信标的定位方法、装置、主站、定位系统和存储介质制造方法及图纸

本申请涉及一种信标的定位方法、装置、主站、定位系统和存储介质。主站通过获取至少四个从站分别发送的第一信号，并将主站的本振信号和每个第一信号进行混频操作，确定每个从站的载波相位；接着，主站将该至少四个从站的载波相位进行两两求差，得到至少三个载波相位差，并根据该至少三个载波相位差以及每个从站的位置坐标，确定该信标的位置；其中，该第一信号为每个从站根据信标发送给该从站的初始信号所生成的混频信号，该主站和每个从站保持时频同步；本实施例避免了现有LoRa定位技术，在定位过程中，需要融合前向纠错编码、扩频以及自适应数据传输等多种技术，简化了现有LoRa定位技术的复杂的定位过程和定位算法，提高了信标的定位精度。

【技术实现步骤摘要】
信标的定位方法、装置、主站、定位系统和存储介质
本申请涉及无线电定位
，特别是涉及一种信标的定位方法、装置、主站、定位系统和存储介质。
技术介绍
随着定位技术的发展，出现了多种不同的定位方案，例如：光学定位、无线电定位、声学定位和其他的(如地磁场)定位等；这些定位方案在定位精度、覆盖范围和布设成本方面各有优劣。传统技术中，常见的无线电定位技术包括基于蜂窝数据、WIFI、超宽带、射频信号、以及蓝牙等定位技术。近年来，出现了一种新的无线电定位技术，即远距离无线电(LongRangeRadio，简称LoRa)定位技术，该LoRa定位技术采取了“倒置GPS”结构，同时融合了前向纠错编码、扩频、自适应数据传输等多种技术，在433MHz频带上实现了-148dBm的接收灵敏度，覆盖范围达到15Km，定位精度约为0.1m，且该LoRa定位的布设成本低。然而，传统技术中的LoRa定位技术，由于其在定位过程中，融合了多种技术，导致该LoRa定位技术的定位过程和定位算法较复杂，且该LoRa定位技术的定位精度也较低。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够简化定位过程和定位算法，并提高定位精度的信标的定位方法、装置、主站、定位系统和存储介质。第一方面，提供了一种信标的定位方法，应用于主站，该方法包括：获取至少四个从站分别发送的第一信号；该第一信号为每个从站根据信标发送给该从站的初始信号所生成的混频信号；该主站和每个从站保持时频同步，且每个从站与主站之间具有对应的主从相位差；将主站的本振信号和每个第一信号进行混频操作，确定每个从站的载波相位；将该至少四个从站的载波相位进行两两求差，得到至少三个载波相位差，并根据该至少三个载波相位差以及每个从站的位置坐标，确定该信标的位置。在其中一个实施例中，信标发送的初始信号的相位为从站的本振信号的相位为主站的本振信号的相位为该第一信号的相位M为已知数；将主站的本振信号和每个第一信号进行混频操作，确定每个从站的载波相位，包括：将主站的本振信号和每个第一信号进行混频操作，生成每个第一信号对应的第二信号；该第二信号的相位N为已知数；根据主站和每个从站的时频同步特性以及该第二信号的相位，确定每个从站的载波相位。在其中一个实施例中，根据该至少三个载波相位差以及每个从站的位置坐标，确定该信标的位置，包括：根据每个载波相位差和初始信号的频率，计算该初始信号分别到达该载波相位差对应的两个从站之间的距离差；根据该距离差和该载波相位差对应的两个从站的位置坐标，确定该信标的位置。在其中一个实施例中，上述至少四个从站包括M1从站、M2从站、M3从站和M4从站；M1从站的位置坐标为(X1,Y1,Z1)，M2从站的位置坐标为(X2,Y2,Z2)，M3从站的位置坐标为(X3,Y3,Z3)，M4从站的位置坐标为(X4,Y4,Z4)；距离差包括ΔD12、ΔD13、ΔD14；根据该距离差和该载波相位差对应的两个从站的位置坐标，确定该信标的位置，包括：将ΔD12带入公式1，将ΔD13带入公式2，将ΔD14带入公式3，确定该信标的位置(xi,yi,zi)；其中，该公式1为该公式2为该公式3为在其中一个实施例中，该从站与主站之间建立时频同步链路。在其中一个实施例中，主站在获取该至少四个从站分别发送的第一信号之后，对每个第一信号进行滤波放大处理，相应的，将主站的本振信号和每个第一信号进行混频操作，确定每个从站的载波相位，包括：将主站的本振信号和每个滤波放大后的第一信号进行混频操作，确定每个从站的载波相位。第二方面，提供了一种信标的定位装置，应用于主站，该装置包括：获取模块，用于获取至少四个从站分别发送的第一信号；该第一信号为每个从站根据信标发送给该从站的初始信号所生成的混频信号；该主站和每个从站保持时频同步。第一确定模块，用于将主站的本振信号和每个第一信号进行混频操作，确定每个从站的载波相位。第二确定模块，用于将至少四个从站的载波相位进行两两求差，得到至少三个载波相位差，并根据该至少三个载波相位差以及每个从站的位置坐标，确定该信标的位置。第三方面，提供了一种主站，包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，该处理器执行该计算机程序时实现以下步骤：获取至少四个从站分别发送的第一信号；该第一信号为每个从站根据信标发送给该从站的初始信号所生成的混频信号；该主站和每个从站保持时频同步；将主站的本振信号和每个第一信号进行混频操作，确定每个从站的载波相位；将该至少四个从站的载波相位进行两两求差，得到至少三个载波相位差，并根据该至少三个载波相位差以及每个从站的位置坐标，确定该信标的位置。第四方面，提供了一种定位系统，包括：信标、至少四个从站以及上述第三方面中的主站。第五方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：获取至少四个从站分别发送的第一信号；该第一信号为每个从站根据信标发送给该从站的初始信号所生成的混频信号；该主站和每个从站保持时频同步；将主站的本振信号和每个第一信号进行混频操作，确定每个从站的载波相位；将该至少四个从站的载波相位进行两两求差，得到至少三个载波相位差，并根据该至少三个载波相位差以及每个从站的位置坐标，确定该信标的位置。上述信标的定位方法、装置、主站、定位系统和存储介质，主站通过获取至少四个从站分别发送的第一信号，并将主站的本振信号和每个第一信号进行混频操作，确定每个从站的载波相位；接着，主站将该至少四个从站的载波相位进行两两求差，得到至少三个载波相位差，并根据该至少三个载波相位差以及每个从站的位置坐标，确定该信标的位置；其中，该第一信号为每个从站根据信标发送给该从站的初始信号所生成的混频信号，该主站和每个从站保持时频同步；也就是说，本实施例中的信标只需要向从站发送一个初始信号，从站在接收到该初始信号之后，对该初始信号进行混频处理后发送至主站，主站根据接收到的各个从站发送的第一信号、主站的本振信号、以及各个从站的位置坐标，即可确定出信标的位置；避免了现有LoRa定位技术，在定位过程中，需要融合前向纠错编码、扩频以及自适应数据传输等多种技术，本实施例不仅能够简化现有LoRa定位技术的复杂的定位过程和定位算法，也能够简化信标与从站的功能，而且，通过本实施例中的定位方法，还能够大大提高信标的定位精度，达到微米量级的定位精度。附图说明图1为一个实施例中信标的定位方法的应用环境图；图2为一个实施例中信标的定位方法的流程示意图；图3为另一个实施例中信标的定位方法的流程示意图；图4为另一个实施例中信标的定位方法的流程示意图；图5为一个实施例中信标的定位装置的结构框图；图6为一个实施例中主站的内部结构图。具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信标的定位方法，其特征在于，应用于主站，所述方法包括：/n获取至少四个从站分别发送的第一信号；所述第一信号为每个从站根据信标发送给所述从站的初始信号所生成的混频信号；所述主站和每个所述从站保持时频同步；/n将所述主站的本振信号和每个所述第一信号进行混频操作，确定每个所述从站的载波相位；/n将所述至少四个从站的载波相位进行两两求差，得到至少三个载波相位差，并根据所述至少三个载波相位差以及每个所述从站的位置坐标，确定所述信标的位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种信标的定位方法，其特征在于，应用于主站，所述方法包括：
获取至少四个从站分别发送的第一信号；所述第一信号为每个从站根据信标发送给所述从站的初始信号所生成的混频信号；所述主站和每个所述从站保持时频同步；
将所述主站的本振信号和每个所述第一信号进行混频操作，确定每个所述从站的载波相位；
将所述至少四个从站的载波相位进行两两求差，得到至少三个载波相位差，并根据所述至少三个载波相位差以及每个所述从站的位置坐标，确定所述信标的位置。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信标发送的初始信号的相位为所述从站的本振信号的相位为所述主站的本振信号的相位为所述第一信号的相位所述M为已知数；
所述将所述主站的本振信号和每个所述第一信号进行混频操作，确定每个所述从站的载波相位，包括：
将所述主站的本振信号和每个所述第一信号进行混频操作，生成每个所述第一信号对应的第二信号；所述第二信号的相位所述N为已知数；
根据所述主站和每个所述从站的时频同步特性以及所述第二信号的相位，确定每个所述从站的载波相位。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述至少三个载波相位差以及每个所述从站的位置坐标，确定所述信标的位置，包括：
根据每个载波相位差和所述初始信号的频率，计算所述初始信号分别到达所述载波相位差对应的两个从站之间的距离差；
根据所述距离差和所述载波相位差对应的两个从站的位置坐标，确定所述信标的位置。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述至少四个从站包括M1从站、M2从站、M3从站和M4从站；所述M1从站的位置坐标为(X1,Y1,Z1)，所述M2从站的位置坐标为(X2,Y2,Z2)，所述M3从站的位置坐标为(X3,Y3,Z3)，所述M4从站的位置坐标为(X4,Y4,Z4)；所述距离差包括ΔD12、ΔD13、ΔD14；
所述根据所述距离差和所述载波相位差对应的两个从站的位置坐标...

【专利技术属性】
技术研发人员：王力军，赵琴，陈一婷，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11