一维定位基站及定位方法技术

本发明专利技术涉及无线电定位领域，尤其涉及一种一维定位基站及定位方法。通过在一个定位基站上设置测距模块与监听模块，在测距模块完成与标签卡无线交互的同时，监听模块也记录了测距请求信号和测距应答信号的到达时间戳，根据标签卡、测距模块以及监听模块所记录的时间戳信息，实现了在计算标签卡与定位基站之间距离的同时也完成对标签卡相对于定位基站的方向的判断，结合定位基站自身的位置信息，可以实现在一维环境下对标签卡的精确位置信息的获取。根据本发明专利技术提供的技术方案，可以同时完成单基站两侧的定位，且标签卡与定位基站只需进行单次测距，测距耗时缩短，从而增加标签卡的续航时间，同时也减少了无线信道的占用，增加了系统中标签卡的容量。

【技术实现步骤摘要】
一维定位基站及定位方法
本专利技术涉及无线电定位领域，尤其涉及一种一维定位基站及定位方法。
技术介绍
针对矿井，隧道等一维环境定位应用领域，现有技术中常采用如下定位方式或装置对人员进行定位：1、TOF定位方法：使用两个测距装置，根据标签卡与两个不同的测距装置之间的距离来确定标签卡相对于两个测距装置的位置；2、申请号为201710470536.3的《一种TOF一维定位基站及定位方法》专利申请文件中公开的在一个定位基站设置一个主射频和一个辅射频两个射频模块，通过两条等长的馈线分别连接两个射频天线来对标签卡进行定位；3、TDOA定位方法：在隧道、矿井等一维环境下设置两个定位基站，通过标签卡发射信号分别到达两个定位基站之间的时间差来确定标签卡的位置；4、利用既能测量标签卡与基站的距离又能测量标签卡信号到达基站天线的角度的单个基站对标签卡定位。然而，这些设计存在以下问题和缺点：针对第1种现有技术方案，标签卡需要进行两次测距的操作，不仅增加了无线信道的占用，同时，也会使得标签卡的功耗加倍，减少了标签卡的续航时间，此外由于需要安装两个测距装置，在实际用中布置和取电也相对困难；对于第2种现有技术方案，实际上可以认为是基于第一种现有技术方案提到的测距装置的简单组合，存在的问题也一样，此外，对于使用两条等长的馈线与射频天线连接，在实际应用中，很难实现完全等长的要求，即定位随时可能造成误差；第3种现有技术方案中，两个定位基站需要实现时钟同步，才能保证有效的时间戳信息，且要保证标签卡的信号能够到达两个定位基站，两个定位基站之间的距离设置也受到限制；对于第4种现有的技术方案，因为采用AOA定位，采用单个基站就能确定标签卡的位置，但因基站需要完成180度的来向判断，单个基站在结构上与常用的测距基站存在差异，硬件上的成本较高。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种一维定位基站及定位方法，其目的在于，提供一种单基站结构，可以同时完成单基站两侧的定位，且标签卡与基站只需进行单次测距，从而增加标签卡的续航时间，同时也减少了无线信道的占用，增加了系统中对标签卡的容量。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：一种一维定位基站，用于对标签卡定位，包括测距模块、监听模块、第一射频天线、第二射频天线、时钟单元以及网络接口单元；所述时钟单元为测距模块和监听模块提供相同的时钟，测距模块与第一射频天线电性连接，监听模块与第二射频天线电性连接，所述测距模块用于与标签卡进行无线交互并记录信号发送和接收时间戳，监听模块用于接收信号并记录标签与测距模块交互过程中的信号到达时间戳，网络接口单元用于定位基站与定位引擎或服务器的通信连接。进一步的，所述测距模块还用于接收标签卡回传的定位信息，所述定位信息包括标签卡接收和发送信号记录的时间戳信息，或者标签卡计算出的标签卡与定位基站之间的距离信息。进一步的，所述测距模块包括无线收发器和第一控制处理器，所述监听模块包括射频接收机和第二控制处理器，无线收发器与第一控制处理器连接，射频接收机与第二控制处理器连接。进一步的，所述测距模块和监听模块的控制处理器均与网络接口单元电性连接。优选的，所述定位基站还包括解算单元，用于根据时间戳信息结合基站的位置信息，解算标签卡在一维定位应用场景中的位置坐标。一种一维定位基站，包括测距模块、监听模块、第一射频天线、第二射频天线、时钟单元以及网络接口单元；所述时钟单元为测距模块和监听模块提供相同的时钟，测距模块与第一射频天线电性连接，监听模块与第二射频天线电性连接，所述测距模块用于与标签卡进行无线交互并记录信号发送和接收时间戳，监听模块用于接收信号并记录信号到达时间戳，网络接口单元用于定位基站与定位引擎或服务器的通信连接。优选的，所述测距模块为无线收发器，所述监听模块为射频接收机。进一步的，定位基站还包括控制处理模块，测距模块、监听模块以及网络接口单元分别与控制处理模块连接，控制处理模块控制测距模块、监听模块和网络接口单元工作。进一步的，控制处理模块还用于根据测距单元获取的定位信息和记录的时间戳以及监听单元记录的时间戳解算标签卡在一维定位应用场景中的位置坐标。所述网络接口单元包括无线wifi通信单元或以太网接口。所述第一射频天线和第二射频天线相同。基于所述一维定位基站的一维定位方法，包括以下步骤：步骤一：由测距模块广播测距请求信号，并记录测距请求信号发送时间戳；步骤二：标签卡和监听模块各自记录测距请求信号接收时间戳；步骤三：由标签卡广播测距应答信号，并记录测距应答信号发送时间戳；步骤四：监听模块记录测距应答信号到达时间戳；测距模块接收由标签卡发送的测距应答信号携带的定位信息并记录测距应答信号接收时间戳；步骤五：利用相关时间戳信息解算标签卡的位置坐标，所述相关时间戳信息包括测距模块与标签卡记录的发送信号和接收信号的时间戳信息以及监听模块记录的信号到达时间戳信息。基于所述一维定位基站的一维定位方法，包括以下步骤：步骤A：由标签卡广播测距请求信号，并记录测距请求信号发送时间戳；步骤B：测距模块和监听模块各自记录测距请求信号接收时间戳；步骤C：由测距模块广播测距应答信号，并记录测距应答信号发送时间戳；步骤D：监听模块记录测距应答信号到达时间戳，标签卡接收测距模块发送的测距应答信号携带的时间戳信息并记录测距应答信号接收时间戳，计算定位基站与标签卡之间的距离并将距离信息回传至定位基站，所述测距模块发送的测距应答信号携带的时间戳信息包括测距模块记录的测距请求信号接收时间戳和测距应答信号发送时间戳；步骤E：解算标签卡的位置坐标。优选的，将步骤D中所述的计算定位基站与标签卡之间的距离并将距离信息回传至定位基站替换为将标签卡接收和发送信号记录的时间戳信息回传至定位基站。其中所述解算标签卡的位置坐标采用以下两种方式之一：方式一：通过定位基站的解算单元或者控制处理模块解算标签卡的位置坐标；方式二：定位基站通过网络接口单元将定位数据上传至定位引擎，由定位引擎解算标签卡的位置坐标。其中所述解算标签卡的位置坐标的方法包括：根据测距模块与标签卡记录的时间戳信息计算标签卡与定位基站之间的距离；同时根据测距模块与监听模块记录的时间戳信息结合第一射频天线与第二射频天线之间的距离确定标签卡相对于定位基站的方向，所述标签卡相对于定位基站的方向指的是标签卡位于定位基站的左侧或者右侧；然后结合标签卡与定位基站之间的距离、标签卡相对于定位基站的方向以及定位基站的位置信息解算出标签卡的位置坐标。在标签卡已计算出定位基站与标签卡之间的距离的前提下，解算标签卡的位置坐标的方法包括：根据测距模块与监听模块记录的时间戳信息结合第一射频天线与第二射频天线之间的距离确定标签卡相对于定位基站的方向，所述标签卡相对于定位基站的方向指的是标签卡位于定位基站的左侧或者右侧；根据确定的标签卡相对于定位基站的方向，结合标签卡与定位基站之间的距离信息以及定位基站的位置信息解算出标签卡的位置坐标。由于本专利技术采用以上所述技术方案，至少可以得到以下有益效果：1、通过在一个定位基站上设置测距模块与监听模块，在测距模块完成与标签卡无线交互的同时，监听模块也记录了测距请求信号和测距应答信号的到达时间戳，基于所述的一维定位方法，在获取标签卡与定位基站之间距离的同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种一维定位基站，用于对标签卡定位，其特征在于，包括测距模块、监听模块、第一射频天线、第二射频天线、时钟单元以及网络接口单元；所述时钟单元为测距模块和监听模块提供相同的时钟，测距模块与第一射频天线电性连接，监听模块与第二射频天线电性连接，所述测距模块用于与标签卡进行无线交互并记录信号发送和接收时间戳，监听模块用于接收信号并记录标签与测距模块交互过程中的信号到达时间戳，网络接口单元用于定位基站与定位引擎或服务器的通信连接。

【技术特征摘要】
1.一种一维定位基站，用于对标签卡定位，其特征在于，包括测距模块、监听模块、第一射频天线、第二射频天线、时钟单元以及网络接口单元；所述时钟单元为测距模块和监听模块提供相同的时钟，测距模块与第一射频天线电性连接，监听模块与第二射频天线电性连接，所述测距模块用于与标签卡进行无线交互并记录信号发送和接收时间戳，监听模块用于接收信号并记录标签与测距模块交互过程中的信号到达时间戳，网络接口单元用于定位基站与定位引擎或服务器的通信连接。2.根据权利要求1所述的一维定位基站，其特征在于，所述测距模块还用于接收标签卡回传的定位信息，所述定位信息包括标签卡接收和发送信号记录的时间戳信息，或者标签卡计算出的标签卡与定位基站之间的距离信息。3.根据权利要求1或2所述的一维定位基站，其特征在于，所述测距模块包括无线收发器和第一控制处理器，所述监听模块包括射频接收机和第二控制处理器，无线收发器与第一控制处理器连接，射频接收机与第二控制处理器连接。4.根据权利要求3所述的一维定位基站，其特征在于所述测距模块和监听模块的控制处理器均与网络接口单元电性连接。5.根据权利要求4所述的一维定位基站，其特征在于还包括解算单元，用于根据时间戳信息结合基站的位置信息，解算标签卡在一维定位应用场景中的位置坐标。6.根据权利要求1或2所述的一维定位基站，其特征在于，所述测距模块为无线收发器，所述监听模块为射频接收机。7.根据权利要求6所述的一维定位基站，其特征在于还包括控制处理模块，测距模块、监听模块以及网络接口单元分别与控制处理模块连接，控制处理模块控制测距模块、监听模块和网络接口单元工作。8.根据权利要求7所述的一维定位基站，其特征在于控制处理模块还用于根据测距模块获取的定位信息和记录的时间戳以及监听模块记录的时间戳解算标签卡在一维定位应用场景中的位置坐标。9.根据权利要求1、2、4、5、7或8所述的一维定位基站，其特征在于，所述网络接口单元包括无线wifi通信单元或以太网接口。10.根据权利要求9所述的一维定位基站，其特征在于，所述第一射频天线和第二射频天线相同。11.基于权利要求10所述一维定位基站的一维定位方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：由测距模块广播测距请求信号，并记录测距请求信号发送时间戳；步骤二：标签卡和监听模块各自记录测距请求信号接收时间戳；步骤三：由标签卡广播测距应答信号，并记录测距应答信号发送时间戳；步骤四：监听模块记录测距应答信号到达时间戳；测距模块接收由标签卡发送的测距应...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗超，
申请(专利权)人：成都恒高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51