[发明专利]一种基站转发式线性调频连续波室内定位系统及方法

说明书

本发明公开了一种基站转发式线性调频连续波室内定位系统及方法，包括发基站、待定位标签和M个收基站，M为不小于3的自然数，M个收基站不共线，收基站与发基站间采用有线方式相连传输信号；待定位标签用于向收基站发射LFMCW信号、从发基站接收LFMCW信号并解算定位位置；收基站用于接收待定位标签发射的LFMCW信号并进行处理后转发给发基站；发基站用于向待定位标签转发各收基站转发过来的信号，并向收基站提供参考信号；每个收基站与发基站构成一个LFMCW信号差频转发器。本发明的收基站和发基站形成一个模拟信号的差频转发器，发基站、收基站与待定位标签间不需要同步，实现成本低。

技术领域

本发明涉及一种室内导航定位技术，具体涉及一种基站转发式线性调频连续波室内定位系统及方法。

背景技术

室内定位系统根据定位信息解算的不同分为导航定位和跟踪定位两种，前者一般采用标签解算定位信息，后者则一般采用基站或后台控制器来解算。从信号体制来看，基于脉冲信号体制的超宽带(UWB)定位和基于线性调频连续信号(LFMCW)体制的室内定位系统都能获得高的定位精度，因此备受人们关注。基于信号体制为线性调频连续波的室内标签定位技术由于频率随时间线性变化，利用信号的线性性质，可以通过对混频后的接收信号提取差频项，即可获得基站到标签的距离差值信息。最后再利用双曲线交叉定位原理解算出待定位标签位置，同样可实现高精度定位的功能，另外还具有高精度测速的功能。

理想的室内定位技术应该满足高精度，大容量，宽范围，实时性，高稳定性、低成本，结构简单易实现等特点。目前已有的超宽带室内定位系统常采用的是到达时间差算法(TDOA)，但是在室内多径效应下，利用TDOA估计信号到达时间误差较大，影响着定位稳定性；另外现有的基于超宽带的定位技术在定位精度和定位距离上不可兼得，且系统实现成本高，故难以满足人们对于理想室内定位系统的要求。而基于线性LFMCW信号的高精度室内定位技术利用调频测距法，具有很强的多径分辨能力，既能满足远距离测量又能保证高精度定位和测速的需求，且整个系统实现所需成本非常低。但是现有技术中，基于LFMCW信号体制下的室内定位系统要满足实时性和高精度要求，必须保证各个基站之间精确同步，否则会因时钟的误差而导致较大的频率误差，从而无法实现高精度定位。

现有技术(201410416498.X《基于调频连续波的室内定位装置及方法》)一般采用基站间有线传输同步信号的方式来保证基站间的同步。但该技术方案中仍然需要设置同步控制模块，此外，为了保证同步信号的传输带宽，这种方法需要价格昂贵的低损耗射频电缆，当系统的基站间距离较远时，其实现成本就很高。系统即使采用先本地同步产生各基站所需的射频信号，然后以直接传输射频信号的方式实现也需要价格昂贵的低损耗射频电缆，一样会遇到系统成本过高的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中室内定位系统实现基站同步成本过高的问题，目的在于提供一种基站转发式线性调频连续波室内定位系统及方法，定位系统中的使用的基站之间不需要同步，降低系统成本。

本发明通过下述技术方案实现：