[发明专利]基于移动节点接收信号时间间隔差的定位方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，特别是涉及一种基于移动节点接收信号时间间隔差的定位方法及装置。

背景技术

随着通信技术的发展，人们对定位技术的关注度越来越高，目前常采用的定位技术有基于到达时间定位法和基于到达时间差定位法。

基于到达时间(Time of Advent，TOA)定位法的基本原理是：先测量至少三个参考节点与移动节点之间的信号传播时间；再分别计算移动节点与参考节点之间的距离；最后，根据各参考节点的位置以及计算得到的距离，确定该移动节点的位置。基于TOA方法的缺点是：移动节点需要测量与至少三个参考节点之间的距离，故需要多次发送与接收信号。因此，一次定位所需的时间较长。

基于到达时间差(Time Difference of Arrival，TDOA)定位法的基本原理是：移动节点发射信号，至少三个参考节点根据信号到达的时间差以及信号的传播速度，计算移动节点与参考节点之间的距离差。根据双曲线数学原理，发射节点必然位于以两个参考节点位置为焦点的双曲线上，为了确定该发射节点的位置需要建立至少两个双曲线方程，该双曲线的交点即为移动节点的位置坐标。基于TDOA定位法的缺点是：参考节点之间必须精确时间同步，精确度要达到皮秒数量级，而这种高精度时间同步实现较为困难。如：通过有线方式实现时钟同步，需要设计同步信号发生装置和传输设备，需要布缆，成本高昂。通过无线方式实现时钟同步，由于需要消除时钟飘移的影响，因此，需要不断校准参考节点时钟，各参考节点时钟必须采用高精度晶振，同时还需要有一个参考节点固定时间间隔发射时钟同步信号，这样导致时钟同步信号与移动节点发射信号冲突，导致移动节点容量减少。

由此可见：现有技术中TOA定位法其定位时间较长，无法满足快速定位的实际需求；TDOA定位法对同步时钟要求较高，应用成本高昂，且影响移动节点容量。这两种定位法均无法满足对定位技术的低成本、快速定位的需求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了基于移动节点接收信号时间间隔差的定位方法及装置。通过移动节点发射一次或者两次广播信号，相应的再通过一个参考节点发射两次或者一次广播信号，就能够测量出定位所需要的一个距离差，最后根据距离差和参考节点位置坐标确定移动节点位置坐标。该技术方案无需参考节点间精准的时钟同步，也无需移动节点多次发送和接收信号，因此，该技术方案能够满足低成本、高速率的定位要求。

本发明公开了如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种基于移动节点接收信号时间间隔差的定位方法，所述方法包括：

移动节点间隔第一预设时间连续发射两次广播信号，以使至少两个参考节点接收所述广播信号，并分别测量接收信号时间；

至少一个参考节点在接收移动节点发射的两次广播信号之后，延迟预设时间发射广播信号，以使其他参考节点接收所述广播信号，并分别测量接收信号时间；其中，不同参考节点延迟的预设时间不相同；

分别根据各参考节点测量的三个接收信号时间以及各参考节点的位置坐标，计算所述移动节点到任意两个参考节点的距离差；所述三个接收信号时间包括：测量的所述移动节点发射的两个广播信号的两个接收信号时间和测量的任意一个参考节点发射的广播信号的接收信号时间；

利用至少一个距离差和对应的参考节点位置坐标，确定所述移动节点的位置坐标。

优选的，所述至少一个参考节点在接收两次广播信号之后，延迟预设时间发射广播信号，以使其他参考节点接收所述广播信号，并分别测量接收信号时间，包括：

第一参考节点在接收两次广播信号之后，延迟第二预设时间发射广播信号，以使其他参考节点接收所述广播信号，并分别测量接收信号时间；所述第一参考节点是所述至少两个参考节点中的任意一个参考节点；

则所述分别根据各参考节点测量的三个接收信号时间以及各参考节点的位置坐标，计算所述移动节点到任意两个参考节点的距离差，包括：

分别根据各参考节点测量的三个接收信号时间以及各参考节点的位置坐标，分别计算所述移动节点到各参考节点和第一参考节点的距离差。

优选的，所述至少一个参考节点在接收两次广播信号之后，延迟预设时间发射广播信号，以使其他参考节点接收所述广播信号，并分别测量接收信号时间，包括：

第一参考节点和第二参考节点在接收两次广播信号之后，分别延迟不同的预设时间发射广播信号，以使其他参考节点接收所述广播信号，并分别测量接收信号时间；所述第一参考节点和第二参考节点分别是所述至少两个参考节点中的任意两个参考节点；