基于单基站的网络定位方法、装置及设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于单基站的网络定位方法、装置及设备，所述方法包括：获取第一到达时间、第一到达角度、第二到达时间、第二到达角度、第三到达时间和第四到达时间，将第一到达时间、第一到达角度、第二到达时间、第二到达角度、第三到达时间以及第四到达时间，输入至预设的半正定规划模型，输出第一距离和第二距离，基于第一距离、第一到达角度确定第一目标节点在预设坐标系下的坐标，基于第二距离、第二到达角度确定第二目标节点在预设坐标系下的坐标。本发明专利技术提供的基于单基站的网络定位方法、装置及设备，通过至少两个目标节点的配合，仅在一个基站的条件下就能完成目标节点的定位和目标节点间的同步。

Network positioning method, device and equipment based on single base station

The invention provides a network positioning method, device and device based on a single base station. The method comprises acquiring the first arrival time, the first arrival angle, the second arrival time, the second arrival angle, the third arrival time and the fourth arrival time, and putting the first arrival time, the first arrival angle and the second arrival time. The second arrival angle, the third arrival time and the fourth arrival time are input into the preset semi-definite programming model, the first distance and the second distance are output, the coordinates of the first target node in the preset coordinate system are determined based on the first distance and the first arrival angle, and the second target is determined based on the second distance and the second arrival angle. The coordinates of the nodes in the preset coordinate system. The network positioning method, device and device based on a single base station provided by the invention can complete the positioning of the target node and the synchronization between the target nodes only under the condition of a base station by the cooperation of at least two target nodes.

【技术实现步骤摘要】
基于单基站的网络定位方法、装置及设备
本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种基于单基站的网络定位方法、装置及设备。
技术介绍
定位和同步技术在导航等方面的应用越来越广泛，同时各方面的应用对定位和同步的精度和时间效率的要求也越来越高。现有技术中，最早期的定位技术是全球卫星定位系统(GPS)，通过多颗定位卫星对目标节点进行定位，GPS可以提供实时、全天候和全球性的定位、时间同步、导航等服务，基本可以满足开阔条件下的海陆空三大领域的应用需求。另外，在定位和同步领域还存在一些别的技术，比如基于无线电信号强度、基于磁场、基于角度测量以及基于超声波等，其中，无线电定位的测量方式主要包括到达时间方法(TOA)、到达时间差的方法(TDOA)、到达角度方法(AOA)、往返时间方法(RTT)等。但是，GPS难以在室内、地下、洞穴等场合实现目标节点的定位和同步，而基于无线电信号强度、基于磁场、基于角度测量的定位方法定位精度较差并且不能实现节点之间的同步。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于单基站的网络定位方法、装置及设备，解决了现有技术中在基站数量较少时的定位方法定位精度低或不能定位，以及不能实现节点间同步的技术问题。为了解决上述技术问题，一方面，本专利技术提供一种基于单基站的网络定位方法，包括：获取第一到达时间和第一到达角度；获取第二到达时间和第二到达角度；获取第三到达时间；获取第四到达时间；其中，所述第一到达时间为第一目标节点将第一测量特征信号发送到基站所需要的时间，所述第一到达角度为在预设坐标系下所述第一目标节点相对于所述基站的方位角，所述第二到达时间为第二目标节点将第二测量特征信号发送到所述基站所需要的时间，所述第二到达角度为在所述预设坐标系下所述第二目标节点相对于所述基站的方位角，所述第三到达时间为所述第二目标节点将所述第二测量特征信号发送到所述第一目标节点所需要的时间，所述第四到达时间为所述第一目标节点将所述第一测量特征信号发送到所述第二目标节点所需要的时间；将所述第一到达时间、所述第一到达角度、所述第二到达时间、所述第二到达角度、所述第三到达时间以及所述第四到达时间，输入至预设的半正定规划模型，输出第一距离和第二距离，其中，所述第一距离为所述第一目标节点与所述基站间的距离，所述第二距离为所述第二目标节点与所述基站间的距离；基于所述第一距离和所述第一到达角度确定所述第一目标节点在所述预设坐标系下的坐标，作为第一坐标，并根据所述第一坐标实现对所述第一目标节点的初步定位；基于所述第二距离和所述第二到达角度确定所述第二目标节点在所述预设坐标系下的坐标，作为第二坐标，并根据所述第二坐标实现对所述第二目标节点的初步定位。另一方面，本专利技术提供一种基于单基站的网络定位装置，包括：获取模块，用于获取第一到达时间和第一到达角度；获取第二到达时间和第二到达角度；获取第三到达时间；获取第四到达时间；其中，所述第一到达时间为第一目标节点将第一测量特征信号发送到基站所需要的时间，所述第一到达角度为在预设坐标系下所述第一目标节点相对于所述基站的方位角，所述第二到达时间为第二目标节点将第二测量特征信号发送到所述基站所需要的时间，所述第二到达角度为在所述预设坐标系下所述第二目标节点相对于所述基站的方位角，所述第三到达时间为所述第二目标节点将所述第二测量特征信号发送到所述第一目标节点所需要的时间，所述第四到达时间为所述第一目标节点将所述第一测量特征信号发送到所述第二目标节点所需要的时间；计算模块，用于将所述第一到达时间、所述第一到达角度、所述第二到达时间、所述第二到达角度、所述第三到达时间以及所述第四到达时间，输入至预设的半正定规划模型，输出第一距离和第二距离，其中，所述第一距离为所述第一目标节点与所述基站间的距离，所述第二距离为所述第二目标节点与所述基站间的距离；定位模块，用于基于所述第一距离和所述第一到达角度确定所述第一目标节点在所述预设坐标系下的坐标，作为第一坐标，并根据所述第一坐标实现对所述第一目标节点的初步定位；基于所述第二距离和所述第二到达角度确定所述第二目标节点在所述预设坐标系下的坐标，作为第二坐标，并根据所述第二坐标实现对所述第二目标节点的初步定位。再一方面，本专利技术提供一种用于基于单基站的网络定位方法的电子设备，包括：存储器和处理器，所述处理器和所述存储器通过总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行上述的方法。又一方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。本专利技术提供的基于单基站的网络定位方法、装置及设备，通过至少两个目标节点的配合，仅在一个基站的条件下就能完成目标节点的定位，并且实现了目标节点间的同步，并且提高了目标节点间同步、定位的精度和时间效率，降低了单基站定位中对时钟同步和天线阵列的特性要求。在无线网络中仅存在单个具有被动天线阵列的基站的情况下，实现目标节点的同步和定位，从而节省大量的通信时隙等资源，提高了无线网络的使用效率。附图说明图1为依照本专利技术实施例的基于单基站的网络定位方法示意图；图2为依照本专利技术实施例提供的网络定位方法的应用场景示意图；图3为依照本专利技术实施例的在二维平面场景中两个目标节点和单基站之间的关系约束示意图；图4为依照本专利技术实施例的基于单基站的网络定位装置示意图；图5为本专利技术实施例提供的用于基于单基站的网络定位方法的电子设备的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为依照本专利技术实施例的基于单基站的网络定位方法示意图，如图1所示，本专利技术实施例提供一种基于单基站的网络定位方法，其执行主体为基站，所述方法包括：步骤S101、获取第一到达时间和第一到达角度；获取第二到达时间和第二到达角度；获取第三到达时间；获取第四到达时间；其中，所述第一到达时间为第一目标节点将第一测量特征信号发送到基站所需要的时间，所述第一到达角度为在预设坐标系下所述第一目标节点相对于所述基站的方位角，所述第二到达时间为第二目标节点将第二测量特征信号发送到所述基站所需要的时间，所述第二到达角度为在所述预设坐标系下所述第二目标节点相对于所述基站的方位角，所述第三到达时间为所述第二目标节点将所述第二测量特征信号发送到所述第一目标节点所需要的时间，所述第四到达时间为所述第一目标节点将所述第一测量特征信号发送到所述第二目标节点所需要的时间；步骤S102、将所述第一到达时间、所述第一到达角度、所述第二到达时间、所述第二到达角度、所述第三到达时间以及所述第四到达时间，输入至预设的半正定规划模型，输出第一距离、第二距离、第一同步参数和第二同步参数，其中，所述第一距离为所述第一目标节点与所述基站间的距离，所述第二距离为所述第二目标节点与所述基站间的距离，所述第一同步参数为所述第一目标节点的系统时间相对于标准时间的偏差，所述第二同步参数为所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单基站的网络定位方法，其特征在于，包括：获取第一到达时间和第一到达角度；获取第二到达时间和第二到达角度；获取第三到达时间；获取第四到达时间；其中，所述第一到达时间为第一目标节点将第一测量特征信号发送到基站所需要的时间，所述第一到达角度为在预设坐标系下所述第一目标节点相对于所述基站的方位角，所述第二到达时间为第二目标节点将第二测量特征信号发送到所述基站所需要的时间，所述第二到达角度为在所述预设坐标系下所述第二目标节点相对于所述基站的方位角，所述第三到达时间为所述第二目标节点将所述第二测量特征信号发送到所述第一目标节点所需要的时间，所述第四到达时间为所述第一目标节点将所述第一测量特征信号发送到所述第二目标节点所需要的时间；将所述第一到达时间、所述第一到达角度、所述第二到达时间、所述第二到达角度、所述第三到达时间以及所述第四到达时间，输入至预设的半正定规划模型，输出第一距离和第二距离，其中，所述第一距离为所述第一目标节点与所述基站间的距离，所述第二距离为所述第二目标节点与所述基站间的距离；基于所述第一距离和所述第一到达角度确定所述第一目标节点在所述预设坐标系下的坐标，作为第一坐标，并根据所述第一坐标实现对所述第一目标节点的初步定位；基于所述第二距离和所述第二到达角度确定所述第二目标节点在所述预设坐标系下的坐标，作为第二坐标，并根据所述第二坐标实现对所述第二目标节点的初步定位。...

【技术特征摘要】
1.一种基于单基站的网络定位方法，其特征在于，包括：获取第一到达时间和第一到达角度；获取第二到达时间和第二到达角度；获取第三到达时间；获取第四到达时间；其中，所述第一到达时间为第一目标节点将第一测量特征信号发送到基站所需要的时间，所述第一到达角度为在预设坐标系下所述第一目标节点相对于所述基站的方位角，所述第二到达时间为第二目标节点将第二测量特征信号发送到所述基站所需要的时间，所述第二到达角度为在所述预设坐标系下所述第二目标节点相对于所述基站的方位角，所述第三到达时间为所述第二目标节点将所述第二测量特征信号发送到所述第一目标节点所需要的时间，所述第四到达时间为所述第一目标节点将所述第一测量特征信号发送到所述第二目标节点所需要的时间；将所述第一到达时间、所述第一到达角度、所述第二到达时间、所述第二到达角度、所述第三到达时间以及所述第四到达时间，输入至预设的半正定规划模型，输出第一距离和第二距离，其中，所述第一距离为所述第一目标节点与所述基站间的距离，所述第二距离为所述第二目标节点与所述基站间的距离；基于所述第一距离和所述第一到达角度确定所述第一目标节点在所述预设坐标系下的坐标，作为第一坐标，并根据所述第一坐标实现对所述第一目标节点的初步定位；基于所述第二距离和所述第二到达角度确定所述第二目标节点在所述预设坐标系下的坐标，作为第二坐标，并根据所述第二坐标实现对所述第二目标节点的初步定位。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：将所述第一到达时间、所述第一到达角度、所述第二到达时间、所述第二到达角度、所述第三到达时间以及所述第四到达时间，输入至所述半正定规划模型，输出第一同步参数和第二同步参数，所述第一同步参数为所述第一目标节点的系统时间相对于标准时间的偏差，所述第二同步参数为所述第二目标节点的系统时间相对于所述标准时间的偏差；根据所述第一同步参数和所述第二同步参数，实现对所述第一目标节点和所述第二目标节点的初步同步。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取第三到达时间，具体为：获取第一目标节点发送的第三到达时间，所述第三到达时间由所述第一目标节点根据第二目标节点发送的第二测量特征信号获得；所述获取第四到达时间，具体为：获取第二目标节点发送的第四到达时间，所述第四到达时间由所述第二目标节点根据第一目标节点发送的第一测量特征信号获得。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半正定规划模型为：其中，d0i为第一距离，为第一同步参数，d0j为第二距离，为第二同步参数，为d0i的估计值，为的估计值，为d0j的估计值，为的估计值，ε为参数矢量，τ＝[τ0i,τ0j,τij,τji]T，为τ的估计值，τ0i为第一到达时间，τ0j为第二到达时间，τij为第三到达时间，τji为第四到达时间，为τ0i的估计值，为τ0j的估计值，为τij的估计值，为τji的估计值，c为光速，ψi为第一到达角度，ψj为第二到达角度，为ψi的估计值，为ψj的估计值，ρT＝[d0i,d0j]，[X]ij为矩阵变量X的第i行和j列对应的元素，εi、εj、和均为辅助变量。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：获取第一信噪比、第二信噪比、第三信噪比和第四信噪比，其中，所述第一信噪比为所述基站接收到所述第一目标节点发送的所述第一测量特征信号的信噪比，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈渊，刘言，智强，
申请(专利权)人：清华大学，华慧通达天津科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11