利用至少三个信号接收站的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于波的方法，其中，至少两个基准站(1、2)发送信号(s1、s1；s3、s4)，其中，所述信号几乎同时(S1、S2)被发送、在同一频率范围内被发送、利用复用方法可分离，其中，发送基准站(1、2)中的至少一个基准站除发送其自己的信号(s1、s2)以外，还同时接收由另一基准站(2、1)发送的至少一个信号(s2、s1)，并且以高精度确定其自己的发送与接收之间的时间间隔(τ1)和/或相位角，并且其中，至少接收所述信号(s1、s2)的至少一个接收站(7)接收来自所述基准站(1、2)中的至少两个基准站的所述信号(s3、s4)。而且，本发明专利技术涉及用于执行所述方法的系统和站。

System and method for utilizing at least three signal receiving stations

The present invention relates to a wave based method in which at least two datum stations (1, 2) send signals (S1, S1; S3, S4), in which the signals are sent almost simultaneously (S1, S2), sent within the same frequency range, and can be separated by a multiplexing method, in which at least one datum station in the datum station (1, 2) is sent out. In addition to sending its own signals (S1, S2), at least one signal (S2, S1) sent by another reference station (2, 1) is also received, and the time interval (tau 1) and / or phase angle between the transmission and reception of its own transmission and reception is determined with high precision, and at least one receiving station (7) receiving the signal (S1, S2) is received at least. The signals (S3, S4) of at least two datum stations from the reference stations (1, 2). Moreover, the invention relates to a system and a station for executing the method.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用至少三个信号接收站的系统和方法描述本专利技术涉及利用至少三个信号接收站的系统和方法。本专利技术特别涉及用于计算无线系统中的时间偏移或用于计算位置的布置和方法。无线电定位系统可以利用不同测量变量。已知测量变量例如是有角测量、抵达时间测量、或场强测量。抵达时间测量(TOA)在高精度系统领域中经常遇到。然而，由于光速非常快，所涉及站的极精确同步是必要的。否则，即使很小的时间误差也会导致在确定位置的系统中的有关距离的很大测量误差。因此，站的同步是与无线电定位密切连接的关键问题。该问题部分通过仅估计抵达时间差(TDOA)而得到缓解。尽管这根据情况降低定位准确度，但是移动站与固定站之间的精确同步不再是必须的。过去以不同方式解决使固定站彼此同步的剩余问题：-一种方法是玻璃纤维网络跨整个系统提供时间基准。-另一种方法是在已知位置处固定附加“移动”节点。时钟偏差根据该节点处的抵达时间的测量和已知距离来确定。-又一种方法是固定站中的一个在每个测量周期发射同步信号。其它固定站将自身与此同步。第一种解决方案就其安装而言非常复杂，并且在玻璃纤维网络的投资方面成本很高。另外两种解决方案基于限制潜在精度的基本假设：-用于同步的无线电信道必须具有清晰视距。-另外出现的任何多路径必须具有足够路径长度差，以便与具有可用带宽的视距可分离。-必须获知视距的长度。-在同步与测量之间的时间内，固定站的时钟被假定为在时间上具有绝对精确定时速率。-系统时钟到站内的信号发生的传递被假定为理想的并且无故障。来自这些理想假设的任何偏差都将导致同步误差，从而导致错误测量。来自这些假设的系统性偏差可能导致无法补救的系统测量误差，甚至没有后续统计补偿方法。而且，由先前方法实现的精度不足以执行相位一致测量。具有使可以分离iFDMA中的各种发送器的准确度的预同步通常从S.Roehr、M.Vossiek、P.Gulden的“MethodforHighPrecisionRadarDistanceMeasurementandSynchronizationofWirelessUnits,”2007IEEEMTT-SInternationalMicrowaveSymposium,Honolulu,USA,June2007,pp.1315-1318获知。本专利技术的目的是，进一步开发一种利用至少三个信号交换站的系统和方法。特别是，改进测量准确度，特别是测量无线电信道中的信号抵达时间的时间准确度。该目的通过具有权利要求1所述的特征的方法和具有权利要求13所述的特征的系统以及对应站来实现。有益实施方式是从属权利要求的主题。因此，优选的是一种基于波的方法，其中，至少两个基准站发送信号，其中，所述信号几乎同时被发送，在同一频率范围内被发送，可利用复用方法分离，其中，所述基准站中的至少一个基准站除发送其自己的信号以外，还同时接收由另一基准站发送的至少一个信号，并且以高精度确定其自己的发送与接收之间的时间间隔(stagger)和/或相位角，并且其中，至少接收所述信号的至少一个接收站接收来自所述基准站中的至少两个基准站的所述信号。所述基于波的方法特别是用于确定至少接收所述信号的所述至少一个站的位置的方法，或者包括用于确定至少接收所述信号的所述至少一个站的位置的方法步骤。同一信号发送既可以用于(计划用于)定位又可以用于同步化(通过所述基准站中的至少一个接收并且进一步处理)。所述基准站中的至少一个可以向至少接收所述信号的所述至少一个站发送用于定位目的的信号(其中，该信号因此还可以在那里被进一步处理)，并且在合适时，可以另外确定该(其自己的)发送与从另一基准站的所述接收之间的时间间隔和/或相位角。例如，因此在至少接收所述信号的所述至少一个站处不应存在在该步骤中确定的两个信号从两个不同基准站的接收之间的时间间隔(时间差)，而是相反，在所述基准站自己的发送与由另一基准站对信号的接收之间存在时间偏移(时间间隔)或相位角。该时间偏移或相位角优选地直接通过所述基准站(独立地)确定。特别是，不必须提供另一(附加)测量装置以便确定前述时间间隔或前述相位角。一个、更多个、或全部基准站优选为固定的(不可移动)和/或至少接收所述信号的所述至少一个站优选为移动的。术语“基于波”将被理解为特别是指在该方法或对应系统中使用的信号是以波形式在站之间传递的信号。特别是，所述信号是电磁波，其优选为按无导体方式被传递，即，不需要经由空气接口的波导。按波形式传递的所述信号优选为无线电信号，特别是在500Mhz至1THz的范围内。特别是，术语“基准站”和“接收站”被用于在针对该系列过程不同地起作用和操作的站之间加以区分。固定基准站是优选的。这里，“固定”应当理解成特别是指在已知轨道上移动的基准站。这种移动在此特别沿着已知地点时间分布图执行，使得在与测量相关的任何时间处获知这种可移动基准站的位置(包含空间取向)。至少接收所述信号的所述至少一个站还可以优选地发送本身的信号和/或与所述基准站进行通信，即，交换包括数据和信息的信号。所述接收站特别是移动站。这种移动站可以优选地在空间中自由地移动，其中，不必须知道其瞬时位置(包含取向)。信号可以仅具有时间上预定义的分布图。为斜坡形式的信号是优选的。信号还可以另选地或另外地包含数据和信息，数据和信息在两个或更多个各种站之间被交换。特别是，处于较低频的站的所有发送落入同一频率范围内的发送中，而另一站的发送全部处于更高频。特别是对于不存在可设想恒定分离频率的布置而言尤其如此。术语“高精度”被理解成特别是指比1μs更精确。1μs目前可以利用标准方法来实现，例如，FSK或利用ZigBee模块，其中，对于未来应用来说，对精度的甚至更高要求(特别是比0.1μs更精确，特别是比0.001μs更精确)也是通过同步来使能的。优选实施方式是不作为这种接收站的一部分的计算和/或控制单元处理所限定时间间隔和相位角中的至少一个，以形成通过数据传递被传递至所述至少一个接收站的数据流或数据集的方法。所述数据传递在此还可以根据信号或斜坡在不同路径和/或介质上执行。优选实施方式是借助于至少一个接收站或基准站确定由包括接收站和基准站的另一站接收或已经接收的至少一个信号的所述时间间隔和所述相位角中的至少一个。所述确定特别是通过FMCW、OFDM或伪噪声编码来执行。优选实施方式是从接收信号确定的测量值通过至少三个不同接收站来处理以使得创建数学变量的方法，其中，这些站的具有线性近似的系统时间对根据所述接收信号的抵达时间差没有影响。表述“具有近似”应理解为意指泰勒级数n在二次多项式处中断。执行所述计算特别在于，利用合适权重对抵达时间或相位进行相加和相减。所述数学变量特别为路径长度和路径长度差。利用近似法，根据优选实施方式，泰勒(Taylor)级数n在二次多项式中被中断，其中，执行所述计算，特别在于，利用权重对抵达时间或相位进行相加和相减，并且特别是，所述数学变量是路径长度和路径长度差。优选实施方式是一种方法，在该方法中，根据接收信号确定的测量值/来自至少三个不同接收站的测量值根据下式计算：优选实施方式是一种方法，其中，利用多于三个站，根据接收信号确定的测量值/来自至少三个不同接收站的测量值根据下式计算：特别是根据：优选实施方式是一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于波的方法，其中，至少两个基准站(1、2)发送信号(s1、s2；s3、s4)，‑其中，所述信号‑几乎同时被发送(S1、S2)，‑在同一频率范围内被发送，‑能够利用复用方法分离，‑其中，所述基准站(1、2)中的至少一个基准站除发送其自己的信号(s1、s2)以外，还同时接收由另一基准站(2、1)发送的至少一个信号(s2、s1)，并且以高精度确定其自己的发送与所述接收之间的时间间隔(τ1)和/或相位角，并且‑其中，至少接收所述信号的至少一个接收站(7)接收来自所述基准站(1、2)中的至少两个基准站的所述信号(s3、s4)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.14 DE 102015121724.41.一种基于波的方法，其中，至少两个基准站(1、2)发送信号(s1、s2；s3、s4)，-其中，所述信号-几乎同时被发送(S1、S2)，-在同一频率范围内被发送，-能够利用复用方法分离，-其中，所述基准站(1、2)中的至少一个基准站除发送其自己的信号(s1、s2)以外，还同时接收由另一基准站(2、1)发送的至少一个信号(s2、s1)，并且以高精度确定其自己的发送与所述接收之间的时间间隔(τ1)和/或相位角，并且-其中，至少接收所述信号的至少一个接收站(7)接收来自所述基准站(1、2)中的至少两个基准站的所述信号(s3、s4)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，不是这种接收站(7)的一部分的计算和/或控制单元(9)处理所限定的时间间隔(τ1、τ2)和相位角中的至少一个，以形成通过数据传递被传递至所述至少一个接收站(7)的数据流(S6)或数据集。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，借助于至少一个接收站或基准站(1、2、7)，确定由包括接收站和基准站(2、1、7)的另一站接收或已经接收的至少一个信号(s2、s1；s3、s4)的所述时间间隔(τ1、τ2)和所述相位角中的至少一个。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，计算根据来自至少三个不同接收站(1、2、7)的接收信号(s2、s1；s3、s4)确定的测量值，使得创建数学变量，其中，这些站(1、2、7)的具有线性近似的系统时间对根据所述接收信号(1、2)的抵达时间差没有影响。5.根据权利要求4所述的方法，其中，利用近似法，泰勒级数n在二次多项式处中断，其中，执行所述计算，特别在于，利用权重对抵达时间或相位进行相加和相减，并且特别是，所述数学变量是路径长度和路径长度差。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，根据接收信号(s2、s1；s3、s4)确定的测量值/来自至少三个不同接收站(1、2、7)的测量值根据以下计算：7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，利...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·沃塞科，P·古尔登，F·基尔施，
申请(专利权)人：斯梅奥公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE