对运动中的目标节点进行无线定位的方法、装置和系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种对运动中的目标节点进行无线定位的方法、装置和系统，属于无线定位领域。包括步骤101：向第一接收节点和第二接收节点发送第一轮询信号，所述第一轮询信号中包括第一接收节点标识；步骤102：接收所述第一接收节点发送的第一回复消息；步骤103：向所述第一接收节点发送第一确认消息；步骤104：向第一接收节点和第二接收节点发送第二轮询信号，所述第二轮询信号中包括第二接收节点标识；步骤105：接收所述第二接收节点发送的第二回复消息；步骤106：向所述第二接收节点发送第二确认消息；步骤107：向上位机发送t1、t5、t6、t8、t12和t13。本发明专利技术能够消除目标节点与多个接收节点逐一测距时的误差，精确地测量目标节点的位置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线定位领域，特别是指一种对运动中的目标节点进行无线定位的方法、装置和系统。
技术介绍
无线定位技术主要通过目标节点(Tag)到接收节点(Anchor)的距离或者角度对目标节点进行测距，进而计算位置信息。无线定位技术可分为基于信号接收强度(RSSI)的定位技术、基于信号达到角度(AOA)的定位技术和基于信号传输时间(TOF,Time of Flight)的定位技术以及基于信号传输时间差(TDOA)的定位技术。其中基于信号传输时间和基于信号传输时间差的定位技术是目前应用最广泛的测距技术。以目标节点做二维平面运动为例，TOF定位技术的核心思想是测量出目标节点与三个接收节点之间的距离，使用三边测量算法，从而得到目标节点的位置。定位原理如下：已知三个接收节点的位置(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)；已知目标节点(x0,y0)到三个接收节点的距离d1,d2,d3；如图1所示，以(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)为圆心，以d1,d2,d3为半径作三个圆，根据毕达哥拉斯定理，得出的交点即为目标节点的位置，计算公式如下：(x1-x0)2+(y1-y0)2＝d12(x2-x0)2+(y2-y0)2＝d22(x3-x0)2+(y3-y0)2＝d32在TOF定位中，Tag逐一与三个Anchor测距，得到d1,d2,d3，即可使用三边测量算法实现位置计算。若Tag做一维直线运动，则仅需要两个Anchor即可对Tag进行定位(两个Anchor对Tag进行定位，会有2个解，由于Tag做一维直线运动，可以舍去一个明显不在一维直线轨迹上的一个解)。以上方法均是建立在Tag位置没有变化的基础上的，如果Tag高速运动，则Tag逐一与多个Anchor测距时，其位置已经发生了变化。举例来说，假若Tag以300公里时速运动，大约是83.3米/秒的速度运动。如果Tag与Anchor逐一测距间隔100ms，当Tag与一个Anchor测距完毕，又与另一个Anchor测距时，Tag的位置已经变化了8.33米；也就是说，在Tag高度移动的情况下，测量的d1，d2，d3与实际的距离d′1，d′2，d′3是有误差的，这样通过三边测量方法计算出的(x0,y0)与实际位置有偏差，定位精度不理想。
技术实现思路
本专利技术提供一种对运动中的目标节点进行无线定位的方法、装置和系统，能够消除目标节点与多个接收节点逐一测距时的误差，精确地测量目标节点的位置。为解决上述技术问题，本专利技术提供技术方案如下：一方面，本专利技术提供一种对运动中的目标节点进行无线定位的方法，包括：步骤101：向第一接收节点和第二接收节点发送第一轮询信号，所述第一轮询信号中包括第一接收节点标识；步骤102：接收所述第一接收节点发送的第一回复消息；步骤103：向所述第一接收节点发送第一确认消息；步骤104：向第一接收节点和第二接收节点发送第二轮询信号，所述第二轮询信号中包括第二接收节点标识；步骤105：接收所述第二接收节点发送的第二回复消息；步骤106：向所述第二接收节点发送第二确认消息；步骤107：向上位机发送t1、t5、t6、t8、t12和t13，以使所述上位机计算t8时刻的位置(x0,y0)，其中： ( x 1 - x 0 ) 2 + ( y 1 - y 0 ) 2 = d 1 ′ 2 ]]>(x2-x0)2+(y2-y0)2＝d22d′1＝d1+d，d＝c((t8–t1)–(t10–t3))，(x1,y1)为第一接收节点的位置，(x2,y2)为第二接收节点的位置，d1＝c((t7-t4)–(t6-t5))/2，d2＝c((t14-t11)–(t13-t12))/2；t1为发送所述第一轮询信号的时刻，t5为接收所述第一回复消息的时刻，t6为发送所述第一确认消息的时刻，t8为发送所述第二轮询信号的时刻，t12为接收所述第二回复消息的时刻，t13为发送所述第二确认消息的时刻；t3、t4、t7和t10为所述第一接收节点向所述上位机发送的，t3为所述第一接收节点接收所述第一轮询信号的时刻，t4为所述第一接收节点发送所述第一回复消息的时刻，t7为所述第一接收节点接收所述第一确认消息的时刻，所述t10为所述第一接收节点接收所述第二轮询信号的时刻；t11和t14为所述第二接收节点向所述上位机发送的，t11为所述第二接收节点发送所述第二回复消息的时刻，t14为所述第二接收节点接收所述第二确认消息的时刻。另一方面，本专利技术提供一种目标节点，包括：第一轮询信号发送模块，用于向第一接收节点和第二接收节点发送第一轮询信号，所述第一轮询信号中包括第一接收节点标识；第一回复消息接收模块，用于接收所述第一接收节点发送的第一回复消息；第一确认消息发送模块，用于向所述第一接收节点发送第一确认消息；第二轮询信号发送模块，用于向第一接收节点和第二接收节点发送第二轮询信号，所述第二轮询信号中包括第二接收节点标识；第二回复消息接收模块，用于接收所述第二接收节点发送的第二回复消息；第二确认消息发送模块，用于向所述第二接收节点发送第二确认消息；第一通讯模块，用于向上位机发送t1、t5、t6、t8、t12和t13，以使所述上位机计算t8时刻的位置(x0,y0)，其中： ( x 1 - x 0 ) 2 + ( y 1 - y 0 ) 2 = d 1 ′ 2 ]]>(x2-x0)2+(y2-y0)2＝d22d′1＝d1+d，d＝c((t8–t1)–(t10–t3))，(x1,y1)为第一接收节点的位置，(x2,y2)为第二接收节点的位置，d1＝c((t7-t4)–(t6-t5))/2，d2＝c((t14-t11)–(t13-t12))/2；t1为发送所述第一轮询信号的时刻，t5为接收所述第一回复消息的时刻，t6为发送所述第一确认消息的时刻，t8为发送所述第二轮询信号的时刻，t1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对运动中的目标节点进行无线定位的方法，其特征在于，包括：步骤101：向第一接收节点和第二接收节点发送第一轮询信号，所述第一轮询信号中包括第一接收节点标识；步骤102：接收所述第一接收节点发送的第一回复消息；步骤103：向所述第一接收节点发送第一确认消息；步骤104：向第一接收节点和第二接收节点发送第二轮询信号，所述第二轮询信号中包括第二接收节点标识；步骤105：接收所述第二接收节点发送的第二回复消息；步骤106：向所述第二接收节点发送第二确认消息；步骤107：向上位机发送t1、t5、t6、t8、t12和t13，以使所述上位机计算t8时刻的位置(x0,y0)，其中：(x1‑x0)2+(y2‑y0)2＝d22d′1＝d1+d，d＝c((t8–t1)–(t10–t3))，(x1,y1)为第一接收节点的位置，(x2,y2)为第二接收节点的位置，d1＝c((t7‑t4)–(t6‑t5))/2，d2＝c((t14‑t11)–(t13‑t12))/2；t1为发送所述第一轮询信号的时刻，t5为接收所述第一回复消息的时刻，t6为发送所述第一确认消息的时刻，t8为发送所述第二轮询信号的时刻，t12为接收所述第二回复消息的时刻，t13为发送所述第二确认消息的时刻；t3、t4、t7和t10为所述第一接收节点向所述上位机发送的，t3为所述第一接收节点接收所述第一轮询信号的时刻，t4为所述第一接收节点发送所述第一回复消息的时刻，t7为所述第一接收节点接收所述第一确认消息的时刻，所述t10为所述第一接收节点接收所述第二轮询信号的时刻；t11和t14为所述第二接收节点向所述上位机发送的，t11为所述第二接收节点发送所述第二回复消息的时刻，t14为所述第二接收节点接收所述第二确认消息的时刻。...

【技术特征摘要】
1.一种对运动中的目标节点进行无线定位的方法，其特征在于，包括：步骤101：向第一接收节点和第二接收节点发送第一轮询信号，所述第一轮询信号中包括第一接收节点标识；步骤102：接收所述第一接收节点发送的第一回复消息；步骤103：向所述第一接收节点发送第一确认消息；步骤104：向第一接收节点和第二接收节点发送第二轮询信号，所述第二轮询信号中包括第二接收节点标识；步骤105：接收所述第二接收节点发送的第二回复消息；步骤106：向所述第二接收节点发送第二确认消息；步骤107：向上位机发送t1、t5、t6、t8、t12和t13，以使所述上位机计算t8时刻的位置(x0,y0)，其中：(x1-x0)2+(y2-y0)2＝d22d′1＝d1+d，d＝c((t8–t1)–(t10–t3))，(x1,y1)为第一接收节点的位置，(x2,y2)为第二接收节点的位置，d1＝c((t7-t4)–(t6-t5))/2，d2＝c((t14-t11)–(t13-t12))/2；t1为发送所述第一轮询信号的时刻，t5为接收所述第一回复消息的时刻，t6为发送所述第一确认消息的时刻，t8为发送所述第二轮询信号的时刻，t12为接收所述第二回复消息的时刻，t13为发送所述第二确认消息的时刻；t3、t4、t7和t10为所述第一接收节点向所述上位机发送的，t3为所述第一接收节点接收所述第一轮询信号的时刻，t4为所述第一接收节点发送所述第一回复消息的时刻，t7为所述第一接收节点接收所述第一确认消息的时刻，所述t10为所述第一接收节点接收所述第二轮询信号的时刻；t11和t14为所述第二接收节点向所述上位机发送的，t11为所述第二接收节点发送所述第二回复消息的时刻，t14为所述第二接收节点接收所述第二确认消息的时刻。2.根据权利要求1所述的对运动中的目标节点进行无线定位的方法，其特征在于，所述步骤107进一步为：向上位机发送t1、t5、t6、t8、t12和t13，以使所述上位机计算t1时刻的位置(x'0,y'0)，其中：d'2＝d2+d 。3.一种目标节点，其特征在于，包括：第一轮询信号发送模块，用于向第一接收节点和第二接收节点发送第一轮询信号，所述第一轮询信号中包括第一接收节点标识；第一回复消息接收模块，用于接收所述第一接收节点发送的第一回复消息；第一确认消息发送模块，用于向所述第一接收节点发送第一确认消息；第二轮询信号发送模块，用于向第一接收节点和第二接收节点发送第二轮询信号，所述第二轮询信号中包括第二接收节点标识；第二回复消息接收模块，用于接收所述第二接收节点发送的第二回复消息；第二确认消息发送模块，用于向所述第二接收节点发送第二确认消息；第一通讯模块，用于向上位机发送t1、t5、t6、t8、t12和t13，以使所述上位机计算t8时刻的位置(x0,y0)，其中：(x1-x0)2+(y2-y0)2＝d22d′1＝d1+d，d＝c((t8–t1)–(t10–t3))，(x1,y1)为第一接收节点的位置，(x2,y2)为第二接收节点的位置，d1＝c((t7-t4)–(t6-t5))/2，d2＝c((t14-t11)–(t13-t12))/2；t1为发送所述第一轮询信号的时刻，t5为接收所述第一回复消息的时刻，t6为发送所述第一确认消息的时刻，t8为发送所述第二轮询信号的时刻，t12为接收所述第二回复消息的时刻，t13为发送所述第二确认消息的时刻；t3、t4、t7和t10为所述第一接收节点向所述上位机发送的，t3为所述第一接收节点接收所述第一轮询信号的时刻，t4为所述第一接收节点发送所述第一回复消息的时刻，t7为所述第一接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鸿振，
申请(专利权)人：北京永安信通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11