[发明专利]一种标签被动定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子信息技术领域，尤其涉及利用通信技术与信息技术实现一种标签被动定位方法。

背景技术

现有的标签被动定位方法，通常包括接收信号强度方法(received signal strength,简称RSS)、信号到达时间方法(time of arrival,简称TOA)、信号到达时间差方法(time difference of arrival,简称TDOA)等。其中, RSS方法受到信号反射、散射、绕射等多径衰减与遮挡影响非常严重，实际上存在较大误差。TOA和TDOA方法具有较高的定位精度。这两种方案用于实现标签被动定位时, 需要测量各个锚节点所发出信号到达标签的绝对时间或时间差，以计算出标签的坐标。TOA方案通常需要锚节点与标签间的时间同步，TDOA方案通常需要各个锚节点间的时间同步，从而导致系统复杂，建设与维护成本升高。

发明内容

基于现有标签被动定位方法通常需要在锚节点之间或锚节点与标签之间实现时间同步，从而导致系统复杂，建设与维护成本升高。本发明的目的是提供一种利用通信技术与信息技术实现标签被动定位的方法。

假设,区域内有N个锚节点，以A(1)，…A(N)来代表。每个锚节点具备绝对或相对坐标。每个锚节点具备唯一的标识。区域内有多个标签，使用M0代表。以下所称“设备”表示锚节点或标签。锚节点会发出与定位相关的特定数据包，称为定位广播包。该定位广播包有如下4个特征：1）可以被一定范围内的锚节点和标签所接收；2）包含发送设备的标识；3）采用接收设备易于计算到达时间的信号调制方式如CSS（线性调频扩频）调制或者采用UWB（超宽带）信号4）有数据负载。

使用Ta(i)a(j)表示A(i)接收到A(j)所发出的定位广播包的相对于A(i)本地时钟的准确到达时间，并以此类推。使用Tm0a(i)表示M0接收到A(i)所发出的定位请求广播包的相对于M0本地时钟的准确到达时间，并以此类推。使用X(i)表示A(i)发出定位请求广播包的绝对时间,并以此类推。使用Fa(i)a(j)表示A(j)所发出的定位广播包数据包到达A(i)所需要的时间，对于无线载波通信设备来说，该值表示定位广播包的无线信号从A(j)天线相位中心到达A(i)天线相位中心所需要的时间。Fa(i)a(j)该值可以认为是A(j)与A(i)之间距离除以信号传播速度，Fa(i)a(j) = Fa(j)a(i),以下不再区分，并以此类推。同样，使用Fm0a(i)表示A(i)所发出的定位广播包数据包到达M0所需要的时间。使用R(i)表示A(i)接收器件延迟，对于无线载波通信设备来说，该值表示定位请求广播包无线信号从A(i)天线相位中心经过射频接收电路与模数转换器件，转换为数字信号的延迟。在本方案所涉及到的时间范围内，可以认为A(i)所接收到的每个定位广播包，该值均一致。而不同的设备，该值会有不同。使用D(i)表示A(i)接收到A(i-1)定位广播包后，再次发出定位广播的延迟，该延迟包括逻辑处理延迟加上发送器件延迟。对于无线载波通信设备来说，上述发送器件延迟表示定位请求广播包无线信号从逻辑处理单元，经过数模转换器件与射频发射电路，到达A(i)天线相位中心的延迟。Ta(i)a(j) – Ta(i)a(m)表示A(j)和A(m)所发出定位广播包到达A(i)的时间差，该时间差基于A(i)的时钟计算。考虑到当前硬件技术水准，在本技术方案所涉及到的时间范围内，设备时钟的频差与抖动可以归于噪声范畴而不影响数据分析。与此类似，Ta(i)m0 – Ta(i)a(j)表示M0和A(j)所发出定位广播包到达A(i)的时间差。

本发明的技术方案具体是这样实现的，包括如下步骤。

 1.A(1)发出定位广播包, 数据负载是0。

根据具体应用需求，可以由时间触发（如每隔一定时间间隔）或事件触发（如通过某种方式检测到有标签进入区域）A(1)发出定位广播包。

2.A(2)，A(3)和M0接收到A(1)所发出的定位广播包，得到发送锚节点标识，计算该定位广播包相对于本地时钟的准确到达时间。A(2)接收到来自A(1)的定位广播包后，经过一段时间延迟（包括逻辑处理与器件延迟等），发出定位广播包，数据负载是0。