术语旨在包括与计算机相关的实体,例如但不限于硬件、固件、软硬件组合、软件或者执行中的软件。例如,模块可以是,但并不仅限于:处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。举例来说,计算设备上运行的应用程序和此计算设备都可以是模块。一个或多个模块可以位于执行中的一个进程和/或线程内,一个模块也可以位于一台计算机上和/或分布于两台或更多台计算机之间。如
技术介绍
中所提到的,现有的无线网络节点定位和同步方案中,若要实现在一个节点上完成对所有未知节点的定位和同步,需要涉及多次信号传输,占用大量通信时隙资源,定位效率低。鉴于现有技术的上述缺陷,本专利技术的专利技术人发现,随着无线通信技术的发展,出现了同时同频全双工技术。同时同频全双工技术是指节点在接收来自其他节点信息的同时发送信息,并且节点在发送信息和接收信息时所占用的频率信道相同。因此,本专利技术的专利技术人考虑,可以基于同时同频全双工技术来实现无线网络节点定位和同步。具体地,可以基于同时同频全双工技术,在一个通信时隙内完成本节点的请求帧信号的发射,以及其他节点的请求帧信号的接收;并在另一个通信时隙内完成本节点的返回帧信号的发射,以及其他节点的返回帧信号的接收。继而,无线网络中的任一节点可以根据其所接收的其他节点的请求帧信号和返回帧信号,确定出本节点的位置,以及其他节点的位置。这样,通过两个通信时隙的信号传输,即可实现一个节点对整个无线网络中所有节点位置和同步参数的确定,不仅可节省宝贵的通信时隙资源,还可极大的提高无线网络节点定位和同步效率。为了便于描述和区分,本申请中可以将发射和接收请求帧信号所占用的通信时隙称为第一通信时隙,或者也可以称为请求帧时隙;将发射和接收返回帧信号所占用的通信时隙称为第二通信时隙,或者也可以称为返回帧时隙。下面结合附图详细说明本申请的技术方案。参考图1,其示出了根据本申请一个实施例的无线网络中节点定位和同步方法的示例性流程图。如图1所示,本申请一个实施例的无线网络中节点定位和同步方法可以包括如下步骤:S110:无线网络中各个节点在第一通信时隙发射本节点的请求帧信号,以及接收其他节点的请求帧信号。本申请实施例中,无线网络中各个节点可以基于同时同频全双工技术,实现在一个通信时隙内发射本节点的请求帧信号,并接收来自其他节点的请求帧信号,如图2、3所示。图2示出了根据本申请一个实施例的节点收发信号的示意图;图3示出了根据本申请一个实施例的节点信号接收示意图。在第一通信时隙(请求帧时隙)中,无线网络中各个节点的请求帧信号由伪随机码序列生成。不同节点所各自生成的请求帧信号不同。对于无线网络中的第i个节点,由对应的伪随机码序列生成的请求帧信号可记为si(t);而对于无线网络中第j个节点,其请求帧信号可记为sj(t);当i≠j时,信号si(t)和信号sj(t)不同。S120:各个节点根据接收的其他节点的请求帧信号,生成本节点的返回帧信号。本申请实施例中,各个节点可以根据本节点接收的其他节点的请求帧信号和包含本本文档来自技高网
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无线网络中节点定位和同步方法及节点装置

【技术保护点】
一种无线网络中节点定位和同步方法,其特征在于,包括:无线网络中各个节点在第一通信时隙发射本节点的请求帧信号,以及接收其他节点的请求帧信号;所述各个节点根据接收的其他节点的请求帧信号,生成本节点的返回帧信号;所述各个节点在第二通信时隙发射本节点的返回帧信号,以及接收其他节点的返回帧信号;所述各个节点根据所接收的其他节点的请求帧信号和返回帧信号,确定出所述无线网络中各节点位置和同步参数。

【技术特征摘要】
1.一种无线网络中节点定位和同步方法,其特征在于,包括:无线网络中各个节点在第一通信时隙发射本节点的请求帧信号,以及接收其他节点的请求帧信号;所述各个节点根据接收的其他节点的请求帧信号,生成本节点的返回帧信号;所述各个节点在第二通信时隙发射本节点的返回帧信号,以及接收其他节点的返回帧信号;所述各个节点根据所接收的其他节点的请求帧信号和返回帧信号,确定出所述无线网络中各节点位置和同步参数。2.根据权利要求1所述的定位和同步方法,其特征在于,所述各个节点根据接收的其他节点的请求帧信号,生成本节点的返回帧信号,包括:所述各个节点根据本节点接收的其他节点的请求帧信号和包含本节点自干扰消除后的噪声,确定出本节点所接收的请求帧合信号;根据所述请求帧合信号和本节点的扰码信号,生成本节点的返回帧信号。3.根据权利要求2所述的定位和同步方法,其特征在于,根据如下公式1确定第k个节点所接收的请求帧合信号rk(t):其中,N为所述无线网络中的节点个数,wk(t)为包含第k个节点自干扰消除后的噪声,ρk,i为第i个节点和第k个节点之间的直接伪距,c为光速,αi为第i个节点的请求帧信号的幅度,i、k均取值为1到N之间的整数。4.根据权利要求2或3所述的定位和同步方法,其特征在于,根据所述请求帧合信号和本节点的扰码信号,生成本节点的返回帧信号,包括:所述各个节点将本节点所接收的请求帧合信号与本节点的扰码信号进行运算操作,生成本节点的返回帧信号。5.根据权利要求1-4任一所述的定位和同步方法,其特征在于,所述各个节点根据所接收的其他节点的请求帧信号和返回帧信号,确定出所述无线网络中各节点位置和同步参数,包括:各个节点根据本节点所接收其他节点的返回帧信号,确定出本节点与其他节点之间的各种间接伪距;各个节点根据本节点与其他节点之间的直接伪距和间接伪距,确定出所述无线网络中任意两个节点之间的距离和节点的同步参数;各个节点根据节点之间的距离,确定出所述无线网络中各节点位置。6.根据权利要求5所述的定位和同步方法,其特征在于,所述各个节点根据本节点与其他节点之间的直接伪距和间接伪距,确定出所述无线网络中任意两个节点之间的距离和节点的同步参数,包括:各个节点构建自己的第一伪距对应关系,所述第一伪距对应关系为本节点与其他节点之间的直接伪距、本节点的同步参数、其他节点的同步参数以及本节点与其他节点之间的距离的对应关系;各个节点构建自己的第二伪...

【专利技术属性】
技术研发人员:沈渊刘言
申请(专利权)人:清华大学
类型:发明
国别省市:北京,11

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