[发明专利]一种基于非扩频无线通信系统的定位授时方法

说明书

本发明公开了一种基于非扩频无线通信系统的定位授时方法。该方法结合非扩频通信系统的特点，通过采用双向测量技术，并在信号发送时采用MAC层加载时间戳技术，信号接收时采用高频采样装置和插值滤波器技术，并结合高稳定时钟源实现通信双方的距离测量和时间同步。在此基础上使用多基准节点定位技术实现了相对/绝对定位。最终解决了非扩频无线通信系统的测量问题，实现了非扩频无线通信系统的定位授时。

技术领域

本发明涉及通信、导航、时间频率等领域，尤其涉及基于非扩频通信系统的定位授时问题。

背景技术

自GPS系统应用以来，基于卫星导航系统的定位授时技术得到了广泛的应用。然而到达地面的卫星导航信号电平较低，且容易受到建筑物等的遮挡，影响定位授时效果。例如，在山谷中，建筑物内等场景中，卫星导航系统几乎无法使用。我国在军民领域已建成多种通信系统，其信号抗干扰、遮挡能力较强，且覆盖广泛。因此，研究基于通信系统的定位授时方法得到了越来越多学者的注意。

卫星导航系统基于到达时间(Time ofArrival,TOA)原理进行定位授时。其实现基于伪码测量技术，即使用伪码的相位来标记信号的收发时刻，从而测量信号从已知位置的发射源至用户接收机所经历的时间，信号接收端最终经过相应的计算得到定位授时信息。无线电定位技术基于两点的无线电测距，由于无线电测距是由光速与信号传播时间的乘积得来的，而信号传播时间的精度由时间同步精度决定，因此提升时间同步精度即可提升测距精度。现有通信系统具备一定的时间同步能力，但其主要为信号收发服务，其设计精度较低，一般仅为毫秒级，因而其测距误差高达数十公里，对于定位来说基本没有参考意义。

例如4G移动通信、电台、wifi等广泛应用的无线通信手段并未采用扩频的通信体制，此类系统无法借助于伪码测量技术进行收发时间戳的标记等，因此针对非扩频通信系统研究定位授时方法是十分必要的。

本发明方法主要针对非扩频移动通信系统，针对信号收发特点，以及时间同步技术体制，通过一定的优化设计可大幅提升时间同步能力，从而使得通信信号具备一定的测距能力，并借助多个节点间的相对测量即可获得定位信息。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对非扩频通信系统，提出一种有效的定位授时方法，该方法能够解决非扩频无线通信系统定位授时的问题。在做有限改动的前提下可提升非扩频通信系统的时间同步精度，从而使得通信系统具备一定的测距、定位能力。

本发明采用的技术方案为：

一种基于非扩频无线通信系统的定位授时方法，其具体步骤如下：

一种基于非扩频无线通信系统的定位授时方法，包括以下步骤：

(1)信号收发双方建立通信链接后，请求方分别向每个被请求方发送测量请求信号；所述的被请求方大于等于三个；

(2)每个被请求方接收到测量请求信号后，在资源允许的情况下，分别向请求方发送应答信号，应答信号中包含应答信号的发送时间，即应答信号发送时间戳；

(3)请求方接收到每个被请求方的应答信号后分别记录每个应答信号的到达时刻，即应答信号到达时间戳，并在资源允许的情况下，分别快速地向每个被请求方发送反馈信息，该反馈信息中包含反馈信息的发送时间，即反馈信息发送时间戳；

(4)每个被请求方接收到反馈信息后，分别记录反馈信息的到达时刻，即反馈信息接收时间戳，并分别向请求方发送延迟反馈信息，该延迟反信息携带有反馈信息接收时间戳；

(5)请求方在接收到每个被请求方的延迟反馈信息后，利用与每个被请求方的应答信号发送时间戳、应答信号到达时间戳、反馈信息发送时间戳和反馈信息接收时间戳计算请求方和每个被请求方之间的时间差ΔT和距离r；

(6)根据请求方和每个被请求方之间的时间差ΔT和距离r计算请求方的相对或绝对位置信息；