一种标签被动定位方法技术

本发明专利技术公开一种标签被动定位方法，涉及电子信息技术领域，解决了现有标签被动定位方法通常需要在锚节点之间或锚节点与标签之间实现时间同步，从而导致系统复杂，建设与维护成本升高的问题。该方法如下：在区域内部署多个锚节点，各锚节点按照特定顺序发出含有特定内容的定位广播包；标签接受锚节点所发出的定位广播包，提取该广播包内容，计算该广播包相对于本地时钟的准确到达时间，并上传到解算单元；解算单元处理后，生成以标签坐标值为变量的方程组，求解该方程组，获得标签坐标值。本发明专利技术所述方法用于实现标签被动定位时，不需要在锚节点之间或锚节点与标签之间实现时间同步，从而降低了系统复杂度并降低了系统建设与维护成本。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开，涉及电子信息
，解决了现有标签被动定位方法通常需要在锚节点之间或锚节点与标签之间实现时间同步，从而导致系统复杂，建设与维护成本升高的问题。该方法如下：在区域内部署多个锚节点，各锚节点按照特定顺序发出含有特定内容的定位广播包；标签接受锚节点所发出的定位广播包，提取该广播包内容，计算该广播包相对于本地时钟的准确到达时间，并上传到解算单元；解算单元处理后，生成以标签坐标值为变量的方程组，求解该方程组，获得标签坐标值。本专利技术所述方法用于实现标签被动定位时，不需要在锚节点之间或锚节点与标签之间实现时间同步，从而降低了系统复杂度并降低了系统建设与维护成本。【专利说明】
本专利技术涉及电子信息
，尤其涉及利用通信技术与信息技术实现一种标签 被动定位方法。
技术介绍
现有的标签被动定位方法，通常包括接收信号强度方法（received signal strength,简称RSS)、信号到达时间方法（time of arrival,简称Τ0Α)、信号到达时间差方 法（time difference of arrival,简称TD0A)等。其中，RSS方法受到信号反射、散射、 绕射等多径衰减与遮挡影响非常严重，实际上存在较大误差。Τ0Α和TD0A方法具有较高的 定位精度。这两种方案用于实现标签被动定位时，需要测量各个锚节点所发出信号到达标 签的绝对时间或时间差，以计算出标签的坐标。Τ0Α方案通常需要锚节点与标签间的时间 同步，TD0A方案通常需要各个锚节点间的时间同步，从而导致系统复杂，建设与维护成本升 商。
技术实现思路
基于现有标签被动定位方法通常需要在锚节点之间或锚节点与标签之间实现时 间同步，从而导致系统复杂，建设与维护成本升高。本专利技术的目的是提供一种利用通信技术 与信息技术实现标签被动定位的方法。 假设，区域内有N个锚节点，以A(l)，…A(N)来代表。每个锚节点具备绝对或相 对坐标。每个锚节点具备唯一的标识。区域内有多个标签，使用M0代表。以下所称"设备" 表示锚节点或标签。锚节点会发出与定位相关的特定数据包，称为定位广播包。该定位广 播包有如下4个特征：1)可以被一定范围内的锚节点和标签所接收；2)包含发送设备的标 识；3)采用接收设备易于计算到达时间的信号调制方式如CSS (线性调频扩频)调制或者采 用UWB (超宽带）信号4)有数据负载。 使用Ta⑴a(j)表示A(i)接收到A(j)所发出的定位广播包的相对于A(i)本地 时钟的准确到达时间，并以此类推。使用TmOa(i)表示M0接收到A(i)所发出的定位请求 广播包的相对于M0本地时钟的准确到达时间，并以此类推。使用X(i)表示A(i)发出定位 请求广播包的绝对时间，并以此类推。使用Fa(i)a(j)表示A(j)所发出的定位广播包数 据包到达A(i)所需要的时间，对于无线载波通信设备来说，该值表示定位广播包的无线信 号从A(j)天线相位中心到达A(i)天线相位中心所需要的时间。Fa(i)a(j)该值可以认为 是A(j)与A(i)之间距离除以信号传播速度，Fa⑴a(j) =Fa(j)a(i)，以下不再区分，并以 此类推。同样，使用FmOa(i)表示A(i)所发出的定位广播包数据包到达M0所需要的时间。 使用R(i)表示A(i)接收器件延迟，对于无线载波通信设备来说，该值表示定位请求广播包 无线信号从A(i)天线相位中心经过射频接收电路与模数转换器件，转换为数字信号的延 迟。在本方案所涉及到的时间范围内，可以认为A(i)所接收到的每个定位广播包，该值均 一致。而不同的设备，该值会有不同。使用D(i)表示A(i)接收到A(i-l)定位广播包后， 再次发出定位广播的延迟，该延迟包括逻辑处理延迟加上发送器件延迟。对于无线载波通 信设备来说，上述发送器件延迟表示定位请求广播包无线信号从逻辑处理单元，经过数模 转换器件与射频发射电路，到达A(i)天线相位中心的延迟。Ta(i)a(j) - Ta(i)a(m)表示 A (j)和A (m)所发出定位广播包到达A (i)的时间差，该时间差基于A (i)的时钟计算。考虑 到当前硬件技术水准，在本技术方案所涉及到的时间范围内，设备时钟的频差与抖动可以 归于噪声范畴而不影响数据分析。与此类似，Ta(i)mO - Ta(i)a(j)表示M0和A(j)所发 出定位广播包到达A(i)的时间差。 本专利技术的技术方案具体是这样实现的，包括如下步骤。 l.A(l)发出定位广播包，数据负载是0。 根据具体应用需求，可以由时间触发(如每隔一定时间间隔）或事件触发(如通过 某种方式检测到有标签进入区域）A(l)发出定位广播包。 2.A(2)，A(3)和M0接收到A(l)所发出的定位广播包，得到发送锚节点标识，计算 该定位广播包相对于本地时钟的准确到达时间。A(2)接收到来自A(l)的定位广播包后，经 过一段时间延迟(包括逻辑处理与器件延迟等)，发出定位广播包，数据负载是〇。 3.A(3)，A(4)和M0接收到A(2)发出的定位广播包，得到发送锚节点标识，计算该 定位广播包相对于本地时钟的准确到达时间。A(3)接收到上述A(2)定位广播包后，计算 Ta(3)a(2) - Ta(3)a(l)值，经过一段时间延迟(包括逻辑处理与器件延迟等)，发出定位 广播包，并将Ta(3) a(2) - Ta(3) a(1)值作为定位广播包数据负载。 4.A(4)，A(5)和M0接收到A(3)所发出的定位广播包，得到发送锚节点标识，计算 该定位广播包相对于本地时钟的准确到达时间。M0读出定位广播包的数据负载，即Ta(3) a(2) - Ta(3)a(l)，记为 G(2)。 5.重复上述步骤，第i个锚节点所发出的定位广播包被第i+1个锚节，第i+2个点 和标签所接收，第i+Ι个锚节，第i+2个点和标签得到发送锚节点标识，计算该定位广播包 相对于本地时钟的准确到达时间；标签读出定位广播包的数据负载，记为G(i-l);第i+Ι个 锚节点接收到来自该定位广播包后，计算该定位广播包到达时间与来自第i-Ι个锚节点的 定位广播包的到达时间之差，经过一段时间延迟(包括逻辑处理与器件延迟等）后，发出定 位广播包，并将上述时间差作为定位广播包数据负载。 直到所有锚节点都依次发出定位广播包后，上述发送操作停止。 6.标签接收到所有锚节点依次发出的定位广播包后，将所记录的各锚节点定位广 播包到达时间和各个定位广播包的数据负载上传到解算单元。 该解算单元可以是独立的服务器，也可以集成在某个锚节点中或集成在标签中。 每个标签上传到服务器的数据包括：Tm0a(l)，···JmOaW)共N个值和G(2)，…G(N-l)共 N-2个值。 7.解算单元处理所接收到的数据。 假设解算单元已经获得了 A(l)，…A(N)个锚节点的坐标值(可以是相对坐标，也 可以是绝对坐标)，每个锚节点的坐标值既可以包含在锚节点所发出的定位广播包内，也可 以从后台服务器获得。 以解算单元所接收到的TmOa(i-l), TmOa(i)和G(i)，2=〈 i <=n-l为例，分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种标签被动定位方法，该方法通过在区域内部署多个已知坐标的锚节点，标签被动接受锚节点所发出的定位广播包，来计算标签的坐标，其特征是包括如下步骤：1）区域内第1个锚节点发出定位广播包；2）第2个锚节点，第3个锚节点和标签接收到第1个锚节点所发出的定位广播包，得到发送锚节点标识，计算该定位广播包相对于本地时钟的准确到达时间；第2个锚节点接收到上述定位广播包后，经过一段时间延迟（包括逻辑处理与器件延迟等），发出定位广播包；3）第3个锚节点，第4个锚节点和标签接收到第2个锚节点所发出的定位广播包，得到发送锚节点标识，计算该定位广播包相对于本地时钟的准确到达时间；第3个锚节点接收到上述定位广播包后，计算该定位广播包到达时间与来自第1个锚节点的定位广播包的到达时间之差，经过一段时间延迟（包括逻辑处理与器件延迟等）后，发出定位广播包，并将上述时间差作为定位广播包数据负载；4）第4个锚节点，第5个锚节点和标签接收到第3个锚节点所发出的定位广播包，得到发送锚节点标识，计算该定位广播包相对于本地时钟的准确到达时间；标签读出定位广播包的数据负载；5）第4个锚节点接收到上述定位广播包后，计算该定位广播包到达时间与来自第2个锚节点的定位广播包的到达时间之差，经过一段时间延迟（包括逻辑处理与器件延迟等）后，发出定位广播包，并将上述时间差作为定位广播包数据负载；重复上述步骤，第i个锚节点所发出的定位广播包被第i+1个锚节，第i+2个锚节点和标签所接收，第i+1个锚节，第i+2个锚节点和标签得到发送锚节点标识，计算该定位广播包相对于本地时钟的准确到达时间；标签读出定位广播包的数据负载；第i+1个锚节点接收到上述来自第i个锚节点所发出的定位广播包后，计算该定位广播包到达时间与来自第i‑1个锚节点的定位广播包的到达时间之差，经过一段时间延迟（包括逻辑处理与器件延迟等）后，发出定位广播包，并将上述时间差作为定位广播包数据负载；直到所有锚节点都依次发出定位广播包后，上述发送操作停止；6）标签接收到所有锚节点依次发出的定位广播包后，将标签所记录的各锚节点定位广播包到达时间和各个定位广播包的数据负载上传到解算单元；7）解算单元对于接收到的上述数据进行处理，获得以标签坐标为变量的方程组，求解上述方程组，得到标签的坐标。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林伟，
申请(专利权)人：林伟，
类型：发明
国别省市：辽宁;21