【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种通过移动接收机对发射信号的发射机进行到达时间差(tdoa)定位的方法。此外，本专利技术涉及一种用于对发射信号的发射机进行到达时间差(tdoa)定位的定位系统。
技术介绍
1、在现有技术中，已知用于定位发射机的不同技术和方法。
2、在二维场景中，已知使用多个接收机来确定信号的发射机的位置。例如，在使用两个固定测向器时应用交叉方位技术，其中固定测向器的相应位置必须是已知的，使得由固定测向器接收的信号能够被用于确定发射机的位置。
3、此外，还已知使用在时间上同步的接收机，即所谓的时间同步接收机。每个接收机接收从待定位的发射机发射的信号，其中信号运行时间是基于接收到的信号来确定的。对确定的相应运行时间进行进一步评估，以便确定信号的发射机的位置。信号运行时间被用于确定到达时间差，该到达时间差是接收机的相应位置处的到达时间(toa)之间的差。
4、在二维场景中，通常使用三个接收机，特别是当tdoa技术被用于定位发射机时。相应的接收机被定位在不同的位置，以便执行发射信号的发射机的到达时间差(tdoa)定位。通常，这些接收机被定位为固定的，然而这导致了灵活性方面的缺点。如roberts，r.(2004)在tdoa定位技术中所述的，使用两个接收机将产生满足测量的到达时间差的无限多个可能的位置，所有这些位置都位于双曲线上(x2/a2-y2/b2＝1)。
5、在使用移动接收机时，为了同步相应的移动接收机以确保整个定位系统的正确操作，需要很大的工作量和与之相关的很高的成本。
7、因此，有必要在确保高度灵活性的同时以经济高效的方式对发射机进行定位。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种通过移动接收机对发射信号的发射机进行到达时间差(tdoa)定位的方法。由发射机发射的信号具有至少一个周期性信号部分。该方法包括以下步骤：
2、-在第一位置执行对信号的第一测量，从而获得第一测量结果，
3、-将接收机移动到第二位置，
4、-在第二位置执行对信号的第二测量，从而获得第二测量结果，
5、-将接收机移动到第三位置，
6、-在第三位置执行对信号的第三测量，从而获得第三测量结果，以及
7、-处理第一测量结果、第二测量结果和第三测量结果，从而确定发射机的位置，
8、其中，第二位置和/或第三位置是基于接收范围来确定的。
9、本专利技术的主要思想是通过沿着包括第一位置、第二位置以及第三位置的特定路线移动的单个接收机来定位信号的发射机。因此，由于只需要单个接收机而不是三个接收机，因此所需的硬件显著减少。此外，由于接收机是移动接收机，因此能够确保在定位发射机时的灵活性。此外，与使用在时间上同步的多个移动接收机的定位系统相比，由于减少了硬件并且减少了在时间上对接收机进行同步所需的工作量，成本也减少了。
10、单个移动接收机沿着路线移动，以到达执行不同测量的不同位置。确定第二位置和/或第三位置所基于的相应的接收范围对应于发射机的接收范围。因此，假定将执行测量的不同位置仍然在发射机的接收范围内，使得由发射机发射的信号能够由在相应位置(即第二位置和第三位置)的接收机接收。
11、由于发射机可能未知，因此可以推测相应的接收范围。相应的推测可以基于在第一位置接收到的信号。换句话说，接收机可以分析在第一位置接收到的信号，从而收集关于该信号的信息，该信息被用于计算发射机的推测的接收范围。然后，该推测的接收范围被用于确定用于后续测量的第二位置和/或第三位置。
12、因此，测量结果是在不同的时间和不同的位置获得的，其中测量结果包含关于至少一个周期性信号部分的信息。在不同位置和不同时间接收的信号可以相互比较，例如，由于信息在不同位置、不同时间收集，其从信号的周期性(即，至少一个周期性信号部分)导出。换句话说，在不同时间在不同位置接收到的信号能够彼此相关，从而假定发射机的位置。这可以通过处理电路来实现，该处理电路能够是接收机的一部分或与接收机相关联，例如，位于还包括接收机的同一平台上。
13、在不同位置收集的测量结果被用于确定不同位置之间的到达时间差(tdoa)。
14、事实上，由发射机发射的信号以恒定速度传播，在不同的位置、不同的绝对时间到达，因为这些位置距离发射机的位置不同。当参考包括在信号中的周期性信号部分和/或通过使用接收机的内部时钟时，能够确定到达不同位置的相应时间差。此外，进行相应测量的位置的地理坐标是已知的。基于此，能够计算发射机的位置，特别是根据在不同位置确定的时间差。
15、事实上，信号在两个位置的到达时间的相对差，即两个位置之间的tdoa，是通过已知的数学相关程序来确定的。所确定的这一数值和位置的地理坐标为发射机的所有可能匹配位置的计算提供了基础。转换到二维场景，例如地图，由于信号的周期性信号部分，发射机的可能匹配位置将位于双曲线上。这可以针对tdoa计算中所涉及的两个位置来计算，例如，第一位置和第二位置。因此，可以得到两种不同的双曲线。所获得的不同双曲线在与发射机的位置相对应的点(即，发射机的地理位置)处相交。
16、此外，可以对第二对位置(即第二位置和第三位置)重复相应的计算，例如，从一个位置看发射机位于双曲线上的可能匹配位置。与第二位置相关联的双曲线可以被重新确定，特别是以更精确的方式确定，因为涉及到两个不同的数据集。
17、在任何情况下，由于所进行的计算，获得了与三个不同位置相关联的三个不同双曲线。
18、计算出的双曲线可以映射在二维场景上，例如地图上，使得双曲线彼此相交。
19、计算出的双曲线的一个或多个交点是发射机的位置。
20、通常，周期性信号部分可以涉及与可预测的时间模式或信号中使用的前导码对准的起始时间。
21、特别地，整个信号是周期性信号。
22、发射机可以连续地发射信号，特别是在不同的时间并且朝向不同的方向发射信号，使得在不同位置接收的信号可以与在不同时间传输的信号有关。
23、因此，在第一时间在第一位置接收第一信号，在第二时间在第二位置接收第二信号，并且在第三时间在第三位置接收第三信号。然而，第一信号、第二信号和第三信号彼此对应，因为这些信号由相同的发射机发射，只是时间不同。
24、此外，接收机可以在空中、海上或陆地上移动，这通常取决于用于定位发射机的接收机的相应类型。
25、特别地，自动控制的飞行平台，例如无人机(uav)，能够被用于定位发射机。事实上，包括接收机的飞行平台能够在空间内自由移动，使得与使用在陆地上移动的平台(例如，陆基平台)相比，任何遮蔽效应都能够被忽略。
26、在确定发射机的位置的同时，优选地假定发射机的位置是固定的。这一假定简化了发射机可能匹配位置的计算，即位本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种通过移动接收机(14)对发射信号的发射机(12)进行到达时间差(TDoA)定位的方法，其中，由所述发射机(12)发射的信号具有至少一个周期性信号部分，其中，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，包括所述第一位置(24)、所述第二位置(26)和所述第三位置(32)的路线(44)是动态确定的，特别是以自动方式确定的。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述接收机(14)自动移动到所述第二位置(24)和/或所述第三位置(26)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一测量结果、所述第二测量结果和所述第三测量结果通过到达时间差(TDoA)技术进行处理，以确定所述发射机(12)的位置。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述接收范围是推测的最大接收范围。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个周期性信号部分在确定所述发射机(12)的位置时被处理。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，双曲线(28、30、34)是基于在相应位置(
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在将要执行测量的预期位置(38)处没有接收到信号的情况下，所述接收机(14)移动到新位置(40)，所述新位置(40)与先前测量位置(42)相距了所述预期位置(38)的相同距离(D)，但是方向与用于到达所述预期位置(38)的方向相反。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第三位置(32)被确定为使得所述第三位置(32)与双曲线(28，30)相距最大距离，所述双曲线是基于分别在所述第一位置(24)和所述第二位置(26)处获得的第一测量结果和第二测量结果而确定的。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二位置(26)与所述第一位置(24)相距了对应于所述接收范围的一部分的距离，特别是小于所述接收距离的50％，优选地小于所述接收范围的30％。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一位置(24)是所述接收机(14)第一次接收由所述发射机(12)发射的信号的位置。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，当从所述第一位置(24)移动到所述第二位置(26)时和/或从所述第二位置(26)移动到所述第三位置(28)时，测量被连续执行。
13.一种用于对发射具有至少一个周期性信号部分的信号的发射机(12)进行到达时间差(TDoA)定位的定位系统，其中，所述定位系统(10)包括至少一个可移动接收机(14)，并且其中，所述定位系统(10)被配置为执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。
14.根据权利要求13所述的定位系统，其中，所述定位系统(10)包括处理电路(20)，所述处理电路被用于确定所述第二位置(26)、所述第三位置(32)和/或所述接收范围，所述第二位置(26)和/或所述第三位置(32)是基于所述接收范围而确定的。
15.根据权利要求13或14所述的定位系统，其中，所述至少一个接收机(14)被安装在可移动平台(18)上，特别是无人平台上。
...【技术特征摘要】
1.一种通过移动接收机(14)对发射信号的发射机(12)进行到达时间差(tdoa)定位的方法，其中，由所述发射机(12)发射的信号具有至少一个周期性信号部分，其中，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，包括所述第一位置(24)、所述第二位置(26)和所述第三位置(32)的路线(44)是动态确定的，特别是以自动方式确定的。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述接收机(14)自动移动到所述第二位置(24)和/或所述第三位置(26)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一测量结果、所述第二测量结果和所述第三测量结果通过到达时间差(tdoa)技术进行处理，以确定所述发射机(12)的位置。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述接收范围是推测的最大接收范围。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述至少一个周期性信号部分在确定所述发射机(12)的位置时被处理。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，双曲线(28、30、34)是基于在相应位置(24、26、32)处获得的测量结果来确定的。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在将要执行测量的预期位置(38)处没有接收到信号的情况下，所述接收机(14)移动到新位置(40)，所述新位置(40)与先前测量位置(42)相距了所述预期位置(38)的相同距离(d)，但是方向与用于到达所述预期位置(38)的方向相反。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第...
【专利技术属性】
技术研发人员：延斯·屈内，
申请(专利权)人：罗德施瓦兹两合股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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