用于定位系统的位移监测方法及定位方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于定位系统的位移监测方法及定位方法。通过比较监测飞行时间和初始飞行时间以获得时间变化信息，进而判断出判断各个定位基站或协调站的位置是否发生变化，并利用位置没有发生变化的定位基站和协调站，分别对位置发生变化的协调站和定位基站进行定位。本发明专利技术能够实时监测定位基站的位置变化，并实现系统中各组件的时钟同步，进而实现对待定位装置MS的TOA定位，具有较高的定位精度，且能够适应环境变化对定位系统的影响。在本定位系统中，由于还可以对定位基站、协调站进行定位，因此也可以将定位基站、协调站放置于变化相对较少较慢的待定位装置上，例如山体、建筑物、水坝等，实现对其的监测。

Displacement monitoring method and positioning method for positioning system

The invention discloses a displacement monitoring method and a positioning method for a positioning system. By comparing the monitoring flight time and initial flight time to obtain the information of time change, the position of each base station or coordinating station can be judged, and the coordinating station and coordinating station whose position has not changed are used to locate the coordinating station and locating base station whose position has changed respectively. The invention can monitor the position change of the positioning base station in real time, realize the clock synchronization of each component in the system, and then realize TOA positioning of the positioning device MS, with high positioning accuracy, and can adapt to the influence of environmental changes on the positioning system. In this positioning system, because the positioning base stations and coordination stations can also be positioned, the positioning base stations and coordination stations can also be placed on the devices to be positioned, such as mountains, buildings, dams and so on, which change relatively slowly, to realize their monitoring.

【技术实现步骤摘要】
用于定位系统的位移监测方法及定位方法
本专利技术涉及无线通信领域，具体涉及一种用于定位系统的位移监测方法。
技术介绍
对于大型建筑内部、城市密集区域，以及桥梁、水坝、山体、基坑等区域的安全监测，有助于实现对人员的安全监控、紧急救援，对物资的运输管理、分配调度，以及对自然灾害的预防和监测等。由于具有建筑群密集，遮挡，环境复杂监测空间狭小GPS、北斗信号往往不能深入覆盖，导致空间监测困难。现有技术中，通过自建定位系统实现在特定区域中对指定目标的定位和监控。UWB(UltraWideband)是一种无载波通信技术，利用纳秒至皮秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。UWB具有脉冲宽度窄，抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小等诸多优势，广泛应用于室内通信、高速无线LAN、家庭网络、无绳电话、安全检测、位置测定、雷达等领域。以UWB信号作为定位信号的定位系统可以弥补天空卫星无法覆盖的区域，方便布置，实现狭小空间的位移监测。现有定位技术常用的定位算法有到达时间TOA定位及到达时间差TDOA定位等。上述算法在实施过程中需要预先获知各个定位基站的地理位置，现有技术中通过预先对各个定位基站的地理位置进行测量，并将此测量结果沿用至整个定位过程中，但由于自然或人为的因素，导致定位基站位置发生改变，但定位系统无法获知定位基站位置的改变情况，扔沿用最初的定位基站的地理位置，严重影响定位精度。因此，如何获知定位系统中定位基站实时的地理位置，成为了本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
依据本专利技术的一个方面，给出一种用于定位系统的位移监测方法，其中，定位系统包括已知初始位置的多个定位基站和已知初始位置的协调站，各个定位基站发射定位信号，协调站接收各个定位信号，位移监测方法包括：根据各个定位基站和协调站的初始位置，获得各个定位信号从位于初始位置的定位基站传播至位于初始位置的协调站的初始飞行时间；记录各个定位基站再次发射的定位信号到达协调站的监测接收时刻，根据监测接收时刻和各个定位基站再次发射定位信号的监测发射时刻，获得各个定位信号再次从定位基站传播至协调站的监测飞行时间；将对应于同一定位基站和协调站的监测飞行时间和初始飞行时间进行比较以获得多组时间变化信息；以及根据各组时间变化信息判断各个定位基站或协调站的位置是否发生变化。依据本专利技术的另一个方面，给出一种用于定位系统的定位方法，其中，定位系统包括已知初始位置的多个定位基站和已知初始位置的协调站以及待定位的待定位装置，各个定位基站发射定位信号，协调站和待定位装置接收各个定位信号，定位方法包括：判断各个定位基站或协调站的位置是否发生变化；以及利用位置未发生变化的至少两个定位基站的位置信息和定位信号到达待定位装置的时刻值解算待定位装置的位置。依据本专利技术的又一个方面，给出一种用于定位系统的定位方法，其中，定位系统包括已知初始位置的多个定位基站和已知初始位置的协调站以及待定位的待定位装置，各个定位基站发射定位信号，协调站和待定位装置接收各个定位信号，定位方法包括：判断各个定位基站或协调站的位置是否发生变化；根据判断结果，利用至少两个位置未发生变化的协调站对位置发生变化的定位基站进行定位；以及利用至少两个定位基站的位置信息和定位信号到达待定位装置的时刻值解算待定位装置的位置。本专利技术的有益效果是，通过在系统中设置协调站，能够实时监测定位基站的位置变化，并实现系统中各组件的时钟同步，进而实现对待定位装置MS的TOA定位，具有较高的定位精度，且能够适应环境变化对系统的影响。在本系统中，由于还可以对定位基站、协调站进行定位，因此也可以将定位基站、协调站放置于变化相对较少较慢的待定位装置上，例如山体、建筑物、水坝等，实现对其的监测。附图说明图1给出依据本专利技术一种实施例的具有位移监测功能的定位系统100的示意图；图2给出图1所示的具有位移监测功能的定位系统100的信号发射示意图；图3给出依据本专利技术一种实施例的定位系统100位移监测方法300的流程图；图4给出依据本专利技术一种实施例的飞行时间变化矩阵的示意图；图5给出依据本专利技术另一种实施例的定位系统100位移监测方法500的流程图。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的电路、材料或方法。在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称“元件”“连接到”或“连接”到另一元件时，它可以是直接连接或连接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。图1给出依据本专利技术一种实施例的具有位移监测功能的定位系统100的示意图。图2给出了图1所示的具有位移监测功能的定位系统100的信号发射示意图。定位系统100示例性地包括定位基站BS1-BS6和协调站COOS1-COOS6。又在一个实施例中，定位基站和协调站的个数可以根据系统需要进行设置，例如，协调站可以为一个，但其中，定位基站的个数不少于三个。定位基站BS1-BS6、协调站COOS1-COOS6的初始地理位置已知。定位基站BS1-BS6发射定位信号S1-S6，协调站COOS1-COOS6接收定位信号S1-S6。在一个实施例中，定位信号为超宽带信号。在图1所示的实施例中，定位系统100还可以包括待定位装置MS，其亦接收定位信号S1-S6。下面给出图1所示具有位移监测功能的定位系统100的定位方法的实施例，以协调站COOS1作为基准协调站，基准协调站COOS1向定位基站BS1-BS6发送定位信号发射指令CO-S，定位基站BS1-BS6接收到定位信号发射指令CO-S后发射定位信号S1-S6，所述定位信号发射指令CO-S中还包含预设的定位信号发射时间间隔，即每个定位基站连续发射两次定位信号的时间间隔。在一个实施例中，定位系统100在初始化过程中为定位基站BS1-BS6、协调站COOS1-COOS6写入预设的定位信号发射时间间隔。协调站COOS1-COOS6接收定位信号S1-S6，并分别记录定位信号S1-S6到达自身的时刻值。其中，当定位基站BS1-BS6和协调站COOS1-COOS6均位于初始位置时，得到的定位信号S1-S6到达协调站COOS1-COOS6的时刻值为初始接收时刻当定位基站BS1-BS6再次发射定位信号S1-S6，该再次发射的定位信号S1-S6到达协调站CO本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于定位系统的位移监测方法，其中，定位系统包括已知初始位置的多个定位基站和已知初始位置的协调站，各个定位基站发射定位信号，协调站接收各个定位信号，位移监测方法包括：根据各个定位基站和协调站的初始位置，获得各个定位信号从位于初始位置的定位基站传播至位于初始位置的协调站的初始飞行时间；记录各个定位基站再次发射的定位信号到达协调站的监测接收时刻，根据监测接收时刻和各个定位基站再次发射定位信号的监测发射时刻，获得各个定位信号再次从定位基站传播至协调站的监测飞行时间；将对应于同一定位基站和协调站的监测飞行时间和初始飞行时间进行比较以获得多组时间变化信息；以及根据各组时间变化信息判断各个定位基站或协调站的位置是否发生变化。

【技术特征摘要】
1.一种用于定位系统的位移监测方法，其中，定位系统包括已知初始位置的多个定位基站和已知初始位置的协调站，各个定位基站发射定位信号，协调站接收各个定位信号，位移监测方法包括：根据各个定位基站和协调站的初始位置，获得各个定位信号从位于初始位置的定位基站传播至位于初始位置的协调站的初始飞行时间；记录各个定位基站再次发射的定位信号到达协调站的监测接收时刻，根据监测接收时刻和各个定位基站再次发射定位信号的监测发射时刻，获得各个定位信号再次从定位基站传播至协调站的监测飞行时间；将对应于同一定位基站和协调站的监测飞行时间和初始飞行时间进行比较以获得多组时间变化信息；以及根据各组时间变化信息判断各个定位基站或协调站的位置是否发生变化。2.如权利要求1所述的位移监测方法，还包括：记录协调站和各个定位基站均位于初始位置时各个定位信号到达协调站的初始接收时刻；根据初始接收时刻和初始飞行时间，获得在协调站和各个定位基站均位于初始位置时各个定位基站发射定位信号的初始发射时刻；以及根据各个定位信号的初始发射时刻和各个定位基站再次发射定位信号所预设的时间间隔获得各个定位基站再次发射定位信号的监测发射时刻。3.如权利要求1所述的位移监测方法，其中，协调站具有多个，若各个定位信号传播至某一协调站的监测飞行时间和初始飞行时间相比，有多数个发生了变化，则判断该协调站位置发生了变化；若某一定位信号传播至各个协调站的监测飞行时间和初始飞行时间相比，有多数个发生了变化，则判断该定位信号对应的定位基站位置发生了变化。4.如权利要求1所述的位移监测方法，还包括根据位置未发生变化的定位基站或协调站对位置发生变化的定位基站或协调站进行定位。5.如权利要求4所述的位移监测方法，其中，若协调站的位置发生变化的，则位移监测方法还包括利用至少两个位置没有发生变化的定位基站对位置发生变化的协调站进行定位。6.如权利要求5所述的位移监测方法，还包括记录协调站和各个定位基站均位于初始位置时各个定位信号到达协调站的初始接收时刻，利用初始飞行时间和初始接收时刻，获得各个定位基站间的时钟偏差信息，利用所述至少两个位置没有发生变化的定位基站间的时钟偏差信息对位置发生变化的协调站进行定位。7.如权利要求4所述的位移监测方法，其中，协调站具有多个，若定位基站位置发生变化的，则位移监测方法还包括利用至少两个位置未发生变化的协调站对位置发生变化的定位基站进行定位。8.如权利要求7所述的位移监测方法，还包括：利用各个定位信号从位于初始位置的定位基站传播至位于初始位置的基准协调站和辅助协调站的初始飞行时间以及各个定位信号到达基准协调站和辅助协调站的初始接收时刻，获得辅助协调站相对于基准协调站的时钟偏差信息；以及利用辅助协调站相对于基准协调站的时钟偏差信息对位置发生变化的定位基站进行定位。9.如权利要求1-8所述的位移监测方法，其中，将定位基站或协调站置于待监测物体上，通过判断定位基站或协调站的位置是否发生变化以监测对应的待监测物体的位移变化情况。10.一种用于定位系统的定位方法，其中，定位系统包括已知初始位置的多个定位基站和已知初始位置的协调站以及待定位的待定位装置，各个定位基站发射定位信号，协调站和待定位装置接收各...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建忠，李飞雪，张晨曦，朱晓章，
申请(专利权)人：四川中电昆辰科技有限公司，上海星陀数据科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51