[发明专利]利用虚拟时间同步实现室内定位的方法及系统

说明书

本发明公开了一种利用虚拟时间同步实现室内定位的方法及系统，该方案中在定位时，锚节点之间无需进行硬件同步，节约了网络资源；由于每次虚拟同步都是一次新的开始，消除了同步的误差累积，可以提高室内定位的精确度；此外，在进行虚拟时间同步时，不需要安装额外的设备，极大地降低了传统TDOA方法的复杂性和计算度，降低了成本。

技术领域

本发明涉及无线网络技术与室内定位系统领域，尤其涉及一种利用虚拟时间同步实现室内定位的方法及系统。

背景技术

由于人们的需求，位置感知定位正成为很多新型的计算领域的一个重要需求点，而且位置感知服务业带来了很多新型的位置服务应用，如当下流行的地图导航、室内人员监控管理、特种人质拯救系统等应用。尽管GPS在室外定位上获得了很大而广泛的应用，由于其信号无法穿透屋顶和建筑材料，在室内环境的应用十分有限。智能工厂作为一个典型的室内环境应用，在智能工厂里面使用位置感知的计算服务就依靠于一个有效而有力室内环境定位系统。

当前基于WIFI、蓝牙或ZigBee等实现的室内定位系统，存在精度不高、电磁环境适应性差等不足。

目前，主要的室内定位基本算法有四种，分别是：时间到达法(TOA，Time ofArrival)；时间到达差法(TDOA，Time Difference of Arrival)；信号强度法(RSSI，Received Signal Strength Indication)；到达角度法(AOA，Angle of Arrival)。

在基于TDOA的室内定位算法中，定位过程需要两个阶段来完成，第一阶段的任务是测量待定位节点到两个锚节点的传播时延差(TDOA)值，第二阶段的任务就是对节点实现定位，估计其相对坐标位置。TDOA测量技术是时差定位系统中的一项关键技术，其测量精度直接关系到系统的定位精度；但是目前的相关方案中计算量较大，而且锚节点之间同步将占用大量的网络资源，同时，锚节点之间的多次同步也造成误差累积，影响后续定位精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用虚拟时间同步实现室内定位的方法及系统，实现了高精度的室内定位，极大地降低了传统TDOA方法的复杂性和计算度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种利用虚拟时间同步实现室内定位的方法，包括：

由虚拟同步节点、待定位节点分别在不同时刻对应的发送虚拟同步信号、定位信号；

各个锚节点分别接收所述虚拟同步信号和定位信号，并将虚拟同步信号与定位信号中包含的时间戳，以及接收到虚拟同步信号与定位信号的时间戳发送至定位服务器；

定位服务器提取多个锚节点发送的上述数据，基于虚拟同步信号中包含的时间戳，将任意两个锚节点接收到的同一个定位信号的时间戳映射到虚拟同步节点的时钟维度上，从而获得TDOA信息；然后，重复上述过程，获得多组TDOA信息，从而计算待定位节点的位置。

一种利用虚拟时间同步实现室内定位的系统，包括：

虚拟同步节点，用于发送虚拟同步信号；

待定位节点，用于发送定位信号；所述虚拟同步信号与定位信号在不同时刻发送；

锚节点，用于接收所述虚拟同步信号和定位信号，并将虚拟同步信号与定位信号中包含的时间戳，以及接收到虚拟同步信号与定位信号的时间戳发送至定位服务器；

定位服务器，用于提取多个锚节点发送的上述数据，基于虚拟同步信号中包含的时间戳，将任意两个锚节点接收到的同一个定位信号的时间戳映射到虚拟同步节点的时钟维度上，从而获得TDOA信息；然后，重复上述过程，获得多组TDOA信息，从而计算待定位节点的位置。