一種標簽被動定位方法技術

本發明專利技術公開一種標簽被動定位方法，涉及電子信息技術領域，解決了現有標簽被動定位方法通常需要在錨節點之間或錨節點與標簽之間實現時間同步，從而導致系統復雜，建設與維護成本升高的問題。該方法如下：在區域內部署多個錨節點，各錨節點按照特定順序發出含有特定內容的定位廣播包；標簽接受錨節點所發出的定位廣播包，提取該廣播包內容，計算該廣播包相對于本地時鐘的準確到達時間，并上傳到解算單元；解算單元處理后，生成以標簽坐標值為變量的方程組，求解該方程組，獲得標簽坐標值。本發明專利技術所述方法用于實現標簽被動定位時，不需要在錨節點之間或錨節點與標簽之間實現時間同步，從而降低了系統復雜度并降低了系統建設與維護成本。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開，涉及電子信息
，解決了現有標簽被動定位方法通常需要在錨節點之間或錨節點與標簽之間實現時間同步，從而導致系統復雜，建設與維護成本升高的問題。該方法如下：在區域內部署多個錨節點，各錨節點按照特定順序發出含有特定內容的定位廣播包；標簽接受錨節點所發出的定位廣播包，提取該廣播包內容，計算該廣播包相對于本地時鐘的準確到達時間，并上傳到解算單元；解算單元處理后，生成以標簽坐標值為變量的方程組，求解該方程組，獲得標簽坐標值。本專利技術所述方法用于實現標簽被動定位時，不需要在錨節點之間或錨節點與標簽之間實現時間同步，從而降低了系統復雜度并降低了系統建設與維護成本。【專利說明】
本專利技術涉及電子信息
，尤其涉及利用通信技術與信息技術實現一種標簽 被動定位方法。
技術介紹
現有的標簽被動定位方法，通常包括接收信號強度方法（received signal strength,簡稱RSS)、信號到達時間方法（time of arrival,簡稱Τ0Α)、信號到達時間差方 法（time difference of arrival,簡稱TD0A)等。其中，RSS方法受到信號反射、散射、 繞射等多徑衰減與遮擋影響非常嚴重，實際上存在較大誤差。Τ0Α和TD0A方法具有較高的 定位精度。這兩種方案用于實現標簽被動定位時，需要測量各個錨節點所發出信號到達標 簽的絕對時間或時間差，以計算出標簽的坐標。Τ0Α方案通常需要錨節點與標簽間的時間 同步，TD0A方案通常需要各個錨節點間的時間同步，從而導致系統復雜，建設與維護成本升 商。
技術實現思路
基于現有標簽被動定位方法通常需要在錨節點之間或錨節點與標簽之間實現時 間同步，從而導致系統復雜，建設與維護成本升高。本專利技術的目的是提供一種利用通信技術 與信息技術實現標簽被動定位的方法。 假設，區域內有N個錨節點，以A(l)，…A(N)來代表。每個錨節點具備絕對或相 對坐標。每個錨節點具備唯一的標識。區域內有多個標簽，使用M0代表。以下所稱"設備" 表示錨節點或標簽。錨節點會發出與定位相關的特定數據包，稱為定位廣播包。該定位廣 播包有如下4個特征：1)可以被一定范圍內的錨節點和標簽所接收；2)包含發送設備的標 識；3)采用接收設備易于計算到達時間的信號調制方式如CSS (線性調頻擴頻)調制或者采 用UWB (超寬帶）信號4)有數據負載。 使用Ta⑴a(j)表示A(i)接收到A(j)所發出的定位廣播包的相對于A(i)本地 時鐘的準確到達時間，并以此類推。使用TmOa(i)表示M0接收到A(i)所發出的定位請求 廣播包的相對于M0本地時鐘的準確到達時間，并以此類推。使用X(i)表示A(i)發出定位 請求廣播包的絕對時間，并以此類推。使用Fa(i)a(j)表示A(j)所發出的定位廣播包數 據包到達A(i)所需要的時間，對于無線載波通信設備來說，該值表示定位廣播包的無線信 號從A(j)天線相位中心到達A(i)天線相位中心所需要的時間。Fa(i)a(j)該值可以認為 是A(j)與A(i)之間距離除以信號傳播速度，Fa⑴a(j) =Fa(j)a(i)，以下不再區分，并以 此類推。同樣，使用FmOa(i)表示A(i)所發出的定位廣播包數據包到達M0所需要的時間。 使用R(i)表示A(i)接收器件延遲，對于無線載波通信設備來說，該值表示定位請求廣播包 無線信號從A(i)天線相位中心經過射頻接收電路與模數轉換器件，轉換為數字信號的延 遲。在本方案所涉及到的時間范圍內，可以認為A(i)所接收到的每個定位廣播包，該值均 一致。而不同的設備，該值會有不同。使用D(i)表示A(i)接收到A(i-l)定位廣播包后， 再次發出定位廣播的延遲，該延遲包括邏輯處理延遲加上發送器件延遲。對于無線載波通 信設備來說，上述發送器件延遲表示定位請求廣播包無線信號從邏輯處理單元，經過數模 轉換器件與射頻發射電路，到達A(i)天線相位中心的延遲。Ta(i)a(j) - Ta(i)a(m)表示 A (j)和A (m)所發出定位廣播包到達A (i)的時間差，該時間差基于A (i)的時鐘計算。考慮 到當前硬件技術水準，在本技術方案所涉及到的時間范圍內，設備時鐘的頻差與抖動可以 歸于噪聲范疇而不影響數據分析。與此類似，Ta(i)mO - Ta(i)a(j)表示M0和A(j)所發 出定位廣播包到達A(i)的時間差。 本專利技術的技術方案具體是這樣實現的，包括如下步驟。 l.A(l)發出定位廣播包，數據負載是0。 根據具體應用需求，可以由時間觸發(如每隔一定時間間隔）或事件觸發(如通過 某種方式檢測到有標簽進入區域）A(l)發出定位廣播包。 2.A(2)，A(3)和M0接收到A(l)所發出的定位廣播包，得到發送錨節點標識，計算 該定位廣播包相對于本地時鐘的準確到達時間。A(2)接收到來自A(l)的定位廣播包后，經 過一段時間延遲(包括邏輯處理與器件延遲等)，發出定位廣播包，數據負載是〇。 3.A(3)，A(4)和M0接收到A(2)發出的定位廣播包，得到發送錨節點標識，計算該 定位廣播包相對于本地時鐘的準確到達時間。A(3)接收到上述A(2)定位廣播包后，計算 Ta(3)a(2) - Ta(3)a(l)值，經過一段時間延遲(包括邏輯處理與器件延遲等)，發出定位 廣播包，并將Ta(3) a(2) - Ta(3) a(1)值作為定位廣播包數據負載。 4.A(4)，A(5)和M0接收到A(3)所發出的定位廣播包，得到發送錨節點標識，計算 該定位廣播包相對于本地時鐘的準確到達時間。M0讀出定位廣播包的數據負載，即Ta(3) a(2) - Ta(3)a(l)，記為 G(2)。 5.重復上述步驟，第i個錨節點所發出的定位廣播包被第i+1個錨節，第i+2個點 和標簽所接收，第i+Ι個錨節，第i+2個點和標簽得到發送錨節點標識，計算該定位廣播包 相對于本地時鐘的準確到達時間；標簽讀出定位廣播包的數據負載，記為G(i-l);第i+Ι個 錨節點接收到來自該定位廣播包后，計算該定位廣播包到達時間與來自第i-Ι個錨節點的 定位廣播包的到達時間之差，經過一段時間延遲(包括邏輯處理與器件延遲等）后，發出定 位廣播包，并將上述時間差作為定位廣播包數據負載。 直到所有錨節點都依次發出定位廣播包后，上述發送操作停止。 6.標簽接收到所有錨節點依次發出的定位廣播包后，將所記錄的各錨節點定位廣 播包到達時間和各個定位廣播包的數據負載上傳到解算單元。 該解算單元可以是獨立的服務器，也可以集成在某個錨節點中或集成在標簽中。 每個標簽上傳到服務器的數據包括：Tm0a(l)，···JmOaW)共N個值和G(2)，…G(N-l)共 N-2個值。 7.解算單元處理所接收到的數據。 假設解算單元已經獲得了 A(l)，…A(N)個錨節點的坐標值(可以是相對坐標，也 可以是絕對坐標)，每個錨節點的坐標值既可以包含在錨節點所發出的定位廣播包內，也可 以從后臺服務器獲得。 以解算單元所接收到的TmOa(i-l), TmOa(i)和G(i)，2=〈 i <=n-l為例，分本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種標簽被動定位方法，該方法通過在區域內部署多個已知坐標的錨節點，標簽被動接受錨節點所發出的定位廣播包，來計算標簽的坐標，其特征是包括如下步驟：1）區域內第1個錨節點發出定位廣播包；2）第2個錨節點，第3個錨節點和標簽接收到第1個錨節點所發出的定位廣播包，得到發送錨節點標識，計算該定位廣播包相對于本地時鐘的準確到達時間；第2個錨節點接收到上述定位廣播包后，經過一段時間延遲（包括邏輯處理與器件延遲等），發出定位廣播包；3）第3個錨節點，第4個錨節點和標簽接收到第2個錨節點所發出的定位廣播包，得到發送錨節點標識，計算該定位廣播包相對于本地時鐘的準確到達時間；第3個錨節點接收到上述定位廣播包后，計算該定位廣播包到達時間與來自第1個錨節點的定位廣播包的到達時間之差，經過一段時間延遲（包括邏輯處理與器件延遲等）后，發出定位廣播包，并將上述時間差作為定位廣播包數據負載；4）第4個錨節點，第5個錨節點和標簽接收到第3個錨節點所發出的定位廣播包，得到發送錨節點標識，計算該定位廣播包相對于本地時鐘的準確到達時間；標簽讀出定位廣播包的數據負載；5）第4個錨節點接收到上述定位廣播包后，計算該定位廣播包到達時間與來自第2個錨節點的定位廣播包的到達時間之差，經過一段時間延遲（包括邏輯處理與器件延遲等）后，發出定位廣播包，并將上述時間差作為定位廣播包數據負載；重復上述步驟，第i個錨節點所發出的定位廣播包被第i+1個錨節，第i+2個錨節點和標簽所接收，第i+1個錨節，第i+2個錨節點和標簽得到發送錨節點標識，計算該定位廣播包相對于本地時鐘的準確到達時間；標簽讀出定位廣播包的數據負載；第i+1個錨節點接收到上述來自第i個錨節點所發出的定位廣播包后，計算該定位廣播包到達時間與來自第i?1個錨節點的定位廣播包的到達時間之差，經過一段時間延遲（包括邏輯處理與器件延遲等）后，發出定位廣播包，并將上述時間差作為定位廣播包數據負載；直到所有錨節點都依次發出定位廣播包后，上述發送操作停止；6）標簽接收到所有錨節點依次發出的定位廣播包后，將標簽所記錄的各錨節點定位廣播包到達時間和各個定位廣播包的數據負載上傳到解算單元；7）解算單元對于接收到的上述數據進行處理，獲得以標簽坐標為變量的方程組，求解上述方程組，得到標簽的坐標。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：林偉，
申請(專利權)人：林偉，
類型：發明
國別省市：遼寧;21