錨節(jié)點(diǎn)至少進(jìn)行兩次回程通信，并當(dāng)所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)和所 述錨節(jié)點(diǎn)收到信號(hào)時(shí)等待預(yù)設(shè)時(shí)間再發(fā)出信號(hào)，分別記錄所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)出信號(hào)和接收到 信號(hào)的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)本地時(shí)間以及每個(gè)所述錨節(jié)點(diǎn)發(fā)出信號(hào)和接收到信號(hào)的錨節(jié)點(diǎn)本地時(shí)間； 根據(jù)所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)出信號(hào)和接收到信號(hào)的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)本地時(shí)間以及每個(gè)所述錨節(jié)點(diǎn) 發(fā)出信號(hào)和接收到信號(hào)的錨節(jié)點(diǎn)本地時(shí)間，分別計(jì)算所述至少三個(gè)錨節(jié)點(diǎn)與所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn) 之間的距離，獲得距離計(jì)算結(jié)果； 根據(jù)所述距離計(jì)算結(jié)果，確定所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)位置。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬帶室內(nèi)定位方法，其特征在于，所述控制所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)與 每個(gè)所述錨節(jié)點(diǎn)至少進(jìn)行兩次回程通信，并當(dāng)所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)和所述錨節(jié)點(diǎn)收到信號(hào)時(shí)等待 預(yù)設(shè)時(shí)間再發(fā)出信號(hào)，分別記錄所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)出信號(hào)和接收到信號(hào)的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)本地時(shí)間 以及每個(gè)所述錨節(jié)點(diǎn)發(fā)出信號(hào)和接收到信號(hào)的錨節(jié)點(diǎn)本地時(shí)間的步驟包括： 控制所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送第一信號(hào)至所述錨節(jié)點(diǎn)，并記錄所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述第一信 號(hào)的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)本地時(shí)間為第一時(shí)間t1; 記錄所述錨節(jié)點(diǎn)接收到所述第一信號(hào)的錨節(jié)點(diǎn)本地時(shí)間為第二時(shí)間t2,控制所述錨節(jié) 點(diǎn)等待預(yù)設(shè)時(shí)間T后發(fā)送第一反饋信號(hào)至所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，并記錄所述錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述第一 反饋信號(hào)的錨節(jié)點(diǎn)本地時(shí)間為第三時(shí)間t 3; 記錄所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收到所述第一反饋信號(hào)的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)本地時(shí)間為第四時(shí)間t4,等待 所述預(yù)設(shè)時(shí)間T后，控制所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送第二信號(hào)至所述錨節(jié)點(diǎn)，并記錄所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā) 送所述第二信號(hào)的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)本地時(shí)間為第五時(shí)間t 5; 記錄所述錨節(jié)點(diǎn)接收到所述第二信號(hào)的錨節(jié)點(diǎn)本地時(shí)間的為第六時(shí)間t6; 重復(fù)上述步驟，分別記錄每個(gè)所述錨節(jié)點(diǎn)發(fā)出信號(hào)和接收到信號(hào)的錨節(jié)點(diǎn)本地時(shí)間。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超寬帶室內(nèi)定位方法，其特征在于，所述根據(jù)所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)和 所述錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號(hào)和接收到信號(hào)的時(shí)間以及所述預(yù)設(shè)時(shí)間，分別計(jì)算所述至少三個(gè)錨節(jié) 點(diǎn)與所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離，獲得距離計(jì)算結(jié)果的步驟包括： 根據(jù)所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)與每個(gè)所述錨節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述第一時(shí)間七、所述第二時(shí)間t2、所述第 三時(shí)間t3、所述第四時(shí)間t4、所述第五時(shí)間t5以及所述第六時(shí)間U，計(jì)算信號(hào)在所述目標(biāo)節(jié) 點(diǎn)與單個(gè)所述錨節(jié)點(diǎn)之間單次傳輸所需的傳輸時(shí)間T 〇F; 將所述傳輸時(shí)間Tof乘以光速，獲得每個(gè)所述錨節(jié)點(diǎn)與所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離； 其中，所述傳輸時(shí)間TciF的計(jì)算公式為： T〇F= ( (t4_tl)-(t3_t2) + (t6_t3)_(t5_t4) )/4〇 4 .根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超寬帶室內(nèi)定位方法，其特征在于，所述控制所述目標(biāo)節(jié) 點(diǎn)與所述錨節(jié)點(diǎn)至少進(jìn)行兩次回程通信，當(dāng)所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)和所述錨節(jié)點(diǎn)收到信號(hào)后等待預(yù) 設(shè)時(shí)間再發(fā)出信號(hào)，記錄所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)和所述錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號(hào)和接收到信號(hào)的時(shí)間的步驟 之前還包括： 調(diào)整所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)位置，以使所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)固定于所述待定位目標(biāo)的頂部。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超寬帶室內(nèi)定位方法，其特征在于，所述錨節(jié)點(diǎn)數(shù)量為三 個(gè)，所述根據(jù)所述距離計(jì)算結(jié)果，確定所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)位置的步驟包括： 測(cè)量所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)與所述室內(nèi)頂部的距離為h; 根據(jù)所述距離計(jì)算結(jié)果，獲取所述三個(gè)錨節(jié)點(diǎn)與所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離分別為cU、d2以及 d3； 建立空間坐標(biāo)系，獲取所述三個(gè)錨節(jié)點(diǎn)的位置，根據(jù)改進(jìn)的TOA三邊定位公式，確定所 述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)位置； 所述改進(jìn)的TOA三邊定位公式為：其中，（乂1，71，2：1)、（12,72,22)以及(13,73,23)分別為所述三個(gè)錨節(jié)點(diǎn)的空間坐標(biāo)，（1，7， Z )為所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的空間坐標(biāo)。 6 . -種超寬帶室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征在于，包括： 確定模塊，用于確定目標(biāo)節(jié)點(diǎn)和至少三個(gè)錨節(jié)點(diǎn)，其中，所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)固定于待定位目 標(biāo)，所述至少三個(gè)錨節(jié)點(diǎn)不共線固定于室內(nèi)任意位置； 時(shí)間記錄模塊，用于控制所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)與每個(gè)所述錨節(jié)點(diǎn)至少進(jìn)行兩次回程通信，并 當(dāng)所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)和所述錨節(jié)點(diǎn)收到信號(hào)時(shí)等待預(yù)設(shè)時(shí)間再發(fā)出信號(hào)，分別記錄所述目標(biāo)節(jié) 點(diǎn)發(fā)出信號(hào)和接收到信號(hào)的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)本地時(shí)間以及每個(gè)所述錨節(jié)點(diǎn)發(fā)出信號(hào)和接收到信 號(hào)的錨節(jié)點(diǎn)本地時(shí)間； 距離計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)出信號(hào)和接收到信號(hào)的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)本地時(shí)間以 及每個(gè)所述錨節(jié)點(diǎn)發(fā)出信號(hào)和接收到信號(hào)的錨節(jié)點(diǎn)本地時(shí)間，分別計(jì)算所述至少三個(gè)錨節(jié) 點(diǎn)與所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的距離，獲得距離計(jì)算結(jié)果； 位置確定模塊，用于根據(jù)所述距離計(jì)算結(jié)果，確定所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)位置。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超寬帶室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征在于，所述時(shí)間記錄模塊包括： 第一記錄單元，用于控制所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送第一信號(hào)至所述錨節(jié)點(diǎn)，并記錄所述目標(biāo) 節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述第一信號(hào)的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)本地時(shí)間為第一時(shí)間t1; 第二記錄單元，用于記錄所述錨節(jié)點(diǎn)接收到所述第一信號(hào)的錨節(jié)點(diǎn)本地時(shí)間為第二時(shí) 間t2,控制所述錨節(jié)點(diǎn)等待預(yù)設(shè)時(shí)間T后發(fā)送第一反饋信號(hào)至所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，并記錄所述錨 節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述第一反饋信號(hào)的錨節(jié)點(diǎn)本地時(shí)間為第三時(shí)間t 3; 第三記錄單元，用于記錄所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收到所述第一反饋信號(hào)的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)本地時(shí)間 為第四時(shí)間t4,等待所述預(yù)設(shè)時(shí)間T后，控制所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送第二信號(hào)至所述錨節(jié)點(diǎn)，并 記錄所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述第二信號(hào)的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)本地時(shí)間為第五時(shí)間t 5; 第四記錄單元，用于記錄所述錨節(jié)點(diǎn)接收到所述第二信號(hào)的錨節(jié)點(diǎn)本地時(shí)間的為第六 時(shí)間t6; 重復(fù)單元，用于控制所述第一記錄單元、所述第二記錄單元、所述第三記錄單元以及所 述第四記錄單元執(zhí)行相應(yīng)操作，以分別記錄每個(gè)所述錨節(jié)點(diǎn)發(fā)出信號(hào)和接收到信號(hào)的錨節(jié) 點(diǎn)本地時(shí)間。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的超寬帶室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征在于，所述距離計(jì)算模塊包括： 單次傳輸時(shí)間計(jì)算單元，用于根據(jù)所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)與每個(gè)所述錨節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述第一時(shí) 間七、所述第二時(shí)間t2、所述第三時(shí)間t3、所述第四時(shí)間t4、所述第五時(shí)間^以及所述第六時(shí) 間t6,計(jì)算信號(hào)在所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)與單個(gè)所述錨節(jié)點(diǎn)之間單次傳輸所需的傳輸時(shí)間T0F; 距離計(jì)算單元，用于將所述傳輸時(shí)間TQF乘以光速，獲得每個(gè)所述錨節(jié)點(diǎn)與所述目標(biāo)節(jié) 點(diǎn)的距離； 其中，所述傳輸時(shí)間TciF的計(jì)算公式為： T〇F= ( (t4_tl)-(t3_t2) + (t6_t3)_(t5_t4) )/4〇9. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的超寬帶室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征在于，還包括： 位置調(diào)整模塊，用于調(diào)整所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)位置，以使所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)固定于所述待定位目 標(biāo)的頂部。10. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的超寬帶室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征在于，所述錨節(jié)點(diǎn)數(shù)量為三 個(gè)，所述位置確定模塊包括： 測(cè)量單元，用于測(cè)量所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)與所述室內(nèi)頂部的距離為h; 距離獲取單元，用于根據(jù)所述距離計(jì)算結(jié)果，獲取所述三個(gè)錨節(jié)點(diǎn)與所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的 距離分別為di、d2以及d3; 位置確定單元，用于建立空間坐標(biāo)系，獲取所述三個(gè)錨節(jié)點(diǎn)的位置，根據(jù)改進(jìn)的T0A三 邊定位公式，確定所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)位置； 所述改進(jìn)的T0A三邊定位公式為：其中，（乂1，71，2：1)、（12,72,22)以及(13,73,23)分別為所述三個(gè)錨節(jié)點(diǎn)的空間坐標(biāo)，（1，7， Z )為所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的空間坐標(biāo)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種超寬帶室內(nèi)定位方法與系統(tǒng)，確定目標(biāo)節(jié)點(diǎn)固定于待定位目標(biāo)，至少三個(gè)錨節(jié)點(diǎn)不共線固定于室內(nèi)任意位置，分別記錄目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號(hào)至錨節(jié)點(diǎn)的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)本地時(shí)間和錨節(jié)點(diǎn)反饋至目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)本地時(shí)間，并且在至少兩次信號(hào)發(fā)送過程采用間隔相同預(yù)設(shè)時(shí)間方式，巧妙的避開傳統(tǒng)距離計(jì)算過程中錨節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)間需要時(shí)間同步的問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)傳播時(shí)間的異步測(cè)量，提高錨節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間距離計(jì)算的精度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)(待定位目標(biāo))的準(zhǔn)確定位。
【IPC分類】H04B1/717, H04B17/00, H04W4/02, H04W64/00
【公開號(hào)】CN105682225
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610188524
【發(fā)明人】譚洪舟, 葉威, 李宇, 陳榮軍
【申請(qǐng)人】廣東順德中山大學(xué)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)國際聯(lián)合研究院, 中山大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年3月28日