[发明专利]控制节点、异步定位方法与系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线电定位技术，尤其涉及一种异步定位方法、使用该方法的控制节点及具有该控制节点的异步定位系统。

背景技术

无线电定位在重要物品跟踪、基于位置服务、安全生产等领域具有非常重要的意义。目前已有的无线定位方法通常分为以下三类：

（1）基于无线信号强度（Received Signal Strength Indication,RSSI）的方法；

（2）基于到达角（Angle of arrival，AOA）的方法；

（3）基于到达时间的方法，又可以具体分为直接利用到达时间（Time of arrival,TOA）法、双向到达时间法（Two way time of arrival,TW-TOA）和到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA）法三种。

在上述三种方法中，基于到达时间的方法可充分利用宽带无线信号对多径的分辨能力，从而在复杂的多径衰落环境中仍然能得到较高的定位精度。在基于到达时间的定位方法中，双向到达时间（TW-TOA）方法要求待定位节点具有发送和接收处理宽带信号的能力，在功耗和成本敏感的应用环境中较难符合功耗和成本的约束。直接利用到达时间（Time of arrival,TOA）的方法要求位置已知的参考节点之间是时间高度同步的，如全球卫星定位系统GPS、北斗等，时间高度同步或导致参考节点的成本较高或难以部署。基于到达时间差（TDOA）的方法则仅仅需要待定位的移动节点仅具有发送宽带信号的能力即可，与前面两种系统相比可以大大降低整体定位系统的成本和功耗，在对成本和功耗敏感的领域具有明显的优势。基于TOA和TDOA基本定位原理如下：

图1A及图1B分别为TOA和TDOA的原理示意图，不失一般性，图1A及图1B展示的是在2维平面上的定位，与3维空间上的定位类似。图1A及图1B中，A、B、C表示已知位置的参考节点（Reference Node，RN），如基站，也称作锚点（Anchor）；X表示未知位置的待测节点(Unknown Node，UN)，如手机等移动台。

TOA方法定位过程如下：A、B、C三个参考节点时钟完全同步，X节点在某一时刻T₀发出一宽带距离测量信号（例如脉冲或伪码信号等），X节点距离A、B、C节点的距离分别为R_A，R_B，R_C，则A、B、C节点分别在T_A=T₀+R_A/c，T_B=T₀+R_B/c，T_C=T₀+R_C/c时刻收到X发出的宽带信号，其中c是电磁波在定位网络所处介质中传播速度，所述介质通常为空气。如此便可得到：

TA=T0+RAcTB=T0+RBcTC=T0+RCc]]>

如此，UN便处于图1A所示圆周的交点上，这样便可以进行解算。