非同步基站系统下的无线测距定位方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种非同步基站系统下的无线测距定位方法及系统，包括：在定位标签端和目标基站端分别存储各自无线信号收发时刻的时间标签；得到定位标签与目标基站之间的无线信号传播时间；各个非目标基站存储接收所述无线信号时刻的时间标签；得到目标基站分别与所述多个非目标基站之间的无线信号传播时间；得到各个非目标基站到定位标签的无线信号传播时间；得到定位标签的位置坐标。本发明专利技术中定位标签只需要与覆盖区域内任意一个目标基站完成一次RTTT测距，信号交叠区内的所有其他基站即等效于同步的完成一次距离测量，并在计算得到距离的同时减小由标签和基站时钟不同步引入的测量误差。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线定位和无线测距领域，具体地，涉及非同步基站系统下的无线测 距定位方法及系统，尤其是用于多个非同步基站实现同时测距和定位的改进技术方案。
技术介绍
随着近年来相关技术和市场的成熟发展，基于位置的服务(LBS)逐渐引起市场的 重视，在消费、工业、安全、国防等多种信息化领域中，新的应用不断涌现。在这一发展趋势 下，无论是以GPS、北斗等为代表的全球定位系统，还是覆盖室内外专用环境的实时定位系 统(RTLS)都经历了高速的增长。目前产业界仍在不断努力推进技术发展，研发能够具有更 高定位精度，且具有高稳定度以及更易于部署的定位系统，进而满足市场需求。 无线定位是目前各种定位系统中最常见的定位系统。无线定位系统包含三个部 分： -安装在固定地点(或位置可计算的运行轨道上）的设备，称为基站或锚节点； -安装在被定位目标上的移动设备，称为定位标签； -保持基站互通和控制基站行为的后台系统。 基站和定位标签采用无线定位技术进行位置测量。目前主要的定位技术有:场强 法SS(Signal Strength)、到达时间T0A(Time Of Arrival)、到达时间差TD0A(Time Difference Of Arrival)或到达角度A0A(Angle Of Arrival)等方法。其中基于时间测量 的T0A、TD0A等技术由于精度高、抗干扰能力强、稳定性好得到最广泛的应用。 传统的无线定位系统运用Τ0Α或TD0A的技术定位时一般要求基站同步，即所有基 站借助于一定的同步授时装置，保持与时钟源的高精度时间同步。这种同步系统的实现复 杂度和成本会随着时钟同步精度要求的提高而大幅上升。此外同步系统对于基站之间，以 及基站和后台系统之间通信链路的质量要求也非常高，因此无论在稳定性还是在部署成本 方面都存在不足。 传统的非同步基站采用的定位技术是Τ0Α方法的一个变种，称为往返时间RTTT (Round Trip Traval Time)方法，RTTT过程为：首先无线信号从A节点发给节点B，节点B经 过可测量的或固定的延迟再回发信号给节点A。通过测量整个RTTT过程经历的时间长度能 够计算出无线信号从节点A到节点B的传播时间，从而得到距离信息。RTTT方法是一种点对 点的测距方式，定位标签需要依次与多个基站各进行一次RTTT测量(二维定位不少于3个基 站，三维定位不少于4个基站），得到多个距离信息，才能进行二维或三位定位解算。相比同 步基站的方式，非同步基站一次定位需要多几倍甚至十几倍的通信时间，这意味着系统容 量的大大减小以及功耗的成倍增加。因此需要一种在非同步基站系统中提高测距通信效率 的方法。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种非同步基站系统下的无线测距 定位方法及系统。 根据本专利技术提供的一种非同步基站系统下的无线测距定位方法，包括如下步骤： 时间标签A建立步骤：由定位标签发起并完成对任意一个目标基站的RTTT过程，在 定位标签端和目标基站端分别存储各自无线信号收发时刻的时间标签，记为时间标签A; 传播时间A获取步骤:根据所述时间标签A，得到定位标签与目标基站之间的无线 信号传播时间，记为无线信号传播时间A; 时间标签B建立步骤:各个非目标基站在信道侦听过程中，各自接收定位标签和目 标基站发射的无线信号，并各自存储接收所述无线信号时刻的时间标签，记为时间标签B; 传播时间B获取步骤:通过基站间测量得到目标基站分别与所述多个非目标基站 之间的无线信号传播时间，记为无线信号传播时间B; 传播时间C获取步骤:根据所述时间标签A、时间标签B、信号传播时间B，得到各个 非目标基站到定位标签的无线信号传播时间，记为无线信号传播时间C; 位置坐标定位步骤:根据各个非目标基站到定位标签的无线信号传播时间C，得到 定位标签的位置坐标。 根据本专利技术提供的一种非同步基站系统下的无线测距定位系统，包括:定位标签、 目标基站、非目标基站、传播时间A获取装置、传播时间B获取装置、传播时间C获取装置、位 置坐标定位装置； 由定位标签发起并完成对任意一个目标基站的RTTT过程，在定位标签端和目标基 站端分别存储各自无线信号收发时刻的时间标签，记为时间标签A; 传播时间A获取装置：用于根据所述时间标签A，得到定位标签与目标基站之间的 无线信号传播时间，记为无线信号传播时间A;各个非目标基站在信道侦听过程中，各自接收定位标签和目标基站发射的无线信 号，并各自存储接收所述无线信号时刻的时间标签，记为时间标签B; 传播时间B获取装置：用于通过基站间测量得到目标基站分别与所述多个非目标 基站之间的无线信号传播时间，记为无线信号传播时间B; 传播时间C获取装置：用于根据所述时间标签A、时间标签B、信号传播时间B，得到 各个非目标基站到定位标签的无线信号传播时间，记为无线信号传播时间C; 位置坐标定位装置:用于根据各个非目标基站到定位标签的无线信号传播时间C， 得到定位标签的位置坐标。优选地，多个不同步基站利用一组无线信号的收发测量距离和测量位置信息，其 中，所述基站包括了目标基站和非目标基站。 优选地，非目标基站在无线测距定位过程中不发射无线信号，仅通过侦听得到时 间标签B、所述时间标签A、信号传播时间B完成非目标基站到定位标签的距离测量和定位标 签的位置测量。 优选地，所述传播时间B获取步骤，包括如下任一个步骤：坐标计算时间步骤:利用目标基站和非目标基站已知的坐标，由已知的坐标计算 得到目标基站和非目标基站之间的空间距离d，利用空间距离d和已知的无线信号传播速度 计算得到无线信号传播时间B; RTTT测量计算时间步骤:测量目标基站和非目标基站之间的RTTT过程所经历的时 间长度，得到无线信号传播时间B。优选地，所述无线信号传播时间C根据如下计算式计算得到： tac=(td2*tl-tdl*t2_tdl*td3+tdl*td2)/tdl+td2) +(2*tdl*tab)/(tdl+td2)+tbc 其中，ta。表示无线信号传播时间C，tab表示无线信号传播时间A，tb。表示无线信号 传播时间B; 其中，fl〇〇r(*)表示取整函数，N表示RTTT过程中无线信号的发送次数，k为整数， 运算代表对4(0)，4(1)，一，4(1〇的求和操作4&(1)表示时间标签4中在定位标签 端存储的无线信号收发时刻的时间标签集合{tal，ta2，ta3，···，taN}中的第X个元素;tb(x) 表示时间标签A中在目标基站端存储的无线信号收发时刻的时间标签集合{t b 1，t b 2， tb3，···，tbN}中的第x个元素;tc(x)表示作为时间标签B的时间标签集合{tel，tc2，tc3，···， tcN}中的第x个元素；1 < x仝N。 Il、I2、tdl、td2、td3、tl、t2 均为中间量；优选地，所述RTTT过程为:第一节点发送无线信号给第二节点，第二节点经过可测 量的或固定的延迟再回发无线信号给第一节点。 优选地，N=3。 与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果： 1、定位标签只需要与覆盖区域内任意一个目标基站完成一次RTTT测距，信号交叠 区内的所有其他基站即等效于同步的完成一次距本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非同步基站系统下的无线测距定位方法，其特征在于，包括如下步骤：时间标签A建立步骤：由定位标签发起并完成对任意一个目标基站的RTTT过程，在定位标签端和目标基站端分别存储各自无线信号收发时刻的时间标签，记为时间标签A；传播时间A获取步骤：根据所述时间标签A，得到定位标签与目标基站之间的无线信号传播时间，记为无线信号传播时间A；时间标签B建立步骤：各个非目标基站在信道侦听过程中，各自接收定位标签和目标基站发射的无线信号，并各自存储接收所述无线信号时刻的时间标签，记为时间标签B；传播时间B获取步骤：通过基站间测量得到目标基站分别与所述多个非目标基站之间的无线信号传播时间，记为无线信号传播时间B；传播时间C获取步骤：根据所述时间标签A、时间标签B、信号传播时间B，得到各个非目标基站到定位标签的无线信号传播时间，记为无线信号传播时间C；位置坐标定位步骤：根据各个非目标基站到定位标签的无线信号传播时间C，得到定位标签的位置坐标。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李奇，俞晖，张诚，
申请(专利权)人：李奇，俞晖，张诚，
类型：发明
国别省市：上海;31