定位系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种定位系统和方法，其中，该定位方法包括：确定锚节点在多个角度下第一定向天线和第二定向天线接收到的被测节点的入射波的信号强度之间的差值，其中，上述第一定向天线和上述第二定向天线共点安装点，上述第一定向天线所围设形成的区域和上述第二定向天线所围设形成的区域部分重叠；将最小的差值所对应的角度作为上述锚节点与上述被测节点之间的连线与水平参考线之间的角度。本发明专利技术解决了相关技术中定位的精度和定位设备的复杂度两者无法兼容的技术问题，达到了在定位设备复杂度低的情况下实现对目标的准确定位的技术效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信领域，具体而言，涉及一种。
技术介绍
随着定位技术和信息技术的飞速发展，基于位置信息的服务(Location-BasedService，简称为LBS)已成为当今信息服务的一个重要组成部分。在室外定位以GPS为主的情况下，定位最末端的高精度室内定位已经在“数字城市”管理中占据越来越多的份额。据调查，关于定位需求和潜在应用的服务在未来将带来每年上百亿美元的市场收入，其中就包括大量的室内高精度定位需求。当前近距离定位的分类方法是基于测距技术的定位(Range-based)和无须测距技术的定位(Range-free)。如果按照定位原理进行比较，Range-Based定位的精度要高于Range-Free定位。目前，Range-Based定位已成为近距离定位研究的主要方向。Range-Based定位主要是基于对以下参数的测量和估计进行的:接收信号强度指7]\ (Received Signal Strength Indication,简称为 RSSI)、节点间信号传播时间(TimeOf Arrival，简称为TOA)、待测节点到两个锚节点的信号传输时间差(Time DifferenceofArrival，简称为TD0A)和节点间的角度信息(AngleOfArrival，简称为Α0Α)。下面对上述的几种定位技术进行具体描述如下:DAOA技术，来波角度(AOA)估计是利用多天线技术(又叫，智能天线技术)通过测量一个天线阵中的每个天线阵元的接收信号来估计来波角度，然后再通过来波角度来估计未知节点的位置。AOA技术要求具备多天线的条件，即天线阵的条件，同时对于基带信号的处理有比较高的要求，从硬件到算法的实现都非常复杂。2) TOA技术，来波时间(TOA)估计是利用发射天线发射的信号在收发天线之间传播的时间来估计收发天线间距的技术。既然要估计电波的传播，特别是近距离的电波传播，要求收发天线之间有非常精确的同步关系，接收天线要有非常精确的时钟，否则微小的时间差就会导致非常大的距离误差。3) TDOA技术，来波时间差(TDOA)估计是基于发射天线发送的电波到达不同接收天线的时间差而进行估计的技术，是在TOA技术上发展起来的，由于分析对象是时间差，而不是TOA要求的绝对到达时间，因此降低了 TOA技术中对于时间严格同步的要求，但由于是用时间参数来估计收发天线间距，在近距离定位中依然对于接收天线有非常高精度的时钟要求。4) RSSI技术，根据接收天线接收的来自发射天线的信号强度(RSSI)来估计收发天线之间的距离，主要理论依据是接收信号强度与距离成反比的原理。由于接收天线对于接收信号的信号强度的提取非常容易实现，因此RSSI技术是目前最常用的近距离定位技术，但该技术也有精度低、稳定性差的缺点。针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种，以至少解决相关技术中定位的精度和定位设备的复杂度两者无法兼容的技术问题。根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种定位系统，包括:锚节点、驱动器和数据处理器，其中，上述锚节点包括:第一定向天线和第二定向天线，其中，上述第一定向天线和上述第二定向天线共点安装，上述第一定向天线所围设形成的区域和上述第二定向天线所围设形成的区域部分重叠；上述驱动器，与上述锚节点相连，用于驱动上述第一定向天线和上述第二定向天线以上述锚节点为中心、以与水平面平行的指向预定方向的水平线作为水平参考线按照预定角度进行旋转，以接收被测节点在多个角度的入射波；上述数据处理器，与上述锚节点相连，用于计算上述第一定向天线和上述第二定向天线在上述多个角度接收到的入射波的信号强度之间的差值，并根据上述多个角度的差值确定上述锚节点与上述被测节点之间的连线相对于上述水平参考线的角度。优选地，上述数据处理器用于将上述各个差值中的最小差值所对应的角度作为上述锚节点与上述被测节点之间的连线相对于上述水平参考线的角度。优选地，上述锚节点还包括:全向天线，用于接收来自上述被测节点的入射波；上述数据处理器还用于根据上述全向天线接收的入射波确定上述第一定向天线和上述第二定向天线接收到的入射波是否为直射波。优选地，上述驱动器为角度步进电机。优选地，上述驱动器用于驱动上述第一定向天线和上述第二定向天线按照间隔0.225度的角度在O度到180度之间进行上述旋转。根据本专利技术实施例的另一方面，提供了一种定位方法，包括:确定锚节点在多个角度下第一定向天线和第二定向天线接收到的被测节点的入射波的信号强度之间的差值，其中，上述第一定向天线和上述第二定向天线共点安装点，上述第一定向天线所围设形成的区域和上述第二定向天线所围设形成的区域部分重叠；将最小的差值所对应的角度作为上述锚节点与上述被测节点之间的连线与水平参考线之间的角度，其中，上述水平参考线是与水平面平行的指向预定方向的水平线。优选地，在确定上述信号强度之间的差值之前，上述方法还包括:以上述锚节点为中心、以与水平面平行的水平线作为上述水平参考线在O度到180度之间旋转上述锚节点，以使得上述第一定向天线和上述第二定向天线接收上述被测节点在多个角度发送的入射波。优选地，确定上述信号强度之间的差值包括:查找出上述第一定向天线和上述第二定向天线接收到的入射波中的直射波；确定在上述多个角度下上述第一定向天线和上述第二定向天线接收到的直射波的信号强度之间的差值。优选地，查找出上述第一定向天线和上述第二定向天线接收到的入射波中的直射波包括:获取全向天线接收到的入射波；根据上述全向天线接收到的入射波的强度确定出直射波；将在上述全向天线接收到上述直射波的时间点，上述第一定向天线和上述第二定向天线接收到的直射波作为上述第一定向天线和上述第二定向天线接收到的入射波中的直射波。优选地，将最小的差值所对应的角度作为上述锚节点与上述被测节点之间的连线与水平参考线之间的角度包括:以角度为横坐标、差值为纵坐标绘制上述多个角度下接收到的上述入射波的信号强度之间的差值的曲线；将曲线的最低点对应的角度作为上述锚节点与上述被测节点之间的连线与上述水平参考线之间的角度。在本专利技术实施例中，通过在锚节点中设置两个共点安装且存在重叠区域的定向天线，从而获取被测节点在各个角度的入射波，然后将在两个定向天线中的信号强度的差值最小时所对应的角度作为被测节点的角度，从而实现对被测节点的定位。通过上述方式解决了相关技术中定位的精度和定位设备的复杂度两者无法兼容的技术问题，达到了在定位设备复杂度低的情况下实现对目标的准确定位的技术效果。【附图说明】此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中:图1是根据本专利技术实施例的定位系统的一种优选结构框图；图2是根据本专利技术实施例的锚节点的一种优选示意图；图3是根据本专利技术实施例的锚节点的另一种优选示意图；图4是根据本专利技术实施例的锚节点的又一种优选示意图；图5是根据本专利技术实施例的设置有全向天线的锚节点的一种优选示意图；图6是根据本专利技术实施例的定位方法的一种优选流程图；图7是根据本专利技术实施例的RSSI差值随锚节点旋转角度变化的射线跟踪法仿真结果示意图；图8是根据本专利技术实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种定位系统，其特征在于，包括：锚节点、驱动器和数据处理器，其中，所述锚节点包括：第一定向天线和第二定向天线，其中，所述第一定向天线和所述第二定向天线共点安装，所述第一定向天线所围设形成的区域和所述第二定向天线所围设形成的区域部分重叠；所述驱动器，与所述锚节点相连，用于驱动所述第一定向天线和所述第二定向天线以所述锚节点为中心、以与水平面平行的指向预定方向的水平线作为水平参考线按照预定角度进行旋转，以接收被测节点在多个角度的入射波；所述数据处理器，与所述锚节点相连，用于计算所述第一定向天线和所述第二定向天线在所述多个角度接收到的入射波的信号强度之间的差值，并根据所述多个角度的差值确定所述锚节点与所述被测节点之间的连线相对于所述水平参考线的角度。

【技术特征摘要】
1.一种定位系统，其特征在于，包括:锚节点、驱动器和数据处理器，其中， 所述锚节点包括:第一定向天线和第二定向天线，其中，所述第一定向天线和所述第二定向天线共点安装，所述第一定向天线所围设形成的区域和所述第二定向天线所围设形成的区域部分重叠； 所述驱动器，与所述锚节点相连，用于驱动所述第一定向天线和所述第二定向天线以所述锚节点为中心、以与水平面平行的指向预定方向的水平线作为水平参考线按照预定角度进行旋转，以接收被测节点在多个角度的入射波； 所述数据处理器，与所述锚节点相连，用于计算所述第一定向天线和所述第二定向天线在所述多个角度接收到的入射波的信号强度之间的差值，并根据所述多个角度的差值确定所述锚节点与所述被测节点之间的连线相对于所述水平参考线的角度。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理器用于将所述各个差值中的最小差值所对应的角度作为所述锚节点与所述被测节点之间的连线相对于所述水平参考线的角度。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于， 所述锚节点还包括:全向天线，用于接收来自所述被测节点的入射波； 所述数据处理器还用于根据所述全向天线接收的入射波确定所述第一定向天线和所述第二定向天线接收到的入射波是否为直射波。4.根据权利要求1所述 的系统，其特征在于，所述驱动器为角度步进电机。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述驱动器用于驱动所述第一定向天线和所述第二定向天线按照间隔0.225度的角度在O度到180度之间进行所述旋转。6.一种定位方法，其特征在于，包括: 确定锚节点在多个角度下第一定向天线和第二定向天线接收到的被测节点的入射波的信号强度之间的差值，其中，所述第一定向天线和...

【专利技术属性】
技术研发人员：李超，冷文，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44