一种射频信号测距的方法、存储介质、系统及中央处理器技术方案

本发明专利技术涉及一种射频信号测距的方法、存储介质、系统及中央处理器，该方法包括：先接收至少2个射频信号；射频信号进行处理，再进行延时估计，确定延时时间；接着延时时间，确定距离范围；然后在距离范围内根据信号强度最大的射频信号，确定方位角和俯仰角；最后确定发射节点的地理坐标。还涉及一种系统，该系统包括：接收节点、变换器、滤波器、中央处理器和发射节点。通过本发明专利技术在不同的方位角和俯仰角上接收射频信号，对这些信号进行变换处理，可以去掉这些信号中重叠频率，使得信号相互之间没有干扰，提高了测距的精度，可以实现室外或复杂环境三维坐标定位。

【技术实现步骤摘要】
一种射频信号测距的方法、存储介质、系统及中央处理器
本专利技术属于信号定位测距领域，尤其涉及一种射频信号测距的方法、存储介质、系统及中央处理器。
技术介绍
现有技术中，射频定位主要基于射频连通性或射频信号强度。前者属于“非测距”的定位方法，通常假设在一定的距离范围内节点可以连通，而超出该范围则断开连接，实现相对简单，但假设条件过于理想，定位精度低。虽然借助射频识别技术可以实现相对距离的测量，但测量的信息仅限于平面距离或相对距离，难以获得被测目标的地理坐标(包括经度、纬度和高度)或相对于读写器的方位角度、俯仰角度和高度信息，无法获得准确的三维空间地理坐标信息。因此，现有的定位技术无论是无线局域网定位还是射频识别的标签定位系统，只能实现二维平面上的大致测距与定位，无法实现低成本的室外或复杂环境三维坐标定位。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：现有的定位技术无论是无线局域网定位还是射频识别的标签定位系统，只能实现二维平面上的大致测距与定位，无法实现低成本的室外或复杂环境三维坐标定位。为解决上面的技术问题，本专利技术提供了一种射频信号测距的方法，该方法包括：接收节点在第一位置上采用不同的方位角和俯仰角接收发射节点发送的至少2个射频信号；对每个所述射频信号进行处理，并对处理后的所述射频信号进行延时估计，同时根据延时估计得到的延时时间，在预设时间阈值范围内确定所述发射节点与所述接收节点之间的距离范围；根据在所述距离范围内信号强度最大的所述射频信号，确定所述发射节点相对于所述接收节点在第一位置的方位角和俯仰角，并根据在所述距离范围内的所述方位角和俯仰角，确定所述发射节点的地理坐标。本专利技术的有益效果：通过上述的方法，在不同的方位角和俯仰角上接收多个射频信号，在接收到这些射频信号后，对这些信号进行变换处理，可以去掉这些信号中重叠频率，使得信号相互之间没有干扰，因此后续使用的射频信号具有最高的精度，这样可以大大提高后续的测距精度，滤波器再对这些射频信号进行延时估计，这样可以确定不同射频信号之间接收的延时时间，再根据这些延时时间可以估算出发射节点与接收节点之间估算的距离范围，再在这个估算的距离范围内确定信号强度最大的射频信号，根据信号强度最大的射频信号可以得到相对比较准确的方位角和俯仰角，最后就可以这个比较准确的方位角和俯仰角，得到发射节点的地理坐标，最终得到发射节点与接收节点之间的距离，通过这样的方法可以实现室外或复杂环境三维坐标定位。进一步地，所述将每个所述射频信号按照带宽划分为N个子载波，并对所述N个子载波进行变换处理，得到对应的测频信号包括：将所述N个子载波进行转换，得到N个并行数据源信号，其中所述N个子载波包括：第0和N-1个子载波为高电平的数据源信号，中间N-2个子载波都为低电平的数据源信号，其中N为大于3的自然数；对所述N个并行数据源信号进行傅里叶逆变换；在经过所述傅里叶逆变换后，再进行逆转换，得到串行信号；将所述串行信号放大，得到所述测频信号。上述进一步地有益效果：将这些射频信号分成高电平的数据源信号和低电平的数据源信号，这样是为了过滤掉中间子载波上的噪声，再转为串行信号，再经过后续的除去多普勒影响和延时粗估计的计算，可以提高距离估计精度。本专利技术还涉及一种射频信号测距的系统，其特征在于,该系统包括：接收节点、处理器和发射节点；所述发射节点，用于发射射频信号；所述接收节点，用于在第一位置上采用不同的方位角和俯仰角接收发射节点发送的至少2个射频信号；所述处理器，用于对每个所述射频信号进行处理，并对处理后的所述射频信号进行延时估计，同时根据延时估计得到的延时时间，在预设时间阈值范围内确定所述发射节点与所述接收节点之间的距离范围；还用于根据在所述距离范围内信号强度最大的所述射频信号，确定所述发射节点相对于所述接收节点在第一位置的方位角和俯仰角，并根据在所述距离范围内的所述方位角和俯仰角，确定所述发射节点的地理坐标。本专利技术有益效果：通过上述的系统，在不同的方位角和俯仰角上接收多个射频信号，在接收到这些射频信号后，对这些信号进行处理，可以去掉这些信号中重叠频率，使得信号相互之间没有干扰，因此后续使用的射频信号具有最高的精度，这样可以大大提高后续的测距精度，滤波器再对这些射频信号进行延时估计，这样可以确定不同射频信号之间接收的延时时间，再根据这些延时时间可以估算出发射节点与接收节点之间估算的距离范围，再在这个估算的距离范围内确定信号强度最大的射频信号，根据信号强度最大的射频信号可以得到相对比较准确的方位角和俯仰角，最后就可以这个比较准确的方位角和俯仰角，得到发射节点的地理坐标，最终得到发射节点与接收节点之间的距离，这样可以实现室外或复杂环境三维坐标定位。进一步地，所述变换器包括：串行转并行模块、傅里叶变换模块、并行转串行模块和放大模块；所述串行转并行模块，用于将所述N个子载波进行转换，得到N个并行数据源信号，其中所述N个子载波包括：第0和N-1个子载波为高电平的数据源信号，中间N-2个子载波都为低电平的数据源信号，其中N为大于3的自然数；所述傅里叶变换模块，用于对所述N个并行数据源信号进行傅里叶逆变换；所述并行转串行模块，用于在经过所述傅里叶逆变换后，再进行逆转换，得到串行信号；所述放大模块，用于将所述串行信号放大，得到所述测频信号。上述进一步的有益效果：将这些射频信号分成高电平的数据源信号和低电平的数据源信号，这样是为了过滤掉中间子载波上的噪声，再转为串行信号，再经过后续的除去多普勒影响和延时粗估计的计算，可以提高距离估计精度。本专利技术还涉及一种中央处理器，该中央处理器包括：接收模块、处理模块、判断模块；所述接收模块，用于在预设的距离范围内，从由接收节点发送的至少2个射频信号中选取信号强度最大的射频信号；所述处理模块，用于根据所述信号强度最大的射频信号，确定发射节点相对于所述接收节点在第二位置的校准方位角和校准俯仰角，并根据所述第二位置的地理坐标、所述第二位置的校准方位角和校准俯仰角，确定所述发射节点的校准地理坐标；所述处理模块，用于判断所述第二位置的校准地理坐标和接收节点在第一位置的地理坐标之间的距离是否小于第一阈值，若小于且在所述第一位置处和所述第二位置处实际测量的误码率均低于第二阈值，则取在所述第一位置和所述第二位置之间连线上多个地理坐标；以所述多个地理坐标为接收位置，所述接收节点分别对应地接收所述发射节点的发射的多个射频信号；根据接收到的对应的多个射频信号，确定射频信号变化的曲线规律；根据所述射频信号变化的曲线规律、所述第二位置的校准地理坐标和所述第一位置的地理坐标，确定所述发射节点的最终地理坐标；其中,所述误码率是在不同位置接收射频信号的同时测量的。本专利技术的有益效果：在估算距离范围内确定信号强度最大的射频信号，根据信号强度最大的射频信号可以得到相对比较准确的方位角和俯仰角，最后就可以这个比较准确的方位角和俯仰角，得到发射节点的地理坐标，最终得到发射节点与接收节点之间的距离。附图说明图1为本专利技术实施例1的一种射频信号测距的方法的流程图；图2为本专利技术接收节点与发送节点之间的示意图；图3为本专利技术实施例2的一种射频信号测距的方法的流程图；图4为本专利技术实施例3的一种射频信号测距的方法的流程图；图5为本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种射频信号测距的方法，其特征在于,该方法包括：接收节点在第一位置上采用不同的方位角和俯仰角接收发射节点发送的至少2个射频信号；对每个所述射频信号进行处理，并对处理后的所述射频信号进行延时估计，同时根据延时估计得到的延时时间，在预设时间阈值范围内确定所述发射节点与所述接收节点之间的距离范围；根据在所述距离范围内信号强度最大的所述射频信号，确定所述发射节点相对于所述接收节点在第一位置的方位角和俯仰角，并根据在所述距离范围内的所述方位角和俯仰角，确定所述发射节点的地理坐标。

【技术特征摘要】
1.一种射频信号测距的方法，其特征在于,该方法包括：接收节点在第一位置上采用不同的方位角和俯仰角接收发射节点发送的至少2个射频信号；对每个所述射频信号进行处理，并对处理后的所述射频信号进行延时估计，同时根据延时估计得到的延时时间，在预设时间阈值范围内确定所述发射节点与所述接收节点之间的距离范围；根据在所述距离范围内信号强度最大的所述射频信号，确定所述发射节点相对于所述接收节点在第一位置的方位角和俯仰角，并根据在所述距离范围内的所述方位角和俯仰角，确定所述发射节点的地理坐标。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对每个所述射频信号进行处理，并对处理后的所述射频信号进行延时估计，同时根据延时估计得到的延时时间，在预设时间阈值范围内确定所述发射节点与所述接收节点之间的距离范围包括：将每个所述射频信号按照带宽划分为N个子载波，并对所述N个子载波进行变换处理，得到对应的测频信号，其中N为大于3的自然数；对每个所述测频信号进行多普勒滤波处理，并对处理后的所述测频信号进行延时估计，确定延时时间；根据所述延时时间，在预设时间阈值范围内确定所述发射节点与所述接收节点之间的距离范围。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述延时时间，在预设时间阈值范围内确定所述发射节点与所述接收节点之间的距离范围包括：根据所述接收节点在第一位置上不同的方位角和俯仰角，确定所述接收节点接收所述至少2个射频信号时出现所述延时时间的概率；根据所述概率，在预设距离关系表中确定所述接收节点与所述发射节点之间所述距离范围。4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述根据在所述距离范围内信号强度最大的所述射频信号，确定所述发射节点相对于所述接收节点在第一位置的方位角和俯仰角，并根据在所述距离范围内的所述方位角和俯仰角，确定所述发射节点的地理坐标包括：在所述距离范围内，所述接收节点在第二位置上采用不同的方位角和俯仰角接收发射节点发送的至少2个射频信号；从所述至少2个射频信号中选取信号强度最大的射频信号，根据所述信号强度最大的射频信号确定所述发射节点相对于所述接收节点在第二位置的校准方位角和校准俯仰角；根据所述第二位置的地理坐标、所述第二位置的校准方位角和校准俯仰角，确定所述发射节点的校准地理坐标；判断所述第二位置的校准地理坐标和所述第一位置的地理坐标之间的距离是否小于第一阈值，若小于且在所述第一位置处和所述第二位置处实际测量的误码率均低于第二阈值，则取在所述第一位置和所述第二位置之间连线上多个地理坐标；以所述多个地理坐标为接收位置，所述接收节点分别对应地接收所述发射节点的发射的多个射频信号；根据接收到的对应的多个射频信号，确定射频信号变化的曲线规律；根据所述射频信号变化的曲线规律、所述第二位置的校准地理坐标和所述第一位置的地理坐标，确定所述发射节点的最终地理坐标；其中所述误码率是在不同位置接收射频信号的同时测量的。5.一种计算机可读存储介质，其特征在于,包括指令，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行根据权利要求1至4任一项所述的方法。6.一种射频信号测距的系统，其特征在于,该系统包括：接收节点、处理器和发射节点；所述发射节点，用于发射射频信号；所述接收节点，用于在第一位置上采用不同的方位角和俯仰角接收发射节点发送的至少2个射频信号；所述处理器，用于对每个所述射频信号进行处理，并对处理后的所述射频信号进行延时估计，同...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜光东，
申请(专利权)人：深圳市盛路物联通讯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44