[發明專利]一種消除時鐘頻差的高效被動式時分TDOA定位方法

有效

• 申請號: 201811098432.5
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN109040964B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 汪澎;高鵬;朱自強;張立;卓博;顧問
• 申請（專利權）人: 寧波極位智能科技有限公司
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W4/021;H04W56/00;H04W64/00;G01S5/02
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發明公開一種消除時鐘頻率差的高效被動式時分TDOA定位方法，在定位過程中，標簽節點只接收定位信號，不需要發送定位信號給錨節點即可完成定位，在這種定位方式下，無論定位區域內標簽節點有多少個，都可以完成每個標簽節點的定位，極大地提高了系統容量及可靠性；錨節點時鐘同步不需要額外的同步網絡，極大提高系統效率，降低成本；并且本發明通過在一個區域內布置N(N1)個錨節點，從排列組合的角度來說，一個定位周期內可以得到最多個不同的距離差值，N越大，標簽節點得到的距離差值越多，定位精度越高。

技術領域

本發明屬于無線定位領域，特別涉及一種TDOA定位技術。

背景技術

無線定位系統是指利用無線電波直線恒速傳播特性通過測量固定或運動的物體的位 置以進行定位的技術。無線電定位有雷達、無線電測向、無線電導航系統和全球定位系統 等。無線定位技術可分為廣域網定位技術和無線局域網定位技術，其中，廣域網定位分為 衛星定位和基站蜂窩移動定位；無線局域網定位主要包括Wi-Fi定位、ZigBee定位、UWB 定位、CSS定位技術等。

在目前的被動式TDOA定位方法中，錨節點工作方式大致分為三種：頻分技術、碼分技術(如GPS定位)以及時分技術。其中頻分或碼分方式較為直接，標簽節點可同時接收 多個錨節點信號，在保證錨節點時間同步的前提下，可直接對比獲取TDOA信息。但對于 某些通信協議(UWB，CSS等)，不具備足夠的頻分或碼分能力，只能采用時分方式。而 時分方式中，各錨節點不能同時發射對應信號，只能按順序發射對應信號，標簽節點接收 到信號后還需利用各錨點發射對應信號時間計算TDOA信息，因此所有錨節點和標簽節點 時鐘均需同步。若采用額外的無線或有線同步網絡，會極大增加系統成本，非常不利于在 成本敏感的局域網定位系統中實施。所以，在此類TDOA定位場景中，如何能夠在不使用 額外同步網絡的前提下，仍能達到足夠的定位精度及可靠性，是亟待解決的問題。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出一種消除時鐘頻率差的高效被動式時分TDOA定位 方法，標簽節點只接收定位信號，不需要發送定位信號給錨節點即可完成定位。

本發明的技術方案為：一種消除時鐘頻率差的高效被動式時分TDOA定位方法，在空 間布置N個錨節點，標簽節點根據接收到的某兩個錨節點發送的定位信號計算出自己和相 應兩個錨節點之間的信號到達時間差；根據得到的若干組到達時間差計算標簽節點的坐標。

進一步地，當一維定位時，則N至少為大于或等于2；

當為二維定位時，則N至少為大于或等于3；

當為三維定位時，則N至少為大于或等于4。

更進一步地，最多得到C2_N組到達時間差。

進一步地，每個時間片中有兩個錨節點進行通信。

更進一步地，計算到達時間差的這兩個錨節點為某個時間片中的兩個錨節點。

進一步地，所述到達時間差計算過程為：

A1、對錨節點進行編號，且各錨節點編號唯一；

A2、在一個定位周期內，按照確定的通信順序，除起始點外，剩下的每個錨節點在收 到上一個錨節點的定位信號后，按相應時間間隔發送兩次定位信號；起始錨節點發送一次 定位信號；

A3、標簽節點根據接收到的某兩個錨節點發送的共三次定位信號，計算該標簽節點和 這兩個錨節點之間的信號到達時間差；

A4、根據步驟A3得到的若干組組到達時間差。

更進一步地，步驟A2還包括：若當前錨節點的上一個錨節點不是起始錨節點，則該錨節點在收到上一個錨節點發送的第二次定位信號后，按相應時間間隔發送兩次定位信號。