[发明专利]非同步基站系统下的无线测距定位方法及系统

说明书

本发明提供了一种非同步基站系统下的无线测距定位方法及系统，包括：在定位标签端和目标基站端分别存储各自无线信号收发时刻的时间标签；得到定位标签与目标基站之间的无线信号传播时间；各个非目标基站存储接收所述无线信号时刻的时间标签；得到目标基站分别与所述多个非目标基站之间的无线信号传播时间；得到各个非目标基站到定位标签的无线信号传播时间；得到定位标签的位置坐标。本发明中定位标签只需要与覆盖区域内任意一个目标基站完成一次RTTT测距，信号交叠区内的所有其他基站即等效于同步的完成一次距离测量，并在计算得到距离的同时减小由标签和基站时钟不同步引入的测量误差。

技术领域

本发明涉及无线定位和无线测距领域，具体地，涉及非同步基站系统下的无线测距定位方法及系统，尤其是用于多个非同步基站实现同时测距和定位的改进技术方案。

背景技术

随着近年来相关技术和市场的成熟发展，基于位置的服务(LBS)逐渐引起市场的重视，在消费、工业、安全、国防等多种信息化领域中，新的应用不断涌现。在这一发展趋势下，无论是以GPS、北斗等为代表的全球定位系统，还是覆盖室内外专用环境的实时定位系统(RTLS)都经历了高速的增长。目前产业界仍在不断努力推进技术发展，研发能够具有更高定位精度，且具有高稳定度以及更易于部署的定位系统，进而满足市场需求。

无线定位是目前各种定位系统中最常见的定位系统。无线定位系统包含三个部分：

-安装在固定地点(或位置可计算的运行轨道上)的设备，称为基站或锚节点；

-安装在被定位目标上的移动设备，称为定位标签；

-保持基站互通和控制基站行为的后台系统。

基站和定位标签采用无线定位技术进行位置测量。目前主要的定位技术有：场强法SS(Signal Strength)、到达时间TOA(Time Of Arrival)、到达时间差TDOA(TimeDifference Of Arrival)或到达角度AOA(Angle Of Arrival)等方法。其中基于时间测量的TOA、TDOA等技术由于精度高、抗干扰能力强、稳定性好得到最广泛的应用。

传统的无线定位系统运用TOA或TDOA的技术定位时一般要求基站同步，即所有基站借助于一定的同步授时装置，保持与时钟源的高精度时间同步。这种同步系统的实现复杂度和成本会随着时钟同步精度要求的提高而大幅上升。此外同步系统对于基站之间，以及基站和后台系统之间通信链路的质量要求也非常高，因此无论在稳定性还是在部署成本方面都存在不足。

传统的非同步基站采用的定位技术是TOA方法的一个变种，称为往返时间RTTT(Round Trip Traval Time)方法，RTTT过程为：首先无线信号从A节点发给节点B，节点B经过可测量的或固定的延迟再回发信号给节点A。通过测量整个RTTT过程经历的时间长度能够计算出无线信号从节点A到节点B的传播时间，从而得到距离信息。RTTT方法是一种点对点的测距方式，定位标签需要依次与多个基站各进行一次RTTT测量(二维定位不少于3个基站，三维定位不少于4个基站)，得到多个距离信息，才能进行二维或三位定位解算。相比同步基站的方式，非同步基站一次定位需要多几倍甚至十几倍的通信时间，这意味着系统容量的大大减小以及功耗的成倍增加。因此需要一种在非同步基站系统中提高测距通信效率的方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种非同步基站系统下的无线测距定位方法及系统。

根据本发明提供的一种非同步基站系统下的无线测距定位方法，包括如下步骤：

时间标签A建立步骤：由定位标签发起并完成对任意一个目标基站的RTTT过程，在定位标签端和目标基站端分别存储各自无线信号收发时刻的时间标签，记为时间标签A；

传播时间A获取步骤：根据所述时间标签A，得到定位标签与目标基站之间的无线信号传播时间，记为无线信号传播时间A；