[發明專利]一種在定位系統中測量誤差系數并應用于距離測量的方法

在審

• 申請號: 201911112401.5
• 申請日: 2019-11-14
• 公開（公告）號: CN110850368A
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 戴爾晗;葛嘉誠
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 曹坤

1.一種在定位系統中測量誤差系數并應用于距離測量的方法，其特征在于，具體步驟如下：

(1)、在一個未采用/采用高頻率穩定度晶振的定位系統中，將所述定位系統中的主節點與副節點之間、主節點與移動節點之間進行時鐘同步；

(2)、對已知真實距離為L₁的兩個固定節點：主節點與副節點之間進行一次距離測量，采用任意一種TOF、TOA或類似方法測量兩個固定節點之間的傳播時間T₁，計算L_1s＝c*T₁，其中c為真空光速；L_1s為其一次的測量值或多次測量的平均值；其誤差系數S＝L₁/L_1s；

(3)、將固定節點到移動節點之間進行一次距離測量，假定距離測量的傳播時間為T₂，則固定節點到移動節點的實際距離采用下述公式計算L₂＝(c*T₂)*S。

2.根據權利要求1所述的一種在定位系統中測量誤差系數并應用于距離測量的方法，其特征在于，所述主節點與副節點兩個固定節點是定位系統中任意兩個可以互相通信的錨節點，分別稱之為通信主節點和通信副節點。

3.根據權利要求1所述的一種在定位系統中測量誤差系數并應用于距離測量的方法，其特征在于，所述步驟(2)中對主節點與副節點之間進行一次距離測量，其測量步驟具體如下：

步驟1)、主節點發出請求數據包；

步驟2)、副節點接收主節點發出的請求數據包并經過一段時間的響應；

步驟3)、副節點發出響應數據包；

步驟4)、主節點接受副節點發出的響應數據包；

步驟5)、計數的主節點與副節點之間數據包的傳遞時間：所述傳遞時間＝(主節點發出數據請求包到接收到響應數據包的時間-副節點接收請求數據包到發送響應數據包的響應時間)/2；

步驟6)、主節點與副節點的測量距離：所述的測量距離＝(主節點發出數據請求包到接收到響應數據包的時間-副節點接收請求數據包到發送響應數據包的響應時間)/2*真空光速；

其中，所述距離測量的方法是采用任意一種TOF、TOA或類似方法，還包括與TOF、TOA相類似或者相近的其他測量方法。

4.根據權利要求1所述的一種在定位系統中測量誤差系數并應用于距離測量的方法，其特征在于，所述時鐘同步是用于解決主節點與副節點、主節點與移動節點之間的時間同步問題，

其中，所述主節點發送兩次請求數據包到副節點，副節點根據接收的兩個請求數據包的到達時間作下述計算：

頻率比因子＝副節點接收的兩個請求數據包的到達時間差/副節點從兩個請求數據包中提取的主節點的發送時間差；

若副節點對其接收請求數據包到發送響應數據包的時間進行設定，在設定數據基礎上乘以所述頻率比因子進行校正；

若副節點對其接收請求數據包到發送響應數據包的時間進行測量，在測量數據基礎上除以所述頻率比因子進行校正；

副節點在測量時間參數時，在測量數據基礎上除以所述頻率比因子進行校正；

校正后的傳遞時間＝(主節點發出數據請求包到接收到響應數據包的時間-副節點接收請求數據包到發送響應數據包的響應時間)*(1+主節點處的時鐘偏移)/2。

5.根據權利要求4所述的一種在定位系統中測量誤差系數并應用于距離測量的方法，其特征在于，所得到的校正后的主節點與副節點之間的距離具體如下：

校正后的主節點與副節點之間的距離＝[(主節點發出數據請求包到接收到響應數據包的時間-副節點接收請求數據包到發送響應數據包的響應時間)*(1+主節點處的時鐘偏移)/2]*數據包的傳遞速度；

數據包的傳遞速度＝真空光速/大氣折射率：

校正后的主節點與副節點之間的距離＝[(主節點發出數據請求包到接收到響應數據包的時間-副節點接收請求數據包到發送響應數據包的響應時間)*(1+主節點處的時鐘偏移)/2]*(真空光速/空氣折射率)；

其中，校正后的主節點與副節點之間的距離與權3步驟6)中獲取的主節點與副節點的測量距離相對比存在一個誤差系數，該所述誤差系數是：

誤差系數＝(1+主節點處的時鐘偏移)/空氣折射率。

6.根據權利要求1所述的一種在定位系統中測量誤差系數并應用于距離測量的方法，其特征在于，所述在固定節點到移動節點之間進行的一次距離測量中，采用如權3所述的測量方法，測量了計數的錨節點到移動節點之間數據包的傳遞時間，則錨節點到移動節點的實際距離采用如下公式計算：錨節點到移動節點的實際距離＝計數的錨節點與移動節點之間數據包的傳遞時間*真空光速*誤差系數＝計數的錨節點與移動節點之間數據包的傳遞時間*真空光速*[(1+主節點處的時鐘偏移)/空氣折射率]。