[發(fā)明專利]一種標(biāo)簽被動(dòng)定位方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410278128.4
• 申請(qǐng)日: 2014-06-20
• 公開（公告）號(hào): CN104142489A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 林偉
• 主分類號(hào): G01S5/10
• 分類號(hào): G01S5/10
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子信息技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及利用通信技術(shù)與信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)一種標(biāo)簽被動(dòng)定位方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的標(biāo)簽被動(dòng)定位方法，通常包括接收信號(hào)強(qiáng)度方法(received?signal?strength,簡稱RSS)、信號(hào)到達(dá)時(shí)間方法(time?of?arrival,簡稱TOA)、信號(hào)到達(dá)時(shí)間差方法(time?difference?of?arrival,簡稱TDOA)等。其中,?RSS方法受到信號(hào)反射、散射、繞射等多徑衰減與遮擋影響非常嚴(yán)重，實(shí)際上存在較大誤差。TOA和TDOA方法具有較高的定位精度。這兩種方案用于實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽被動(dòng)定位時(shí),?需要測量各個(gè)錨節(jié)點(diǎn)所發(fā)出信號(hào)到達(dá)標(biāo)簽的絕對(duì)時(shí)間或時(shí)間差，以計(jì)算出標(biāo)簽的坐標(biāo)。TOA方案通常需要錨節(jié)點(diǎn)與標(biāo)簽間的時(shí)間同步，TDOA方案通常需要各個(gè)錨節(jié)點(diǎn)間的時(shí)間同步，從而導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜，建設(shè)與維護(hù)成本升高。

發(fā)明內(nèi)容

基于現(xiàn)有標(biāo)簽被動(dòng)定位方法通常需要在錨節(jié)點(diǎn)之間或錨節(jié)點(diǎn)與標(biāo)簽之間實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步，從而導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜，建設(shè)與維護(hù)成本升高。本發(fā)明的目的是提供一種利用通信技術(shù)與信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽被動(dòng)定位的方法。

假設(shè),區(qū)域內(nèi)有N個(gè)錨節(jié)點(diǎn)，以A(1)，…A(N)來代表。每個(gè)錨節(jié)點(diǎn)具備絕對(duì)或相對(duì)坐標(biāo)。每個(gè)錨節(jié)點(diǎn)具備唯一的標(biāo)識(shí)。區(qū)域內(nèi)有多個(gè)標(biāo)簽，使用M0代表。以下所稱“設(shè)備”表示錨節(jié)點(diǎn)或標(biāo)簽。錨節(jié)點(diǎn)會(huì)發(fā)出與定位相關(guān)的特定數(shù)據(jù)包，稱為定位廣播包。該定位廣播包有如下4個(gè)特征：1）可以被一定范圍內(nèi)的錨節(jié)點(diǎn)和標(biāo)簽所接收；2）包含發(fā)送設(shè)備的標(biāo)識(shí)；3）采用接收設(shè)備易于計(jì)算到達(dá)時(shí)間的信號(hào)調(diào)制方式如CSS（線性調(diào)頻擴(kuò)頻）調(diào)制或者采用UWB（超寬帶）信號(hào)4）有數(shù)據(jù)負(fù)載。

使用Ta(i)a(j)表示A(i)接收到A(j)所發(fā)出的定位廣播包的相對(duì)于A(i)本地時(shí)鐘的準(zhǔn)確到達(dá)時(shí)間，并以此類推。使用Tm0a(i)表示M0接收到A(i)所發(fā)出的定位請(qǐng)求廣播包的相對(duì)于M0本地時(shí)鐘的準(zhǔn)確到達(dá)時(shí)間，并以此類推。使用X(i)表示A(i)發(fā)出定位請(qǐng)求廣播包的絕對(duì)時(shí)間,并以此類推。使用Fa(i)a(j)表示A(j)所發(fā)出的定位廣播包數(shù)據(jù)包到達(dá)A(i)所需要的時(shí)間，對(duì)于無線載波通信設(shè)備來說，該值表示定位廣播包的無線信號(hào)從A(j)天線相位中心到達(dá)A(i)天線相位中心所需要的時(shí)間。Fa(i)a(j)該值可以認(rèn)為是A(j)與A(i)之間距離除以信號(hào)傳播速度，F(xiàn)a(i)a(j)?=?Fa(j)a(i),以下不再區(qū)分，并以此類推。同樣，使用Fm0a(i)表示A(i)所發(fā)出的定位廣播包數(shù)據(jù)包到達(dá)M0所需要的時(shí)間。使用R(i)表示A(i)接收器件延遲，對(duì)于無線載波通信設(shè)備來說，該值表示定位請(qǐng)求廣播包無線信號(hào)從A(i)天線相位中心經(jīng)過射頻接收電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換器件，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的延遲。在本方案所涉及到的時(shí)間范圍內(nèi)，可以認(rèn)為A(i)所接收到的每個(gè)定位廣播包，該值均一致。而不同的設(shè)備，該值會(huì)有不同。使用D(i)表示A(i)接收到A(i-1)定位廣播包后，再次發(fā)出定位廣播的延遲，該延遲包括邏輯處理延遲加上發(fā)送器件延遲。對(duì)于無線載波通信設(shè)備來說，上述發(fā)送器件延遲表示定位請(qǐng)求廣播包無線信號(hào)從邏輯處理單元，經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器件與射頻發(fā)射電路，到達(dá)A(i)天線相位中心的延遲。Ta(i)a(j)?–?Ta(i)a(m)表示A(j)和A(m)所發(fā)出定位廣播包到達(dá)A(i)的時(shí)間差，該時(shí)間差基于A(i)的時(shí)鐘計(jì)算。考慮到當(dāng)前硬件技術(shù)水準(zhǔn)，在本技術(shù)方案所涉及到的時(shí)間范圍內(nèi)，設(shè)備時(shí)鐘的頻差與抖動(dòng)可以歸于噪聲范疇而不影響數(shù)據(jù)分析。與此類似，Ta(i)m0?–?Ta(i)a(j)表示M0和A(j)所發(fā)出定位廣播包到達(dá)A(i)的時(shí)間差。

本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的，包括如下步驟。

?1.A(1)發(fā)出定位廣播包,?數(shù)據(jù)負(fù)載是0。

根據(jù)具體應(yīng)用需求，可以由時(shí)間觸發(fā)（如每隔一定時(shí)間間隔）或事件觸發(fā)（如通過某種方式檢測到有標(biāo)簽進(jìn)入?yún)^(qū)域）A(1)發(fā)出定位廣播包。

2.A(2)，A(3)和M0接收到A(1)所發(fā)出的定位廣播包，得到發(fā)送錨節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)，計(jì)算該定位廣播包相對(duì)于本地時(shí)鐘的準(zhǔn)確到達(dá)時(shí)間。A(2)接收到來自A(1)的定位廣播包后，經(jīng)過一段時(shí)間延遲（包括邏輯處理與器件延遲等），發(fā)出定位廣播包，數(shù)據(jù)負(fù)載是0。