[发明专利]一种测量Tof和Tdoa的方法

权利要求书

1.一种测量Tof和Tdoa的方法，定位系统中包含需要定位的标签节点以及至少三个锚节点，所述锚节点包含至少一个通信主锚节点及至少两个副锚节点，所述通信主锚节点进行与标签节点的双向通信，副锚节点用来监听通信主锚节点和标签节点，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1），选取与标签节点保持连接的一个锚节点作为通信主锚节点，其余锚节点作为副锚节，发起通信主锚节点与标签节点的一次请求-响应-再响应式通信：

步骤1.1），通信主锚节点发出请求数据包；

步骤1.2），标签节点与副锚节点接收通信主锚节点发出的请求数据包；

步骤1.3），标签节点发出响应数据包；

步骤1.4），通信主锚节与和副锚节点接收标签节点发出的响应数据包；

步骤1.5），通信主锚节点发出再响应请求数据包；

步骤1.6），标签节点与副锚节点接收通信主锚节点发出的再响应请求数据包；所述通信主锚节点发出的再响应请求数据包作为下一轮定位通信的请求数据包，再响应请求数据包内包含下一轮定位的标签地址；

步骤2），在通信主锚节点与标签节点的请求-响应-再响应式通信的过程中，标签节点对接收请求数据包到发送响应数据包的时间及发送响应数据包到接收来自通信主锚节点的再响应请求数据包的时间进行设定或测量；所述标签节点将其接收请求数据包到发送响应数据包的时间放置于响应数据包中，以方便副锚节点进行计算；当接收请求数据包到发送响应数据包的时间为设定值时，该设定值可以不经过网络传送；通信主锚节点对接收响应数据包到发送再响应数据包的时间进行设定或测量，所述通信主锚节点将其接收响应数据包到发送再响应数据包的时间放置于再响应数据包中，以方便副锚节点进行计算；当接收响应数据包到发送再响应数据包的时间为设定值时，该设定值可以不经过网络传送；

步骤3），在通信主锚节点与标签节点的请求-响应-再响应式通信的过程中，每个副锚节点对接收通信主锚节点发送的请求数据包到接收标签节点发送的响应数据包的时间及接收通信主锚节点发送的请求数据包到接收通信主锚节点发送的再响应请求数据包的时间进行测量；所述副锚节点在通信过程中仅接收通信主锚节点发送的两次请求数据包和标签节点发送的响应数据包，测量并记录接收通信主锚节点发送的两次请求数据包到接收标签节点发送的响应数据包的时间；

步骤4），根据各个锚节点的地理坐标或各个锚节点之间的距离，计算通信主锚节点到标签节点的传播时间和响应数据包从标签到各个副锚节点的传播时间；

通信主锚节点到标签节点的传播时间的计算方法如下：

通信主锚节点到标签节点的传播时间=（副锚节点接收通信主锚节点发送的请求数据包到接收通信主锚节点发送的再响应请求数据包的时间-标签节点接收请求数据包到发送响应数据包的时间-通信主锚节点接收响应数据包到发送再响应数据包的时间）/2；

步骤4.1），根据通信主锚节点、副锚节点的地理坐标或者通信主锚节点与副锚节点之间的距离，计算出副锚节点到通信主锚节点的传播时间；

步骤4.2），标签节点到副锚节点的传播时间=副锚节点接收通信主锚节点发送的请求数据包到接收标签节点发送的响应数据包的时间+副锚节点到通信主锚节点的传播时间-通信主锚节点到标签节点的传播时间-标签节点接收请求数据包到发送响应数据包的时间；

同时生成所述标签节点发送的响应数据包到任意两个锚节点之间的传播时间差；其计算方法如下：

对于涉及到的两个锚节点，分别获取标签节点到其的传播时间后进行作差。

2.根据权利要求1所述的测量Tof和Tdoa的方法，其特征在于：采用以下方法解决各锚节点和标签节点的时钟稳定度问题：

通信主锚节点周期性的发送一种广播数据包或者发送至少两次包含发送时间的广播数据包，标签节点或副锚节点根据接收的两个广播数据包的到达时间作如下计算：

频率比因子 = 标签节点或副锚节点接收的两个广播数据包的到达时间差 / 标签节点或副锚节点从两个广播数据包中提取的通信主锚节点的发送时间差；

若标签节点对其接收请求数据包到发送响应数据包的时间进行设定，在设定数据基础上乘以所述频率比因子进行校正；

若标签节点对其接收请求数据包到发送响应数据包的时间进行测量，在测量数据基础上除以所述频率比因子进行校正；

副锚节点在测量时间参数时，在测量数据基础上除以所述频率比因子进行校正。

3.根据权利要求1所述的测量Tof和Tdoa的方法，其特征在于：对测量的传播时间进行空气折射率、无线电波自由空间衰减、电路延迟和天线延迟的校正。