[发明专利]测向系统、测向方法、定位系统及定位方法

说明书

本发明公开了一种利用多天线基站测量目标方向的测向方法及系统，通过在基站中设置多个天线，检测测向信号到达多个天线的时间差，利用所述到达时间差信息和多个天线的位置获得与基站对应的渐近线，并利用所述渐近线表征目标装置的所处方向。还公开了一种利用多个多天线基站测量目标方向的定位方法及系统，通过令多个不同位置的基站利用上述测向方法获得与各基站分别对应的多条渐近线，计算多条渐近线的交点，并利用所述交点的位置信息表征所述待定位装置的所处位置。在本发明公开的定位方案中，所述多个定位基站间不需要进行同步处理，最大程度地降低定位系统的复杂度和成本，避免了同步过程中带来的误差影响，提高对目标装置的定位精度。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及利用多天线基站的测向方法、定位方法及系统。

背景技术

现有技术中，通过自建定位系统实现在特定区域中对指定目标的定位和监控。UWB(Ultra Wideband)是一种无载波通信技术，利用纳秒至皮秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。UWB具有脉冲宽度窄，抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小等诸多优势，广泛应用于室内通信、高速无线LAN、家庭网络、无绳电话、安全检测、位置测定、雷达等领域。以UWB信号作为定位信号的定位系统可以弥补天空卫星无法覆盖的区域，方便布置，实现狭小空间的位移监测。

在以UWB脉冲作为定位信号的定位系统中常用的定位算法有到达时间包括TDOA(Time Difference of Arrival，到达时间差)定位算法，即置于待定位装置上的定位标签向已知位置的定位基站发射定位信号，定位系统记录各定位基站接收到定位信号的时间差解算待定位装置的位置信息，上述算法在实施过程中要求各个定位基站间精确的时间同步才能达到较高的定位精度。还包括TOA(Time of Arrival，到达时间)定位算法，即通过发射和接收定位信号的时间信息，解算待定位装置的位置信息，上述算法在实施过程中要求各个定位基站与待定位装置之间都保证精确的时间同步才能达到较高的定位精度。现有技术中对于各个定位基站之间常用的同步方法主要有以下几种，一是每个定位基站中各自包含精确的同步时钟，如原子钟等，这种方法成本较高，且需定期对其进行时钟校验；二是使用有线线路在各定位基站之间传输同步信号，此方法需要在各定位基站之间布设有线线路，需要耗费较多的经济和人力成本，且需要定期维护，而在一些特殊环境中，受制于地理环境以及美观因素，无法实现有线线路的布设；三是通过无线方式在各定位基站之间传输同步信号，存在同步信号传输不稳定，容易受到干扰信号影响的问题。

因此，研究无需进行定位基站间同步的定位系统成为了本领域研究人员亟需解决的问题。

发明内容

依据本发明的一个方面公开了一种测向系统，包括：第一天线、第二天线和待测向装置；其中，待测向装置向第一天线和第二天线发射测向信号，第一天线和第二天线分别接收测向信号且测向系统记录测向信号到达第一天线和第二天线的时间信息，且其中，测向系统根据第一天线和第二天线的位置信息、测向信号到达第一天线和第二天线的时间信息得到双曲线，并根据双曲线的渐进线获得待测向装置的方向。

依据本发明的另一个方面公开了测向系统，包括：第一天线、第二天线和待测向装置；其中，第一天线和第二天线分别向待测向装置发射测向信号，待测向装置接收来自第一天线和第二天线的测向信号且记录来自第一天线和第二天线的测向信号到达自身的时间信息，且其中，测向系统根据第一天线和第二天线的位置信息、来自第一天线和第二天线的测向信号到达待测向装置的时间信息得到双曲线，并根据双曲线的渐进线获得待测向装置的方向。

依据本发明的又一个方面还公开了一种测向方法，包括：利用第一天线和第二天线向待测向装置发射测向信号；记录待测向装置接收到来自第一天线和第二天线的测向信号的时间信息；利用第一天线和第二天线的位置信息、来自第一天线和第二天线的测向信号到达待测向装置的时间信息来获得双曲线；以及根据双曲线的渐进线来获得待测向装置的方向。