[发明专利]无线信号源定位方法及系统

说明书

【技术领域】

本发明涉及无线测量和位置定位技术领域，特别涉及一种无线信号源定位方法及系统。

【背景技术】

无线信号源定位是指根据传感器测得的信号估计出某一时刻信号源所处的空间位置。无线信号源定位方法通过测量物理参量并根据测量获得的物理参量计算出距离信息，其精确度在一定程度上依赖于测量物理参量的精确度。

传统的无线信号源定位方法中，通常选取传感器接收信号的信号强度、接收角度、信号到达时间(Time of Arrival，TOA)和信号到达时间差(Time Delay of Arrival，TDOA)作为测量的物理参量。其中，利用TDOA作为物理参量的定位方法是指利用多个传感器接收到的信号的到达时间差对信号源的位置进行估计。

传统技术中，利用TDOA作为物理参量的无线信号源定位方法是采用4个传感器实现的。传统的无线信号源定位方法不能完全实现三维空间定位，通常会计算出多个位置，唯一性不能保证，从而使得信号源的定位不准确。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种能提高定位的准确性的无线信号源定位方法。

一种无线信号源定位方法，包括以下步骤：

设置至少5个传感器，所述至少5个传感器不在同一平面内；

根据所述至少5个传感器接收到信号的时间差定位信号源的位置。

优选的，所述传感器为5个；所述5个传感器中，第一、第二和第三传感器的连线构成三角形，第四传感器位于所述三角形任意一条边与所述边的高线的交点位置，第五传感器位于经过所述第四传感器且与所述三角形平面垂直的连线上。

优选的，所述第四传感器到其他四个传感器的距离相等。

优选的，所述根据所述传感器接收到信号的时间差定位信号源的位置的步骤之前还包括：

获取所述信号的传播速度。

优选的，根据所述至少5个传感器接收到信号的时间差定位信号源的位置的步骤具体为：

选取第一传感器组和第二传感器组，所述第一传感器组由任意至少4个传感器组成；所述第二传感器组由至少4个传感器组成，所述第二传感器组至少包括一个不属于第一传感器组的传感器，且构成第一传感器组和第二传感器组的传感器不在同一平面上；

根据所述信号的传播速度和所述第一传感器组接收到信号的时间差，通过联立方程组获取表示信号源位置的第一近似解；

根据所述信号的传播速度和所述第二传感器组接收到信号的时间差，通过联立方程组获取表示信号源位置的第二近似解；

根据所述第一近似解和第二近似解定位信号源的位置。

优选的，所述根据所述第一近似解和第二近似解定位信号源的位置的步骤具体为：

将所述第一近似解中的位置坐标与第二近似解中的位置坐标配对，得到最接近或重合的一组位置坐标，通过计算所述最接近或重合的一组位置坐标的平均值定位信号源。

优选的，所述通过计算所述位置坐标的平均值定位信号源之前还包括：

去除所述最接近或重合的一组位置坐标中误差超过阈值的位置坐标。

优选的，所述传感器接收到的信号包括红外信号、无线电波信号、射频信号、可闻声信号和超声波信号

此外，还有必要提供一种能提高定位的准确性的无线信号源定位系统。

一种无线信号源定位系统，包括定位模块和至少5个传感器，所述至少5个传感器不在同一平面内；所述定位模块用于根据所述至少5个传感器接收到的信号的时间差定位信号源的位置。

优选的，所述传感器为5个；所述5个传感器中，第一、第二和第三传感器的连线构成三角形，第四传感器位于所述三角形任意一条边与所述边的高线的交点位置，第五传感器位于经过所述第四传感器且与所述三角形平面垂直的连线上。

优选的，所述第四传感器到其他四个传感器的距离相等。

优选的，所述定位模块还用于获取所述信号的传播速度。

优选的，所述定位模块还用于选取第一传感器组和第二传感器组，所述第一传感器组由任意至少4个传感器组成；所述第二传感器组由至少4个传感器组成，且所述第二传感器组至少包括一个不属于第一传感器组的传感器，且构成第一传感器组和第二传感器组的传感器不在同一平面上；

所述定位模块还用于根据所述信号的传播速度和所述第一传感器组接收到信号的时间差，通过联立方程组获取表示信号源位置的第一近似解；

所述定位模块还用于根据所述信号的传播速度和所述第二传感器组接收到信号的时间差，通过联立方程组获取表示信号源位置的第二近似解；