[發(fā)明專利]定位系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310057032.0
• 申請(qǐng)日: 2013-02-22
• 公開（公告）號(hào): CN104010361B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李超;冷文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號(hào): H04W64/00
• 分類號(hào): H04W64/00
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11240
• 代理人: 余剛,梁麗超

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體而言，涉及一種定位系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

隨著定位技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，基于位置信息的服務(wù)（Location-Based Service，簡稱為LBS）已成為當(dāng)今信息服務(wù)的一個(gè)重要組成部分。在室外定位以GPS為主的情況下，定位最末端的高精度室內(nèi)定位已經(jīng)在“數(shù)字城市”管理中占據(jù)越來越多的份額。據(jù)調(diào)查，關(guān)于定位需求和潛在應(yīng)用的服務(wù)在未來將帶來每年上百億美元的市場收入，其中就包括大量的室內(nèi)高精度定位需求。

當(dāng)前近距離定位的分類方法是基于測距技術(shù)的定位（Range-based）和無須測距技術(shù)的定位（Range-free）。如果按照定位原理進(jìn)行比較，Range-Based定位的精度要高于Range-Free定位。目前，Range-Based定位已成為近距離定位研究的主要方向。Range-Based定位主要是基于對(duì)以下參數(shù)的測量和估計(jì)進(jìn)行的：接收信號(hào)強(qiáng)度指示（Received Signal Strength Indication，簡稱為RSSI）、節(jié)點(diǎn)間信號(hào)傳播時(shí)間（Time Of Arrival，簡稱為TOA）、待測節(jié)點(diǎn)到兩個(gè)錨節(jié)點(diǎn)的信號(hào)傳輸時(shí)間差（Time Difference ofArrival，簡稱為TDOA）和節(jié)點(diǎn)間的角度信息（AngleOfArrival，簡稱為AOA）。

下面對(duì)上述的幾種定位技術(shù)進(jìn)行具體描述如下：

1）AOA技術(shù)，來波角度（AOA）估計(jì)是利用多天線技術(shù)（又叫，智能天線技術(shù)）通過測量一個(gè)天線陣中的每個(gè)天線陣元的接收信號(hào)來估計(jì)來波角度，然后再通過來波角度來估計(jì)未知節(jié)點(diǎn)的位置。AOA技術(shù)要求具備多天線的條件，即天線陣的條件，同時(shí)對(duì)于基帶信號(hào)的處理有比較高的要求，從硬件到算法的實(shí)現(xiàn)都非常復(fù)雜。

2）TOA技術(shù)，來波時(shí)間（TOA）估計(jì)是利用發(fā)射天線發(fā)射的信號(hào)在收發(fā)天線之間傳播的時(shí)間來估計(jì)收發(fā)天線間距的技術(shù)。既然要估計(jì)電波的傳播，特別是近距離的電波傳播，要求收發(fā)天線之間有非常精確的同步關(guān)系，接收天線要有非常精確的時(shí)鐘，否則微小的時(shí)間差就會(huì)導(dǎo)致非常大的距離誤差。

3）TDOA技術(shù)，來波時(shí)間差（TDOA）估計(jì)是基于發(fā)射天線發(fā)送的電波到達(dá)不同接收天線的時(shí)間差而進(jìn)行估計(jì)的技術(shù)，是在TOA技術(shù)上發(fā)展起來的，由于分析對(duì)象是時(shí)間差，而不是TOA要求的絕對(duì)到達(dá)時(shí)間，因此降低了TOA技術(shù)中對(duì)于時(shí)間嚴(yán)格同步的要求，但由于是用時(shí)間參數(shù)來估計(jì)收發(fā)天線間距，在近距離定位中依然對(duì)于接收天線有非常高精度的時(shí)鐘要求。

4）RSSI技術(shù)，根據(jù)接收天線接收的來自發(fā)射天線的信號(hào)強(qiáng)度（RSSI）來估計(jì)收發(fā)天線之間的距離，主要理論依據(jù)是接收信號(hào)強(qiáng)度與距離成反比的原理。由于接收天線對(duì)于接收信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度的提取非常容易實(shí)現(xiàn)，因此RSSI技術(shù)是目前最常用的近距離定位技術(shù)，但該技術(shù)也有精度低、穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。

針對(duì)上述的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種定位系統(tǒng)和方法，以至少解決相關(guān)技術(shù)中定位的精度和定位設(shè)備的復(fù)雜度兩者無法兼容的技術(shù)問題。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種定位系統(tǒng)，包括：錨節(jié)點(diǎn)、驅(qū)動(dòng)器和數(shù)據(jù)處理器，其中，上述錨節(jié)點(diǎn)包括：第一定向天線和第二定向天線，其中，上述第一定向天線和上述第二定向天線共點(diǎn)安裝，上述第一定向天線所圍設(shè)形成的區(qū)域和上述第二定向天線所圍設(shè)形成的區(qū)域部分重疊；上述驅(qū)動(dòng)器，與上述錨節(jié)點(diǎn)相連，用于驅(qū)動(dòng)上述第一定向天線和上述第二定向天線以上述錨節(jié)點(diǎn)為中心、以與水平面平行的指向預(yù)定方向的水平線作為水平參考線按照預(yù)定角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以接收被測節(jié)點(diǎn)在多個(gè)角度的入射波；上述數(shù)據(jù)處理器，與上述錨節(jié)點(diǎn)相連，用于計(jì)算上述第一定向天線和上述第二定向天線在上述多個(gè)角度接收到的入射波的信號(hào)強(qiáng)度之間的差值，并根據(jù)上述多個(gè)角度的差值確定上述錨節(jié)點(diǎn)與上述被測節(jié)點(diǎn)之間的連線相對(duì)于上述水平參考線的角度。

優(yōu)選地，上述數(shù)據(jù)處理器用于將上述各個(gè)差值中的最小差值所對(duì)應(yīng)的角度作為上述錨節(jié)點(diǎn)與上述被測節(jié)點(diǎn)之間的連線相對(duì)于上述水平參考線的角度。

優(yōu)選地，上述錨節(jié)點(diǎn)還包括：全向天線，用于接收來自上述被測節(jié)點(diǎn)的入射波；上述數(shù)據(jù)處理器還用于根據(jù)上述全向天線接收的入射波確定上述第一定向天線和上述第二定向天線接收到的入射波是否為直射波。

優(yōu)選地，上述驅(qū)動(dòng)器為角度步進(jìn)電機(jī)。

優(yōu)選地，上述驅(qū)動(dòng)器用于驅(qū)動(dòng)上述第一定向天線和上述第二定向天線按照間隔0.225度的角度在0度到180度之間進(jìn)行上述旋轉(zhuǎn)。