定位方法、设备及系统技术方案

本发明专利技术涉及通信技术领域，公开了一种定位方法、设备及系统，该方法包括：相邻定位基站通过广播的通告消息学习确定自身所属定位系统及在工作周期内的工作时段，所述通告消息中包括：时间戳、所属定位系统标识、工作时段号、以及空闲时隙；所述定位基站在确定的自身工作时段内进行测距定位过程。本发明专利技术方案可以支持大容量移动定位目标，实现有效、精确的定位。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及定位
，具体涉及一种定位方法、设备及系统。
技术介绍
近年，由于煤矿生产条件恶劣，开采技术水平相对落后，因此煤矿安全问题严重制约了煤炭行业的健康发展。一旦发生事故，地面人员难以及时动态掌握井下人员的分布情况，导致人员搜救抢救效果差。因此，如何提供矿下精确有效的定位，对保障矿井安全生产、应急救援具有非常重要的意义。矿下是由各种纵横交错的巷道组成，巷道壁凹凸不平，巷道内空间狭长密闭，环境恶劣，地面成熟的定位方法无法直接应用于矿下。 传统地面定位技术主要有GPS (Global Positioning System,全球定位系统)定位、无线电定位等。GPS是通过多个卫星来实现移动目标的定位，因此其无法应用于矿下环境。而无线电定位主要有以下几种定位方法RFID (Radio Frequency Identification,射频识别)读卡法、AoA (Angle of Arrival,到达角)定位法、ToA (Time of Arrival,到达时间)定位法、TDoA (Time Different Of Arrival,到达时间差)定位法、RSS (ReceivedSignal Strength,接收信号强度)法。其中ToA定位法是通过检测目标无线电到达定位基站的时间来实现定位功能，其原理如图I所示，目标在tO时刻发送无线电波，基站I在tl时刻接收到该无线电波，基站2在t2时刻接收到该无线电波，基站3在t3时刻接收到该无线电波。目标则位于以基站为圆心的三个圆交点上。其最大的问题是如何使目标以及所有基站之间做到高精度时钟同步。TDoA定位法是通过检测目标无线电到达定位基站的时间差来实现定位功能，如图2所示，目标在tO时刻发送无线电波，基站I在tl时刻接收到该无线电波，基站2在t2时刻接收到该无线电波，基站3在t3时刻接收到该无线电波。目标则位于图3所示的三个抛物线的交点上。TDoA的优点是目标无需与定位基站同步，只需定位基站间做到高精度时钟同步。尽管如此矿下定位系统提供基站间高精度时钟同步也不太现实。为了克服上述定位方法的难点，现有技术提供了一种基于RTT(Round-Trip Time,往返时间)进行定位的方案，其原理是节点A发送定位数据信号，节点B接收到后返回应答信号，节点A根据发送时间和接收时间计算无线电的往返时间而计算距离，从而达到定位功能。由于节点B接收数据和发送数据也需要时间，因此为了解决该问题，现有技术还提供了一种如图3所示的定位模型。其中，节点A发送数据报文I给节点B ;节点B收到数据报文I后，首先返回应答报文，然后将接收数据报文I到发送应答报文的处理时间T2封装入数据报文2发给节点A ;节点A收到数据报文2后，返回应答报文；节点B收到应答报文后，将发送数据报文2到接收到应答报文的时间T4封装入数据报文3发给节点A ;节点A则根据公式C* (Tl-T2+T4-T3)/4计算节点A与节点B的距离，其中C表示电磁波传输速度，也即光速Tl表示节点A发送数据报文I到接收应答报文的时间，T3表示节点A接收数据报文2到发送应答报文的时间。通过这种双路方式定位在巷道环境下可以大大减少环境造成的影响，提闻定位精度。上述这种方案，测距流程至少需要5个报文来回，而且，对于直线型巷道定位需要两个定位基站，对于平面测距则需要三个定位基站，才能完成目标的定位。在有多个目标进行定位时，所有定位目标和定位基站都工作于同一频段，来回报文非常容易造成干扰，而无法完成定位功能。如图4所示，目标2在目标I与基站I测距定位过程中，发起与基站2的测距定位过程，由于基站2在两目标的无线电接收范围内，因此目标2的测距报文与目标I的测距报文会在空口发生碰撞干扰，导致无法完成定位过程。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种定位方法、设备及系统，以支持大容量移动定位目标，实现有效、精确的定位。为此，本专利技术实施例提供如下技术方案 一种定位方法，包括相邻定位基站通过广播的通告消息学习确定自身所属定位系统及在工作周期内的工作时段，所述通告消息中包括时间戳、所属定位系统标识、工作时段号、以及空闲时隙；所述定位基站在确定的自身工作时段内进行测距定位过程。优选地，所述相邻定位基站通过广播的通告消息学习确定自身所属定位系统及在工作周期内的工作时段包括本定位基站接收其它定位基站广播的通告消息；本定位基站根据所述通告消息进行所属定位系统的融合以及时钟校正同步；本定位基站在完成所属定位系统的融合后，根据接收的与本定位基站属于同一定位系统中的其它定位基站的通告消息，选择其工作时段；本定位基站向其它定位基站广播通告消息，所述通告消息中包括融合后所述本定位基站的所属定位系统、以及选择的工作时段对应的时段号。优选地，所述定位基站工作时段包括通告时隙、已分配的工作时隙和空闲时隙；所述本定位基站向所述其它定位基站广播通告消息包括所述本定位基站在所述通告时隙内向所述其它定位基站广播通告消息。优选地，所述方法还包括定位终端接收周围定位基站广播的通告消息，根据所述通告消息构建定位系统的上下文、以及定位基站的上下文；所述定位终端根据所述定位系统的上下文及定位基站的上下文计算下一个任务的开始时间，然后进入睡眠状态，所述任务包括侦听周围定位基站广播的通告消息、和/或执行测距定位过程；到达所述下一个任务的开始时间后，所述定位终端执行所述任务。优选地，所述定位终端执行所述测距定位过程的任务包括如果所述定位终端未获取定位基站分配的工作时隙时，则根据所述定位基站的上下文，在所述定位基站的工作时段内，选择空闲时隙，并在所述空闲时隙内向所述定位基站申请工作时隙；如果所述定位终端已获取定位基站分配的工作时隙，则在所述定位基站分配的工作时隙内进行测距定位过程。优选地，所述方法还包括所述定位基站向所述定位终端分配工作时隙后，更新自己工作时段内的工作时隙的状态。优选地，所述方法还包括如果所述定位终端在多个所述工作周期内未接收到定位基站的通告消息，则删除该定位基站的上下文，并根据该定位基站所属定位系统标识更新或删除该所属定位系统的上下文。 一种定位基站，包括处理模块，用于接收其它定位基站广播的通告消息，通过所述通告消息学习确定自身所属定位系统及在工作周期内的工作时段，所述通告消息中包括时间戳、所属定位系统标识、工作时段号、以及空闲时隙；定位模块，用于在所述处理模块确定的自身工作时段内进行测距定位过程。优选地，所述处理模块包括接收单元，用于接收其它定位基站广播的通告消息；融合及同步单元，用于根据所述接收单元接收的通告消息进行所属定位系统的融合以及时钟校正同步；选择单元，用于在所述融合及同步单元完成所属定位系统的融合后，根据所述接收单元接收的与本定位基站属于同一定位系统中的其它定位基站的通告消息，选择其工作时段；广播单元，用于向其它定位基站广播通告消息，所述通告消息中包括所述融合及同步单元融合后确定的所属定位系统、以及所述选择单元选择的工作时段对应的时段号。优选地，所述定位基站工作时段包括通告时隙、已分配的工作时隙和空闲时隙；所述广播单元在所述通告时隙内向所述其它定位基站广播通告消息。一种定位终端，包括接收模块，用于接收周围定位基站广播的通告消息；上下文处理模块，用于根据所述接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种定位方法，其特征在于，包括 相邻定位基站通过广播的通告消息学习确定自身所属定位系统及在工作周期内的エ作时段，所述通告消息中包括时间戳、所属定位系统标识、工作时段号、以及空闲时隙； 所述定位基站在确定的自身工作时段内进行测距定位过程。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述相邻定位基站通过广播的通告消息学习确定自身所属定位系统及在工作周期内的工作时段包括 本定位基站接收其它定位基站广播的通告消息； 本定位基站根据所述通告消息进行所属定位系统的融合以及时钟校正同步； 本定位基站在完成所属定位系统的融合后，根据接收的与本定位基站属于同一定位系统中的其它定位基站的通告消息，选择其工作时段； 本定位基站向其它定位基站广播通告消息，所述通告消息中包括融合后所述本定位基站的所属定位系统、以及选择的工作时段对应的时段号。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述定位基站工作时段包括通告时隙、已分配的工作时隙和空闲时隙； 所述本定位基站向所述其它定位基站广播通告消息包括 所述本定位基站在所述通告时隙内向所述其它定位基站广播通告消息。4.根据权利要求I至3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 定位終端接收周围定位基站广播的通告消息，根据所述通告消息构建定位系统的上下文、以及定位基站的上下文； 所述定位終端根据所述定位系统的上下文及定位基站的上下文计算下ー个任务的开始时间，然后进入睡眠状态，所述任务包括侦听周围定位基站广播的通告消息、和/或执行测距定位过程； 到达所述下ー个任务的开始时间后，所述定位终端执行所述任务。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述定位终端执行所述测距定位过程的任务包括 如果所述定位終端未获取定位基站分配的工作时隙时，则根据所述定位基站的上下文，在所述定位基站的工作时段内，选择空闲时隙，并在所述空闲时隙内向所述定位基站申请工作时隙； 如果所述定位終端已获取定位基站分配的工作时隙，则在所述定位基站分配的工作时隙内进行测距定位过程。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 所述定位基站向所述定位終端分配工作时隙后，更新自己工作时段内的工作时隙的状态。7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 如果所述定位終端在多个所述工作周期内未接收到定位基站的通告消息，则删除该定位基站的上下文，井根据该定位基站所属定位系统标识更新或删除该所属定位系统的上下文。8.—种定位基站，其特征在于，包括 处理模块，用于接收其它定位基站广播的通告消息，通过所述通告消息学习确定自身所属定位系统及在工作周期内的工作时段，所述通告消息中包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海波，姜宏洲，
申请(专利权)人：上海乾视通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：