本公開涉及無線通信，更具體地，本公開涉及測(cè)距和定位領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

短距離、高精度無線室內(nèi)定位技術(shù)在城市密集區(qū)域和室內(nèi)封閉空間應(yīng)用非常廣泛。室內(nèi)定位系統(tǒng)通常需要在待定位區(qū)域布設(shè)基站，以定位待定位區(qū)域中的目標(biāo)位置。現(xiàn)有室內(nèi)定位技術(shù)中常用的定位算法有到達(dá)時(shí)間toa定位及到達(dá)時(shí)間差tdoa定位等，上述算法在解算目標(biāo)位置的過程中，都需要利用基站基于某個(gè)特定坐標(biāo)系的坐標(biāo)位置，從而解算目標(biāo)相對(duì)于該特定坐標(biāo)系的位置。這就需要定位系統(tǒng)在進(jìn)行定位之前，預(yù)先建立坐標(biāo)系，并測(cè)量各基站在該坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。

現(xiàn)有的建立坐標(biāo)系以及測(cè)量基站位置的方法多采用借助全站儀、激光測(cè)距儀等測(cè)量?jī)x器進(jìn)行人工測(cè)量的方式。人工測(cè)量的方式耗費(fèi)的人力成本巨大，且受限于基站的布設(shè)環(huán)境，此外，由于儀器的測(cè)量誤差、人為誤差等影響，此種方法測(cè)量基站位置的精度較差。基站位置的準(zhǔn)確度，會(huì)嚴(yán)重影響對(duì)目標(biāo)的進(jìn)行定位時(shí)的準(zhǔn)確度。因此，人工測(cè)量基站位置的方法無法滿足高精度、高準(zhǔn)確度的室內(nèi)定位系統(tǒng)。因此，研究低人力成本、高準(zhǔn)確度的建立坐標(biāo)系以及測(cè)量基站位置的方法成為了本領(lǐng)域研究人員亟需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開了一種定位系統(tǒng)中基站間建立坐標(biāo)系的方法，其中，基站至少包括第一基站、第二基站和第三基站。該方法包括：獲得第一基站所在位置和第二基站間所在位置之間的第一距離、第一基站所在位置和第三基站間所在位置之間的第二距離以及第二基站所在位置和第三基站間所在位置之間的第三距離；以第一基站、第二基站、第三基站或與第一基站或第二基站或第三基站具有確知位置關(guān)系的標(biāo)定物為第一參照物，建立第一坐標(biāo)系；以待定位區(qū)域中與第一坐標(biāo)系具有確知位置關(guān)系的標(biāo)定物為第二參照物，建立第二坐標(biāo)系；利用第一距離、第二距離和第三距離以及第一參照物與第一坐標(biāo)系的位置關(guān)系、第二參照物與第二坐標(biāo)系的位置關(guān)系，確定第一基站、第二基站和第三基站在第二坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。

利用基站間距離建立坐標(biāo)系的方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中采用借助全站儀、激光測(cè)距儀等測(cè)量?jī)x器進(jìn)行人工測(cè)量的方式建立坐標(biāo)系時(shí)，人力成本巨大、受限于基站的布設(shè)環(huán)境以及由于儀器的測(cè)量誤差、人為誤差等影響，造成的精度較差的問題。達(dá)到了節(jié)約人力成本，提高坐標(biāo)建立精準(zhǔn)度的技術(shù)效果。

附圖說明

圖1給出依據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的距離獲取設(shè)備100的示意圖；

圖2給出依據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的測(cè)距裝置200的示意圖；

圖3給出圖2所示實(shí)施例中基站bs1的一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)300示意圖；

圖4給出圖2所示實(shí)施例中基站bs1的另一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)400示意圖；

圖5給出依據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的基站間測(cè)距方法500的流程圖；

圖6給出圖5所示測(cè)距方法500的工作時(shí)序示意圖；

圖7給出依據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的定位系統(tǒng)700的示意圖；

圖8給出依據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的坐標(biāo)系建立方法800的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實(shí)施例只用于舉例說明，并不用于限制本發(fā)明。在以下描述中，為了提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解，闡述了大量特定細(xì)節(jié)。然而，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是：不必采用這些特定細(xì)節(jié)來實(shí)行本發(fā)明。在其他實(shí)例中，為了避免混淆本發(fā)明，未具體描述公知的電路、材料或方法。

在整個(gè)說明書中，對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“一個(gè)示例”或“示例”的提及意味著：結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，在整個(gè)說明書的各個(gè)地方出現(xiàn)的短語“在一個(gè)實(shí)施例中”、“在實(shí)施例中”、“一個(gè)示例”或“示例”不一定都指同一實(shí)施例或示例。此外，可以以任何適當(dāng)?shù)慕M合和、或子組合將特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性組合在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此提供的示圖都是為了說明的目的，并且示圖不一定是按比例繪制的。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)稱“元件”“連接到”或“耦接”到另一元件時(shí)，它可以是直接連接或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反，當(dāng)稱元件“直接連接到”或“直接耦接到”另一元件時(shí)，不存在中間元件。相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件。這里使用的術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)列出的項(xiàng)目的任何和所有組合。

圖1給出依據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的距離獲取設(shè)備100的示意圖。如圖1所示，該距離獲取設(shè)備100示例性地包括測(cè)距裝置、同步控制器sc以及信息處理器cp，其中測(cè)距裝置包括基站bs1和基站bs2。在一個(gè)實(shí)施例中，所述基站bs1和基站bs2是地理上固定的。同步控制器sc分別向基站bs1和bs2傳送同步信號(hào)syn。在一個(gè)實(shí)施例中同步控制器sc通過有線線路lin1和lin2連接基站bs1和基站bs2，以向基站bs1和基站bs2傳輸同步信號(hào)syn。所述同步信號(hào)syn可以為同一信號(hào)分成的兩路信號(hào)，也可以為具有已知時(shí)間關(guān)系的不同信號(hào)。有線線路的類型可以根據(jù)同步信號(hào)syn的類型決定，例如，同步信號(hào)syn為光信號(hào)，則有線線路為光纖；同步信號(hào)syn為數(shù)字信號(hào)，則有線線路為網(wǎng)線；同步信號(hào)syn為超寬帶信號(hào)，則有線線路為同軸線或雙絞線。

距離獲取設(shè)備100可以根據(jù)有線線路的長(zhǎng)度確定同步信號(hào)syn在有線線路中的傳輸時(shí)間，進(jìn)而得出同步信號(hào)syn到達(dá)基站bs1和bs2的時(shí)刻。在另一個(gè)實(shí)施例中，同步信號(hào)syn在有線線路中的傳輸時(shí)間也可以不通過有線線路的長(zhǎng)度來確定，而是同步控制器sc向基站發(fā)射同步信號(hào)syn后，基站與此同時(shí)，或者間隔一個(gè)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的延遲時(shí)間，向同步控制器sc發(fā)射回傳信號(hào)，同步控制器sc通過記錄發(fā)射同步信號(hào)syn的時(shí)刻和接收到回傳信號(hào)的時(shí)刻，以及系統(tǒng)預(yù)設(shè)的延遲時(shí)間來確定同步信號(hào)syn在有線線路的傳輸時(shí)間，進(jìn)而得出同步信號(hào)syn到達(dá)基站bs1和bs2的時(shí)刻。

基站bs1接收到同步信號(hào)syn后向基站bs2發(fā)射測(cè)距信號(hào)，所述測(cè)距信號(hào)可以為超寬帶信號(hào)。信息處理器cp利用基站bs1發(fā)射測(cè)距信號(hào)的時(shí)刻、基站bs2接收測(cè)距信號(hào)的時(shí)刻以及測(cè)距信號(hào)在空間中的傳播速度，來確定基站bs1和基站bs2間的距離。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，兩個(gè)基站間的距離可以理解為兩個(gè)基站所在位置間的距離，且所述信息處理器cp為功能性模塊，其可集成到基站bs1、bs2或同步控制器sc中，也可單獨(dú)設(shè)立。

圖2給出依據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的測(cè)距裝置200的示意圖，測(cè)距裝置200示例性地包括基站bs1和基站bs2。在一個(gè)實(shí)施例中，所述基站bs1和基站bs2是地理上固定的。其中，基站bs1包括測(cè)距信號(hào)發(fā)射模塊201、第一計(jì)時(shí)模塊202、多端口模塊203以及第一天線204；基站bs2包括第二計(jì)時(shí)模塊205以及第二天線206。在一個(gè)實(shí)施例中基站bs1和基站bs2通過有線線路接收同步信號(hào)syn。

基站bs1的測(cè)距信號(hào)發(fā)射模塊201通過內(nèi)部連接線路l1接收同步信號(hào)syn，并在同步信號(hào)syn的觸發(fā)下產(chǎn)生測(cè)距信號(hào)si；基站bs1的第一計(jì)時(shí)模塊202通過內(nèi)部連接線路l2接收同步信號(hào)syn，并在同步信號(hào)syn的觸發(fā)下開始計(jì)時(shí)。測(cè)距信號(hào)發(fā)射模塊201產(chǎn)生的測(cè)距信號(hào)si通過內(nèi)部連接線路l3傳輸至多端口模塊203。所述多端口模塊203包括1端口、2端口和3端口，1端口通過內(nèi)部連接線路l3與測(cè)距信號(hào)發(fā)射模塊201相連接，2端口通過內(nèi)部連接線路l4與第一天線204相連接，3端口通過內(nèi)部連接線路l5與第一計(jì)時(shí)模塊202相連接。多端口模塊203將從1端口接收到的測(cè)距信號(hào)si分成兩路，一路從2端口經(jīng)內(nèi)部連接線路l4傳輸至第一天線204，并發(fā)射至基站bs2；一路從3端口經(jīng)內(nèi)部連接線路l5傳輸至第一計(jì)時(shí)模塊202，并觸發(fā)第一計(jì)時(shí)模塊202停止計(jì)時(shí)。

基站bs2的第二計(jì)時(shí)模塊205通過內(nèi)部連接線路l6接收同步信號(hào)syn，并在同步信號(hào)syn的觸發(fā)下開始計(jì)時(shí)?；綽s2的第二天線206接收基站bs1發(fā)射的測(cè)距信號(hào)si，并經(jīng)由內(nèi)部連接線路l7傳輸至第二計(jì)時(shí)模塊205，并觸發(fā)第二計(jì)時(shí)模塊205停止計(jì)時(shí)。

圖2所示實(shí)施例中信號(hào)在內(nèi)部連接線路l1至l7上的傳輸時(shí)間均為已知，可有多種實(shí)現(xiàn)方式，例如，內(nèi)部連接線路l1至l7的參數(shù)均為已知，所述參數(shù)包括內(nèi)部連接線路長(zhǎng)度、信號(hào)傳輸速度，利用上述參數(shù)即可求得信號(hào)在內(nèi)部線路上的傳輸時(shí)間。

要想實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)距，需要準(zhǔn)確知道測(cè)距信號(hào)si的發(fā)射時(shí)刻。在一個(gè)實(shí)施例中，測(cè)距信號(hào)si為超寬帶信號(hào)，相對(duì)應(yīng)的，基站bs1中的測(cè)距信號(hào)發(fā)射模塊201為超寬帶信號(hào)發(fā)射模塊。超寬帶信號(hào)發(fā)射模塊201從被同步信號(hào)syn觸發(fā)，到真正發(fā)射出測(cè)距信號(hào)si需要一個(gè)響應(yīng)時(shí)間δt，而且超寬帶測(cè)距信號(hào)發(fā)射模塊201是利用模擬器件如雪崩二極管產(chǎn)生的超寬帶測(cè)距信號(hào)，其每次發(fā)射測(cè)距信號(hào)si的響應(yīng)時(shí)間δt可能不同，因此，測(cè)距裝置無法獲知超寬帶測(cè)距信號(hào)發(fā)射模塊201發(fā)射測(cè)距信號(hào)si的準(zhǔn)確時(shí)間，且不能通過預(yù)先測(cè)量的響應(yīng)時(shí)間準(zhǔn)確得到真正實(shí)現(xiàn)測(cè)距時(shí)的發(fā)射測(cè)距信號(hào)si的響應(yīng)時(shí)間δt。本實(shí)施例給出的測(cè)距裝置200通過同步信號(hào)syn觸發(fā)測(cè)距信號(hào)發(fā)射模塊201發(fā)射測(cè)距信號(hào)si，并觸發(fā)第一計(jì)時(shí)模塊202開始計(jì)時(shí)，并利用一路測(cè)距信號(hào)si觸發(fā)第一計(jì)時(shí)模塊202停止計(jì)時(shí)。測(cè)距裝置200利用第一計(jì)時(shí)模塊的計(jì)時(shí)時(shí)間以及內(nèi)部連接線路傳輸時(shí)間可以解算出測(cè)距信號(hào)發(fā)射模塊201發(fā)射測(cè)距信號(hào)si的響應(yīng)時(shí)間δt，從而可以準(zhǔn)確得知基站bs1發(fā)射測(cè)距信號(hào)si的發(fā)射時(shí)刻，進(jìn)而用于解算基站bs1和基站bs2間的距離。

圖3給出圖2所示實(shí)施例中基站bs1的一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)300示意圖。圖3所示實(shí)施例給出了圖2所示實(shí)施例中基站bs1中的多端口模塊203的一種實(shí)施方式。如圖3所示，多端口模塊203由環(huán)行器303實(shí)現(xiàn)。所述環(huán)行器303包括1端口、2端口和3端口，1端口連接測(cè)距信號(hào)發(fā)射模塊301，2端口連接第一天線304，3端口連接第一計(jì)時(shí)模塊302。測(cè)距信號(hào)發(fā)射模塊301產(chǎn)生的測(cè)距信號(hào)si，一大部分會(huì)經(jīng)由第一天線304發(fā)射至空間，一小部分會(huì)經(jīng)由3端口泄漏至第一計(jì)時(shí)模塊302。通常，環(huán)行器303的隔離度為20～30db，由于測(cè)距信號(hào)si的發(fā)射功率較大，經(jīng)過20～30db的衰減后仍能觸發(fā)第一計(jì)時(shí)模塊302停止計(jì)時(shí)，從而實(shí)現(xiàn)多端口的功能。

圖4給出圖2所示實(shí)施例中基站bs1的另一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)400示意圖。圖4所示實(shí)施例給出了圖2所示實(shí)施例中基站bs1中的多端口模塊203的一種實(shí)施方式。如圖4所示，多端口模塊203由射頻開關(guān)403實(shí)現(xiàn)。所述射頻開關(guān)403包括1端口、2端口和3端口，1端口連接測(cè)距信號(hào)發(fā)射模塊401，2端口連接第一天線404，3端口連接第一計(jì)時(shí)模塊402。當(dāng)射頻開關(guān)403閉合1端口和2端口時(shí)，測(cè)距信號(hào)發(fā)射模塊401產(chǎn)生的測(cè)距信號(hào)si一大部分會(huì)經(jīng)由第一天線404發(fā)射至空間，一小部分會(huì)經(jīng)由3端口泄漏至第一計(jì)時(shí)模塊402。通常，射頻開關(guān)403的隔離度為40db，由于測(cè)距信號(hào)si的發(fā)射功率較大，經(jīng)過40db的衰減后仍能觸發(fā)第一計(jì)時(shí)模塊402停止計(jì)時(shí)，從而實(shí)現(xiàn)多端口的功能。

在一個(gè)實(shí)施例中，能夠發(fā)射測(cè)距信號(hào)的基站bs1也可用于接收其它基站發(fā)射的測(cè)距信號(hào)。此時(shí)，在利用圖4所示實(shí)施例中的射頻開關(guān)402作為多端口模塊202時(shí)，將射頻開關(guān)402的2端口和3端口相連通。

此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，圖2所示測(cè)距結(jié)構(gòu)200可用于定位系統(tǒng)中，基站bs1和基站bs2可以用于定位。以上的實(shí)施例中只揭示了基站用于測(cè)距的部分結(jié)構(gòu)，而未公開其實(shí)現(xiàn)定位功能時(shí)的相關(guān)結(jié)構(gòu)，但實(shí)現(xiàn)定位功能所需的結(jié)構(gòu)并不是本發(fā)明的重點(diǎn)所在，且本領(lǐng)域中有多種公知的實(shí)現(xiàn)方式，因此，在本發(fā)明中不作詳細(xì)的闡述。

圖5給出依據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的基站間測(cè)距方法500的流程圖。圖6為圖5所示測(cè)距方法500的工作時(shí)序示意圖。下面結(jié)合圖2所示的測(cè)距裝置200詳細(xì)說明圖5所示的基站間測(cè)距方法500中的如下步驟：

步驟501：利用同步信號(hào)syn觸發(fā)基站bs1的測(cè)距信號(hào)發(fā)射模塊201發(fā)射測(cè)距信號(hào)si，觸發(fā)時(shí)刻為tr；利用同步信號(hào)syn觸發(fā)基站bs1的第一計(jì)時(shí)模塊202開始計(jì)時(shí)，觸發(fā)時(shí)刻為tc1。且測(cè)距信號(hào)發(fā)射模塊201從被同步信號(hào)syn觸發(fā)，到發(fā)射測(cè)距信號(hào)si具有響應(yīng)時(shí)間δt。

步驟502：利用同步信號(hào)syn觸發(fā)基站bs2的第二計(jì)時(shí)模塊205開始計(jì)時(shí)，觸發(fā)時(shí)刻為tc2。

步驟501和步驟502中用于觸發(fā)基站bs1和基站bs2的同步信號(hào)可以為相同信號(hào)也可以為不同信號(hào)，只要求其到達(dá)基站bs1和基站bs2時(shí)具有已知的時(shí)序關(guān)系。所述同步信號(hào)可以是由同步控制器產(chǎn)生，并經(jīng)有線線路傳輸?shù)?，可利用有線線路的參數(shù)，例如長(zhǎng)度、類型等，得到同步信號(hào)的有線線路傳輸時(shí)間，進(jìn)而確定同步信號(hào)到達(dá)基站bs1和基站bs2的時(shí)序關(guān)系。

本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)理解，同步信號(hào)到達(dá)基站bs1和基站bs2后，還需分別經(jīng)過基站bs1的內(nèi)部連接線路l1、l2、基站bs2的內(nèi)部連接線路l5才能到達(dá)并觸發(fā)基站bs1的測(cè)距信號(hào)發(fā)射模塊201、基站bs1的第一計(jì)時(shí)模塊202和基站bs2的第二計(jì)時(shí)模塊205。所述內(nèi)部連接線路的參數(shù)已知，可預(yù)先測(cè)得同步信號(hào)的內(nèi)部連接線路傳輸時(shí)間。利用同步信號(hào)到達(dá)基站bs1和基站bs2的時(shí)序以及同步信號(hào)的內(nèi)部連接線路傳輸時(shí)間，可以得到同步信號(hào)觸發(fā)站bs1的測(cè)距信號(hào)發(fā)射模塊201、基站bs1的第一計(jì)時(shí)模塊202和基站bs2的第二計(jì)時(shí)模塊205的觸發(fā)時(shí)刻tr、tc1和tc2。

步驟503：利用測(cè)距信號(hào)si分別觸發(fā)基站bs1的第一計(jì)時(shí)模塊202和基站bs2的第二計(jì)時(shí)模塊205停止計(jì)時(shí)。其中，基站bs1的第一計(jì)時(shí)模塊202從被同步信號(hào)syn觸發(fā)開始計(jì)時(shí)，到被測(cè)距信號(hào)si觸發(fā)停止計(jì)時(shí)的時(shí)間間隔為t1，基站bs2的第二計(jì)時(shí)模塊205從被同步信號(hào)syn觸發(fā)開始計(jì)時(shí)，到被測(cè)距信號(hào)si觸發(fā)停止計(jì)時(shí)的時(shí)間間隔為t2。

其中，基站bs1的測(cè)距信號(hào)發(fā)射模塊201產(chǎn)生的測(cè)距信號(hào)si經(jīng)內(nèi)部連接線路l3傳送至多端口模塊203，并經(jīng)多端口模塊203分成兩路，一路經(jīng)基站bs1的內(nèi)部連接線路l5傳輸至第一計(jì)時(shí)模塊202，以觸發(fā)計(jì)第一時(shí)模塊202停止計(jì)時(shí)；一路經(jīng)基站bs1的內(nèi)部連接線路l4傳輸至第一天線204，以由第一天線204輻射至空間，并被基站bs2的第二天線206接收，再經(jīng)基站bs2的內(nèi)部連接線路傳輸至基站bs2的第二計(jì)時(shí)模塊205，以觸發(fā)第二計(jì)時(shí)模塊205停止計(jì)時(shí)。測(cè)距信號(hào)si經(jīng)由基站bs1的內(nèi)部連接線路l3和l5傳輸至第一計(jì)時(shí)模塊202的線路傳輸時(shí)間記為trc，測(cè)距信號(hào)si經(jīng)由基站bs1的內(nèi)部連接線路l3和l4傳輸至第一天線204的線路傳輸時(shí)間記為tra；測(cè)距信號(hào)si經(jīng)由基站bs1的第一天線204傳播至基站bs2的第二天線206的空間傳播時(shí)間記為td；測(cè)距信號(hào)si經(jīng)由基站bs2的第二天線206經(jīng)基站bs2的內(nèi)部連接線路l7傳輸至第二計(jì)時(shí)模塊205的線路傳輸時(shí)間記為tac。其中，線路傳輸時(shí)間trc、tra和tac都可根據(jù)內(nèi)部連接線路的參數(shù)預(yù)先測(cè)得，即為已知。

步驟504：利用基站bs1的第一計(jì)時(shí)模塊202從被同步信號(hào)syn觸發(fā)開始計(jì)時(shí)到被測(cè)距信號(hào)si觸發(fā)停止計(jì)時(shí)的時(shí)間間隔t1、基站bs2的第二計(jì)時(shí)模塊205從被同步信號(hào)syn觸發(fā)開始計(jì)時(shí)到被測(cè)距信號(hào)si觸發(fā)停止計(jì)時(shí)的時(shí)間間隔t2獲得基站bs1所在位置和基站bs2所在位置之間距離d12。在一個(gè)實(shí)施例中，所述距離d12可以理解為，基站bs1的第一天線204到基站bs2的第二天線206間的距離。

其中，測(cè)距方法500還可以包括，利用同步信號(hào)觸發(fā)基站bs1的測(cè)距信號(hào)發(fā)射模塊201、基站bs1的第一計(jì)時(shí)模塊202和基站bs2的第二計(jì)時(shí)模塊205的觸發(fā)時(shí)刻tr、tc1和tc2，以及線路傳輸時(shí)間trc、tra和tac來計(jì)算基站bs1所在位置和基站bs2所在位置之間距離d12。所述距離d12可由式(1)表示。

d12＝[t2-(tr-tc2)-δt-tra-tac]·c(1)

其中，c為測(cè)距信號(hào)si在空間中傳播的速度，δt為測(cè)距信號(hào)發(fā)射模塊201發(fā)射測(cè)距信號(hào)si的響應(yīng)時(shí)間，δt可由式(2)表示。

δt＝t1-trc-(tr-tc1)(2)

則基站bs1所在位置和基站bs2所在位置之間距離d12可表示為式(3)。

d12＝[t2-t1+trc-tra-tac-(tc1-tc2)]·c(3)

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在本實(shí)施例中，為了精確計(jì)算基站間的距離，充分考慮了信號(hào)在基站內(nèi)部連接線路上傳輸?shù)木€路傳輸時(shí)間，在其它實(shí)施例中，為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)復(fù)雜度，當(dāng)內(nèi)部連接線路傳輸時(shí)間遠(yuǎn)小于信號(hào)在基站間的空間傳播時(shí)間時(shí)，也可忽略部分或全部基站內(nèi)部連接線路傳輸時(shí)間。

圖7給出依據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的定位系統(tǒng)700的示意圖。如圖7所示，定位系統(tǒng)700示例性地包括基站bs1、基站bs2、基站bs3以及待定位裝置ms。在一個(gè)實(shí)施例中，所述基站bs1、基站bs2和基站bs3可以是地理上固定的，待定位裝置ms是可移動(dòng)的。定位系統(tǒng)700還可以包括同步控制器sc，以實(shí)現(xiàn)基站bs1、基站bs2、基站bs3的同步。在一個(gè)實(shí)施例中，同步控制器sc分別通過有線線路lin1、lin2和lin3連接基站bs1、基站bs2以及基站bs3，以向基站bs1、基站bs2和基站bs3傳輸同步信號(hào)syn。

定位系統(tǒng)700在工作中包含兩個(gè)模式，即測(cè)距模式和定位模式。當(dāng)定位系統(tǒng)700工作在測(cè)距模式時(shí)，通過在基站間相互收發(fā)測(cè)距信號(hào)si，以獲得任意兩個(gè)基站間的距離信息。所述測(cè)距信號(hào)si為測(cè)距信號(hào)的功能性統(tǒng)稱，其可代表不同基站間收發(fā)的不同測(cè)距信號(hào)。其中，每?jī)蓚€(gè)基站間的測(cè)距可利用圖1至圖6所示的任一實(shí)施例實(shí)現(xiàn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，圖7所示定位系統(tǒng)700可包括和引用圖1至圖6所示實(shí)施例的內(nèi)容，而不會(huì)違背本發(fā)明的精神。在圖7所示實(shí)施例中，定位系統(tǒng)700包含三個(gè)基站，為了在每?jī)蓚€(gè)基站間實(shí)現(xiàn)測(cè)距功能，則定位系統(tǒng)700中的每個(gè)基站均包含天線和計(jì)時(shí)模塊，且定位系統(tǒng)700至少包含兩個(gè)均具有測(cè)距信號(hào)發(fā)射模塊和多端口模塊的基站。

當(dāng)定位系統(tǒng)700處于定位模式時(shí)，待定位裝置ms與基站bs1、基站bs2和基站bs3之間傳播定位信號(hào)sp，所述測(cè)距信號(hào)sp為定位信號(hào)的功能性統(tǒng)稱，其中可包括一個(gè)定位信號(hào)或多個(gè)相同或不同的定位信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，定位信號(hào)sp由待定位裝置ms發(fā)射至各基站，定位系統(tǒng)700通過定位信號(hào)sp到達(dá)各定位基站的時(shí)間信息解算待定位裝置ms的位置信息。其中，定位算法可以采用tdoa(timeofarrival，到達(dá)時(shí)間差)算法，此定位算法為本領(lǐng)域公知技術(shù)，在這里不加贅述。

定位系統(tǒng)700的測(cè)距模式和定位模式可以同時(shí)進(jìn)行也可以分時(shí)進(jìn)行。在一個(gè)實(shí)施例中，定位系統(tǒng)700的測(cè)距模式和定位模式分時(shí)進(jìn)行，即定位系統(tǒng)700分別為測(cè)距模式和定位模式分配預(yù)設(shè)的不同時(shí)間段。在一個(gè)實(shí)施例中，定位系統(tǒng)700先工作于測(cè)距模式，再工作于定位模式，并將測(cè)得的各基站間的距離用于解算待定位裝置ms的位置信息中。此時(shí)，測(cè)距信號(hào)si和定位信號(hào)sp在不同的時(shí)間段內(nèi)提供至各基站，因而各基站可以通過所處時(shí)段是屬于測(cè)距模式還是定位模式對(duì)收到的信號(hào)是測(cè)距信號(hào)si還是定位信號(hào)sp加以區(qū)分。在這種分時(shí)工作狀態(tài)下，測(cè)距信號(hào)si和定位信號(hào)sp可以為相同的信號(hào)形式，而無需對(duì)信號(hào)本身添加區(qū)分信息。在一個(gè)實(shí)施例中，測(cè)距信號(hào)si和定位信號(hào)sp為相同頻段的超寬帶信號(hào)。在分時(shí)工作的定位系統(tǒng)700中，無論是待定位裝置ms發(fā)射定位信號(hào)sp，基站接收定位信號(hào)sp；還是基站發(fā)射定位信號(hào)sp，待定位裝置ms接收定位信號(hào)sp，都不會(huì)影響定位系統(tǒng)700對(duì)定位信號(hào)sp和測(cè)距信號(hào)si的區(qū)分。

在一個(gè)實(shí)施例中，定位系統(tǒng)700的測(cè)距模式和定位模式同時(shí)進(jìn)行，此時(shí)，可以對(duì)定位信號(hào)sp和測(cè)距信號(hào)si信號(hào)本身增加可區(qū)別的信息。在一個(gè)實(shí)施例中，定位系統(tǒng)700為定位信號(hào)sp和測(cè)距信號(hào)si分配不同的頻段，例如，定位信號(hào)sp為3g-6g的超寬帶信號(hào)，測(cè)距信號(hào)si為7g-10g的超寬帶信號(hào)，又例如，定位信號(hào)sp為7g-10g的超寬帶信號(hào)，測(cè)距信號(hào)si為3g-6g的超寬帶信號(hào)。此時(shí)，需要為基站和待定位裝置ms配置相應(yīng)的發(fā)射通路和/或接收通路。在另一個(gè)實(shí)施例中，定位系統(tǒng)700通過調(diào)制的方式為定位信號(hào)sp和測(cè)距信號(hào)si添加身份信息，所述調(diào)制方式可以為脈沖位置調(diào)制。此時(shí)，需要為基站和待定位裝置ms配置相應(yīng)的調(diào)制電路和/或解調(diào)電路。

在一個(gè)實(shí)施例中，為了提高測(cè)距的準(zhǔn)確度，可以采用每?jī)蓚€(gè)基站間多次收發(fā)測(cè)距信號(hào)，從而平均多次測(cè)量的測(cè)距信號(hào)飛行時(shí)間的方式來實(shí)現(xiàn)。例如，可以讓定位系統(tǒng)700中的每個(gè)基站都具有收發(fā)測(cè)距信號(hào)的功能，基站bs1先向基站bs2和基站bs3發(fā)射測(cè)距信號(hào)；然后，基站bs2向基站bs1和基站bs3發(fā)射測(cè)距信號(hào)；再然后，基站bs3再向基站bs1和基站bs2發(fā)射測(cè)距信號(hào)。按照上述方式，每?jī)蓚€(gè)基站間都進(jìn)行了兩次測(cè)距信號(hào)的傳輸，進(jìn)而通過取平均的方式，提高測(cè)距精度。

圖8給出依據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的坐標(biāo)系建立方法800的示意圖。圖8所示實(shí)施例的坐標(biāo)系建立方法800可用于圖7所示的定位系統(tǒng)700中。圖8所示實(shí)施例示例性地包括基站bs1、基站bs2、基站bs3以及待定位裝置ms，所述基站bs1、基站bs2、基站bs3是地理上固定的，待定位裝置ms是可移動(dòng)的。上述基站以及待定位裝置ms構(gòu)成定位系統(tǒng)，所述定位系統(tǒng)還可以包括同步控制器，以同步各基站。定位系統(tǒng)在經(jīng)過測(cè)距模式后，測(cè)得每?jī)蓚€(gè)基站間的距離，基站bs1與bs2間的距離用a表示，基站bs1與bs3間的距離用b表示，基站bs2與bs3間的距離用c表示。此時(shí)基站bs1、基站bs2、基站bs3相對(duì)于彼此的位置即為可知，因此，可以以某一與基站位置相關(guān)的參考點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)o，建立坐標(biāo)系xoy，而基站bs1、基站bs2、基站bs3在坐標(biāo)系中的相對(duì)位置是已知的。圖8所示實(shí)施例示例性地以基站bs1為坐標(biāo)原點(diǎn)o，以基站bs1與基站bs3的連線方向作為x軸，得到了坐標(biāo)系xoy。此時(shí)，基站bs1在坐標(biāo)系xoy中的坐標(biāo)為(0,0)，基站bs3在坐標(biāo)系xoy中的坐標(biāo)為(b,0)，基站bs2在坐標(biāo)系xoy中的坐標(biāo)為

定位系統(tǒng)在對(duì)待定位裝置ms進(jìn)行定位時(shí)，需要利用基站bs1、基站bs2、基站bs3在坐標(biāo)系xoy中的坐標(biāo)，從而得到待定位裝置ms在坐標(biāo)系xoy中的坐標(biāo)。當(dāng)定位系統(tǒng)位于某一特定環(huán)境中時(shí)，例如定位系統(tǒng)處于室內(nèi)環(huán)境中，若欲以室內(nèi)環(huán)境中的某一特定參考點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)o'，建立坐標(biāo)系x'o'y'，并確定待定位裝置ms在坐標(biāo)系x'o'y'中的坐標(biāo)，則需要將坐標(biāo)系xoy，映射到坐標(biāo)系x'o'y'中。

本實(shí)施例示例性地給出一種坐標(biāo)系映射方法，圖8所示實(shí)施例中的定位系統(tǒng)處于室內(nèi)環(huán)境，圖8中的斜線部分為室內(nèi)墻壁的截面，且所述室內(nèi)墻壁為相互垂直的筆直墻壁。為了便于將坐標(biāo)系xoy映射到坐標(biāo)系x'o'y'中，可以在布設(shè)基站的過程中，參考室內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施。在圖8所示實(shí)施例中，將基站bs1和基站bs3布設(shè)在室內(nèi)墻壁上，則坐標(biāo)系xoy中的x軸與坐標(biāo)系x'o'y'中的x'軸平行，且坐標(biāo)系xoy中的y軸與坐標(biāo)系x'o'y'中的y'軸平行。若忽略基站本身形狀的影響，可以近似等效兩個(gè)坐標(biāo)系重合，若基站本身形狀不能忽略，則需預(yù)先測(cè)量出基站的形狀尺寸，并將其運(yùn)用到坐標(biāo)系的映射中去。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在坐標(biāo)系映射過程中，不局限于以墻壁為參考，還可以以環(huán)境中任何一固定的物理標(biāo)稱作為參考，選擇何種標(biāo)定物作為參考，由想要將待定位裝置ms映射到哪一參考坐標(biāo)系中決定。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在圖8所示實(shí)施例中建立的是平面二維坐標(biāo)系，則認(rèn)為三個(gè)基站處于相同的水平高度。在其它實(shí)施例中，若欲建立空間三維坐標(biāo)系，則需要引入另一基站，并測(cè)得所述基站與基站bs1、基站bs2和基站bs3間的距離，從而在一個(gè)空間三維坐標(biāo)系中，唯一確定各基站相對(duì)彼此的位置。

采用所述利用基站間收發(fā)測(cè)距信號(hào)測(cè)量基站間距離，并利用基站間距離建立坐標(biāo)系的方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中采用借助全站儀、激光測(cè)距儀等測(cè)量?jī)x器進(jìn)行人工測(cè)量的方式建立坐標(biāo)系時(shí)，人力成本巨大、受限于基站的布設(shè)環(huán)境以及由于儀器的測(cè)量誤差、人為誤差等影響，造成的精度較差的問題。

如以上所提到的，雖然已經(jīng)說明和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可進(jìn)行許多改變。由此，本發(fā)明的范圍不由優(yōu)選實(shí)施例的公開所限制。而是，應(yīng)當(dāng)完全參考隨后的權(quán)利要求來確定本發(fā)明。