[发明专利]距离测量方法、距离测量装置及定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及测量设备间空间距离（Spatial Distance）的方法（Ranging Method）以及定位方法（Positioning Method）。

背景技术

出于军事、战术以及商业的目的，测量与特定设备间的距离或者利用测量的距离确定特定设备位置的技术受到关注。特别是，随着当前无线通信技术的发展，向无线终端用户提供基于用户位置的多样化服务的基于位置的服务（LBS：Location Based Service）受到欢迎。为了提供基于位置的服务，需要测量与用户间的距离且根据该距离精准地确定用户的位置。

现有的距离测量及定位方式中具有代表性的是RT-ToA（Round Trip Time of Arrival）距离测量方式和TDoA（Time Difference of Arrival）方式。

RT-ToA方式的工作原理如下：

（a）如果收发器A发送信号A，收发器B接收信号A，接收结束后，发送作为响应信号的信号B。

（b）收发器B测量接收信号A结束的时间点至发送信号B结束的时间点所经过的时间Treply之后，通过其他信号向收发器A发送测量值。收发器B为了向收发器A发送Treply测量值，至少需要2次附加信号，即用于发送Treply测量值的数据发送信号及针对其来自收发器A的响应信号等。

（c）收发器A根据发送信号A结束的时间点至收到信号B结束的时间点所经过的时间、Tround的测量值以及其他信号，并利用从收发器B发送的Treply值，计算ToA=（Tround-Treply）/2值。如果ToA值乘以媒质（Medium）中信号传输速度c，可以计算出收发器A和收发器B之间的空间距离（Spatial Distance）值。

此外，可以利用RT-ToA方式确定目标设备的位置。

例如，由三个接入点（AP：Access Point）组成的目标设备定位系统中，三个AP各自使用所述RT-ToA方式测量到目标设备的空间距离d0、d1及d2，且通过三边测量法（Trilateration），即以各自AP位置为中心，分别形成半径d0、d1及d2的三个圆，并找出它们的交点，从而可确定目标设备的位置。

由于这种RT-ToA方式的距离测量与定位方法不需要设备间时钟同步，因此具有系统的整体结构简单的优点。同时通过分析目标设备的定位准确度可得出，目标设备位置在由多个AP形成的小区内部（Cell）和小区外部两种情况的定位准确度没有明显差距，定位误差范围也类似于距离测量误差值，比较稳定。

但是如上所述，RT-ToA方式在两个收发器间总共需要交换信号4次，因此利用三个AP测量目标设备的位置时，各AP需要与目标设备进行4次信号交换，合计需要交换信号12次，因此会导致空中接口（Air Interface）负荷加重。而且收发器间发生时钟频率偏差时，存在距离测量误差偏大的缺点。

此外，现有定位技术中TDoA方式的工作原理如下：

（a）目标设备发送闪光（Blink）信号。

（b）三个以上AP测量收到闪光信号的到达时间点并发送给位置服务器（Locating Server）。

（c）位置服务器利用从各AP发送的到达时间点测量值，计算时间差值（Time Difference）。

（d）利用各AP提供的位置数值形成抛物线（Paraboloid），然后根据计算抛物线相交的交点的三边测量法来确定目标设备的位置。

TDoA方式的定位系统具有利用目标设备只发送一次闪光信号而各AP只接收该信号的方法测量各AP收到信号的到达时间的特征。

就TDoA方式而言，由于目标设备只需要具有发送信号的功能而各AP只需要具有接收信号的功能，因此该方式具有电路结构与信号方式简单的优点；相反，由于各AP间需要时钟同步，因此不得不增设处理时钟同步的系统结构与电路。

此外，通过分析各AP测量的接收信号的达到时间存在细微误差的情况下的定位准确度，可以看出当目标设备位于由AP群形成的小区内时，定位误差与到达时间测量误差值近似且稳定；当目标设备位于由AP群形成的小区外时，定位误差根据目标设备的位置不同，会达到时间测量误差值的数倍至数十倍，十分不稳定。

发明内容