[发明专利]无线测距的方法、无线测距和定位的方法、设备及系统

说明书

技术领域

本发明涉及测距技术领域，具体涉及一种无线测距的方法、无线测距和定位的方法、设备及系统。

背景技术

无线定位系统可以通过无线信号对人员和物体的位置进行检测。目前，随着社会发展，基于位置的信息服务和控制应用的需求越来越多，无线定位技术的研究也得到了更多的关注。现有的无线定位技术可以分为卫星定位技术和地面定位技术两大类。

卫星定位技术由于其接收机成本较高，且由于卫星信号强度弱，在遮挡条件下信号将会进一步衰减，对接收机灵敏度要求高，因此不适合在室内环境下使用。

地面定位技术利用地面上的无线电波实现定位。地面定位系统一般由定位终端、固定节点，有的系统还包括定位中心。与非基于距离的(range-free)地面定位技术相比，基于距离的(range-based)地面定位技术精度较高，因此应用比较广泛。基于距离的定位首先需要获得定位终端和固定节点之间距离值，然后根据定位终端与多个固定节点的距离值计算该移动节点在定位空间中的坐标位置。和卫星定位系统相比，地面定位系统中定位终端和固定节点之间的传输距离较近，无线信号功率较强，更适合在室内环境下使用。

现有技术中，基于地面定位技术的无线定位系统的典型结构如图1所示，该系统的测距方法是基于接受信号强度指示(RSSI，Received Signal StrengthIndicator)。如图1所示，该系统包括：

定位终端：用于发射无线信号，所述无线信号可以是蜂窝式通信系统(如GSM、CDMA系统)信号、无线局域网(如Wi-Fi，ZigBee)信号，也可以是模拟信号；

固定节点：用于接收定位终端发送的无线信号，根据该信号的强度利用测距算法计算定位终端到固定节点的距离，并将得到的计算结果发送给定位中心；

定位中心：用于根据从多个固定节点获得的测距值，利用定位算法对终端进行位置定位。常用的基于距离值的定位算法有三边测量(trilateration)、三角测量(triangulation)或最大似然估计(multilateration)等。

上述方案中，固定节点对于定位终端的测距计算是基于RSSI信号的，RSSI信号的强度与定位终端和固定节点之间的距离直接相关，距离越近，RSSI信号越强，距离越远，RSSI信号越弱。每个固定节点在接收到定位终端的RSSI信号后，计算其与定位终端之间的距离值，然后将距离参数发送给定位中心，定位中心利用地位算法计算定位终端的位置坐标，实现定位。

上述方案的一个重要缺点是RSSI信号容易受到周围环境的影响，墙体、家具以及人体等对于无线信号的衰减系数都不相同，甚至周围环境的变化(例如，在运动环境中信道产生的快速时间选择性衰落)也会造成RSSI信号的波动，这都会对基于RSSI信号进行测距和定位的精度造成影响，限制了该技术在人员相对密集、人员走动频繁的环境下的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无线测距的方法、无线测距和定位的方法、设备及系统，使得无线测距和定位不易受无线信道环境的影响，实现更为准确的测距和定位。

为解决上述技术问题，本发明提供方案如下：

一种无线测距的方法，固定节点和定位终端之间通过无线方式通信，包括以下步骤：

固定节点根据第一调制信号进行线性调频，生成载波频率为第一频率的查询信号，将所述查询信号发送给定位终端；

定位终端根据接收到的所述查询信号向固定节点返回定位响应信号，所述定位响应信号是通过将所述查询信号的载波频率搬移到第二频率生成的；

固定节点根据所述查询信号和接收到的所述定位响应信号，计算所述查询信号在固定节点和定位终端之间的传播时间，并根据所述传播时间计算其与定位终端之间的距离。

本发明所述的方法，其中，所述计算所述查询信号在固定节点和定位终端之间的传播时间包括：

对所述定位响应信号进行解调，得到响应调制信号；

将所述第一调制信号和所述响应调制信号进行比较，得到两信号之间的差值信号；

对所述差值信号进行包络检测，得到所述差值信号的峰值d_peak；