一种基于TDOA定位的移动基站定位装置、定位设备及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及TDOA定位技术领域，尤其是一种基于TDOA定位的移动基站定位装置、定位设备及方法。本发明专利技术不需要任何额外辅助设备，移动基站和固定基站在参与定位流程上也无任何区别，只需要定位引擎针对移动基站做数据处理，则可通过多种方式实现移动基站的位置定位。本发明专利技术中所有定位基站进行同步处理；所有定位基站广播定位信息；所有定位基站接收其他定位基站广播的定位信息，并实时上传对应定位基站的相关时间戳和定位信息至定位引擎储存；定位引擎根据固定基站位置信息和所述相关时间戳，获得与移动基站相关的距离值或者距离差；然后基于该距离值或者距离差以及固定基站位置坐标信息，利用相关定位方法，获得移动基站的坐标。

Positioning device, positioning equipment and method for mobile base station based on TDOA positioning

The invention relates to the field of TDOA positioning technology, in particular to a mobile base station positioning device, positioning device and method based on TDOA positioning. The invention does not require any additional auxiliary equipment, the mobile base station and fixed base station in the positioning process and also without any distinction, only need to do data processing engine positioning for mobile base station, can realize the positioning of the mobile base station through a variety of ways. All base stations are located in the invention to synchronize all the base station location information; positioning; positioning base station receives the location information for all other positioning base station, and a time stamp and positioning information corresponding to the positioning station real-time upload to the positioning engine storage; positioning engine according to the fixed base station location information and the related time stamp, access to relevant with the mobile base station distance or distance; then based on the value of the distance or distance difference and fixed base station coordinates, using the positioning method, get the coordinates of the mobile base station.

【技术实现步骤摘要】
一种基于TDOA定位的移动基站定位装置、定位设备及方法
本专利技术涉及TDOA定位
，尤其是一种基于TDOA定位的移动基站定位装置、定位设备及方法。
技术介绍
TDOA定位技术需要若干固定的基站来确定定位设备的位置，这些基站需要提前输入坐标，或者采用其他定位手段进行定位。在实际的使用过程中，由于客观的环境限制，能够用来安装基站的位置非常有限，这会使得定位效果急剧下降，有些区域由于基站信号覆盖差，甚至不能进行定位。为了提高定位的效果，减少定位的死角，常常需要将定位基站安装于移动物体上，比如建筑工地上的塔吊臂上，或者简单安装于某个位置，随着现场环境的变化，会随时移动该基站。这使得基站的位置不固定而且未知。这就需要实时的获得这些移动基站的位置。仅利用固定基站显然不能解决上述问题，而利用别的定位手段来对移动基站进行定位，除了会增加系统成本和系统的复杂度，在精度和实时性上也比较难以达到要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种基于TDOA定位的移动基站定位装置、定位设备及方法。不需要任何额外辅助设备，移动基站和固定基站在参与定位流程上也无任何区别。只需要定位引擎针对移动基站做数据处理，则可通过多种方式实现移动基站的位置定位。本专利技术采用的技术方案如下：一种基于TDOA定位的移动基站定位方法包括：所有定位基站进行同步处理；然后，所有定位基站广播定位信息，该定位信息至少包含对应基站ID和对应基站发送信号的时间戳，定位基站中固定基站广播的定位信息还包括其位置坐标信息；所有定位基站接收其他定位基站广播的定位信息，并实时上传对应定位基站的相关时间戳和定位信息至定位引擎储存；定位引擎根据固定基站位置信息和所述相关时间戳，获得与移动基站相关的距离值或者距离差值；然后基于该距离值或者距离差以及固定基站位置坐标信息，利用相关定位方法，获得移动基站的坐标；定位基站包括所有移动基站和n个固定基站，n大于等于3。进一步的，所有定位基站进行同步处理成功时，则获得与移动基站相关的距离值是：根据n个固定基站广播定位信息的时间戳，与移动基站分别对应接收到n个固定基站定位信息时的时间戳，计算对应的n个传输时间；基于n个传输时间，计算移动基站与n个固定基站的n个距离值。进一步的，获得移动基站的坐标具体过程：基于n个距离值中任意三个距离值以及固定基站位置坐标信息，利用圆定位解算移动基站的坐标。进一步的，所有定位基站进行同步处理成功时，则获得与移动基站相关的距离差值指的是：根据移动基站与m个固定基站的m个距离值，得到m-1个不相关距离差值，m大于等于4。进一步的，所述获得移动基站的坐标具体过程为：利用双曲线定位方法，根据不相关距离差值与对应的已知坐标的两个固定基站与未知坐标的移动基站之间建立的由坐标表示的距离差值方程；利用至少三个距离差值方程建立方程组，通过寻找双曲线交点的方法来获得移动基站的位置坐标。进一步的，所有固定基站同步处理成功时，固定基站和移动基站之间同步数据错误或者移动基站与固定基站未同步处理，则获得与移动基站相关的距离差值指的是通过至少m个定位基站广播定位信息，移动基站分别对应接受至少m个固定基站广播的定位信息；利用移动基站接收到任意两个固定基站定位信号的到达时间差方法求得一个距离差值；同理，另外再获得至少m-2个距离差值，上述m-1个距离差值为不相关距离差值。进一步的，所述获得移动基站的坐标具体过程为：利用双曲线定位方法，根据不相关距离差值与对应的已知坐标的两个固定基站与未知坐标的移动基站之间建立的由坐标表示的距离差值方程；利用至少三个距离差值方程建立方程组，通过寻找双曲线交点的方法来获得移动基站的位置坐标。进一步的，基于所述移动基站定位方法的定位设备定位方法还包括根据通过基站的坐标实现定位设备定位，具体过程是：通过至少m个有位置信息的ID不同的定位基站与定位设备进行数据传递；利用定位设备接收到任意两个定位基站定位信号的到达时间差方法实现定位设备定位。进一步的，基于TDOA定位的移动基站定位方法的移动基站定位装置包括：定位信息广播模块，用于所有定位基站进行同步处理；然后，所有定位基站广播定位信息，所有定位基站接收其他定位基站广播的定位信息，并实时上传对应定位基站的相关时间戳和定位信息至定位引擎储存；定位引擎，用于根据固定基站位置信息和所述相关时间戳，获得与移动基站相关的距离值或者距离差值；然后基于该距离值或者距离差以及固定基站位置坐标信息，利用相关定位方法，获得移动基站的坐标。进一步的，基于所述移动基站定位装置的定位设备还包括：定位模块，用于通过至少m个有位置信息的ID不同的定位基站与定位设备进行数据传递；利用定位设备接收到任意两个定位基站定位信号的到达时间差方法实现定位设备定位。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：因实际环境中固定基站安装位置的局限性，使得通过TDOA定位方式，对定位设备定位效果急剧下降；而若是基站的安装位置不合适，需要移动固定基站位置时，则形成移动基站；而若需要该移动基站参与定位设备定位时，则该移动基站的实时位置，就需要准备获取。而本专利中在TDOA方式定位时，定位引擎根据相关时间戳和固定基站的位置信息，获得与移动基站相关的距离值或者距离差；然后基于距离值或者距离差，计算出移动基站的坐标。本专利技术在固定基站的位置基础上，利用固定基站与移动基站的时间戳以及位置等关系，实时刷新移动基站的位置，进而可利用移动基站的实时位置信息以及其他固定基站的坐标实现对定位设备的定位。使得本方法在不增加任何硬件成本基础上，实现移动基站和定位设备的准确定位。该方法节省成本，简单易行，且实时性较好。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。不相关时间差值或者不相关距离差值分别指的是移动基站与至少四个固定基站传递信号，得到至少四组传输时间或者至少四组距离值；故需要通过四组传输时间或者四组距离值中不相关的三组时间差值或者三组距离差值数据，创立三个不相关数据的方程，来计算移动基站的三维坐标数据。不相关的时间差值或者不相关距离差值分别指的是所述至少四组传输时间或者至少四组距离值中根据任意两组时间差值和距离差值，得不到其余任意的时间差值或距离差值。例如：其中三组传输时间或者三组距离值两两相减，得到三组时间差值和三组距离差值；但是这三组时间差值或者三组距离差值中，从任意两组时间差值或任意两组距离差值，能推导出来第三组时间差值或第三组距离差值，故存在相关性。因此，为了得到移动基站坐标位置，需要采用有效数据，采用上述三组时间差值或者三组距离差值中任意两组,然后结合第四组时间差值或距离差值计算出移动基站三个坐标值。本文中计算过程中，若两数值型相减为负数的话，则需要通过绝对值计算得到正数，进行计算。本专利技术工作过程是：一种基于TDOA定位的移动基站定位方法包括：步骤1：所有定位基站进行同步处理；其中，所述的同步处理可以是无线同步处理方式也可以是有线同步处理方式；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于TDOA定位的移动基站定位方法，其特征在于包括：所有定位基站进行同步处理；然后，所有定位基站广播定位信息，该定位信息至少包含对应基站ID和对应基站发送信号的时间戳，定位基站中固定基站广播的定位信息还包括其位置坐标信息；所有定位基站接收其他定位基站广播的定位信息，并实时上传对应定位基站的相关时间戳和定位信息至定位引擎储存；定位引擎根据固定基站位置信息和所述相关时间戳，获得与移动基站相关的距离值或者距离差值；然后基于该距离值或者距离差以及固定基站位置坐标信息，利用相关定位方法，获得移动基站的坐标；定位基站包括所有移动基站和n个固定基站，n大于等于3。

【技术特征摘要】
1.一种基于TDOA定位的移动基站定位方法，其特征在于包括：所有定位基站进行同步处理；然后，所有定位基站广播定位信息，该定位信息至少包含对应基站ID和对应基站发送信号的时间戳，定位基站中固定基站广播的定位信息还包括其位置坐标信息；所有定位基站接收其他定位基站广播的定位信息，并实时上传对应定位基站的相关时间戳和定位信息至定位引擎储存；定位引擎根据固定基站位置信息和所述相关时间戳，获得与移动基站相关的距离值或者距离差值；然后基于该距离值或者距离差以及固定基站位置坐标信息，利用相关定位方法，获得移动基站的坐标；定位基站包括所有移动基站和n个固定基站，n大于等于3。2.根据权利要求1所述的一种基于TDOA定位的移动基站定位方法，其特征在于所有定位基站进行同步处理成功时，则获得与移动基站相关的距离值是：根据n个固定基站广播定位信息的时间戳，与移动基站分别对应接收到n个固定基站定位信息时的时间戳，计算对应的n个传输时间；基于n个传输时间，计算移动基站与n个固定基站的n个距离值。3.根据权利要求2所述的一种基于TDOA定位的移动基站定位方法，其特征在于获得移动基站的坐标具体过程：基于n个距离值中任意三个距离值以及固定基站位置坐标信息，利用圆定位解算移动基站的坐标。4.根据权利要求1所述的一种基于TDOA定位的移动基站定位方法，其特征在于所有定位基站进行同步处理成功时，则获得与移动基站相关的距离差值指的是：根据移动基站与m个固定基站的m个距离值，得到m-1个不相关距离差值。5.根据权利要求4所述的一种基于TDOA定位的移动基站定位方法，其特征在于所述获得移动基站的坐标具体过程为：利用双曲线定位方法，根据不相关距离差值与对应的已知坐标的两个固定基站与未知坐标的移动基站之间建立的由坐标表示的距离差值方程；利用至少三个距离差值方程建立方程组，通过寻找双曲线交点的方法来获得移动基站的位置坐标。6.根据权利要求1所述的一种基于TDOA定位的移动基站定位...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄令，
申请(专利权)人：成都恒高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51