一种基于异步TDOA与双天线基站的定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于异步TDOA与双天线基站的定位方法，通过待测目标节点发出的测距信号获得目标节点到达基站上两根天线的到达时间差(TDOA)，由此获得距离差，从而计算出待测目标节点的位置坐标。本方法采用三台双天线基站，天线长度可根据需要调整，同一台基站的2根天线馈线长度相等。部署时，三台双天线基站的天线馈线平行于xyz坐标轴。本方法使用异步基站，大幅降低了系统的实现复杂度和成本。求解目标节点位置坐标时，根据模型的几何特性和三个距离差的空间约束条件，可以获得唯一解。大量的仿真与测试表明，本方法在通信覆盖范围内能达到较高的定位精度，在低功耗广域网(LPWAN)中有广阔的应用前景。(LPWAN)中有广阔的应用前景。(LPWAN)中有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于异步TDOA与双天线基站的定位方法


[0001]本专利技术涉及一种无线定位方法，具体的说是一种基于异步TDOA与双天线基站的定位方法，属于无线通信


技术介绍

[0002]近些年来，随着无线技术的进步，目标定位已成为无线传感器网络和物联网中新兴应用的关键方面。人们对于无线定位及测向的需求日益显著，许多领域都要求提供位置信息。全球卫星定位系统(如GPS、BDS、GLONASS等)是重要的定位系统之一，它已广泛用于室外环境。但是由于卫星信号被遮挡，到达室内时已经十分微弱，这样的卫星定位系统不能在室内环境中很好地工作。为了克服GPS的定位缺陷并实现在复杂室内环境中的精确定位,国内外研究人员引入了室内定位技术。室内定位技术主要分为2类：第一类为基于外置信源的室内定位技术，这类技术的实现依赖于外置信源，主要包括计算机视觉、红外线、超声波、WiFi、蓝牙(Bluetooth)、超宽带(ultra wide band,UWB)和伪卫星等技术；第二类为基于天然信源的室内定位技术，这类技术仅依靠终端的传感器即可实现定位，包括惯性导航、地磁导航等。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于异步TDOA与双天线基站的定位方法，其特征在于，包括：响应于待测目标节点发射测距信号，获取目标节点到达各基站双天线的距离差；其中，所述基站包括至少三台双天线基站，且各基站两端天线馈线长度可调整且馈线长度相等；基于所述目标节点到达各基站双天线的距离差，利用预构建的基于余弦定理的方程组进行求解，得到多个解；基于求解得到的多个解，根据三个距离差公式进行排除，并排除带虚部的解，获得唯一解，得到待测目标节点的位置坐标。2.根据权利要求1所述的基于异步TDOA与双天线基站的定位方法，其特征在于，三台双天线基站两端的天线馈线均成180度角；第一台双天线基站两端的天线馈线与坐标轴x平行，第二台双天线基站两端的天线馈线与坐标轴y平行，第三台双天线基站两端的天线馈线与坐标轴z平行。3.根据权利要求1所述的基于异步TDOA与双天线基站的定位方法，其特征在于，目标节点到基站BSi两端天线的距离差公式，包括：点到基站BSi两端天线的距离差公式，包括：点到基站BSi两端天线的距离差公式，包括：其中Δr
i
为目标节点到基站BSi双天线的距离差，(x
i
,y
i
,z
i
)为基站BSi的位置坐标，BS1,BS2,BS3是三个双天线基站，L1、L2是基站BS1的两端的天线坐标，L3、L4是基站BS2两端的天线坐标，L5、L6是基站BS3两端的天线坐标；l代表天线的长度，(x,y,z)为待测目标节点的位置坐标。4.根据权利要求1所述的基于异步TDOA与双天线基站的定位方法，其特征在于，基于余弦定理的方程组的构建方法包括：根据双天线基站模型的几何关系，利用余弦定理，建立方程组：其中l代表天线的长度，p
i
为目标节点到基站BSi的距离，r
2i
‑1为目标节点到天线L2i
‑
1的距离，r
2i

【专利技术属性】
技术研发人员：曾桂根，衡永爽，卢敏，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：