CN101210965A - 无线测距的方法、无线测距和定位的方法、设备及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了无线测距的方法、无线测距和定位的方法、设备及系统。其中，所述无线测距的方法包括步骤：固定节点根据第一调制信号进行线性调频，生成载波频率为第一频率的查询信号，将所述查询信号发送给定位终端；定位终端根据接收到的所述查询信号向固定节点返回定位响应信号，所述定位响应信号是通过将所述查询信号的载波频率搬移到第二频率生成的；固定节点根据所述查询信号和接收到的所述定位响应信号，计算所述查询信号在固定节点和定位终端之间的传播时间，并根据所述传播时间计算其与定位终端之间的距离。按照本发明提供的方法、设备及系统，无线测距和定位过程中不易受无线信道环境的影响，从而可以实现更准确的测距和定位。

Description

无线测距的方法、无线测距和定位的方法、设备及系统

技术领域

本发明涉及测距技术领域，具体涉及一种无线测距的方法、无线测距和定位的方法、设备及系统。

背景技术

无线定位系统可以通过无线信号对人员和物体的位置进行检测。目前，随着社会发展，基于位置的信息服务和控制应用的需求越来越多，无线定位技术的研究也得到了更多的关注。现有的无线定位技术可以分为卫星定位技术和地面定位技术两大类。

卫星定位技术由于其接收机成本较高，且由于卫星信号强度弱，在遮挡条件下信号将会进一步衰减，对接收机灵敏度要求高，因此不适合在室内环境下使用。

地面定位技术利用地面上的无线电波实现定位。地面定位系统一般由定位终端、固定节点，有的系统还包括定位中心。与非基于距离的(range-free)地面定位技术相比，基于距离的(range-based)地面定位技术精度较高，因此应用比较广泛。基于距离的定位首先需要获得定位终端和固定节点之间距离值，然后根据定位终端与多个固定节点的距离值计算该移动节点在定位空间中的坐标位置。和卫星定位系统相比，地面定位系统中定位终端和固定节点之间的传输距离较近，无线信号功率较强，更适合在室内环境下使用。

现有技术中，基于地面定位技术的无线定位系统的典型结构如图1所示，该系统的测距方法是基于接受信号强度指示(RSSI，Received Signal StrengthIndicator)。如图1所示，该系统包括：

定位终端：用于发射无线信号，所述无线信号可以是蜂窝式通信系统(如GSM、CDMA系统)信号、无线局域网(如Wi-Fi，ZigBee)信号，也可以是模拟信号；

固定节点：用于接收定位终端发送的无线信号，根据该信号的强度利用测距算法计算定位终端到固定节点的距离，并将得到的计算结果发送给定位中心；

定位中心：用于根据从多个固定节点获得的测距值，利用定位算法对终端进行位置定位。常用的基于距离值的定位算法有三边测量(trilateration)、三角测量(triangulation)或最大似然估计(multilateration)等。

上述方案中，固定节点对于定位终端的测距计算是基于RSSI信号的，RSSI信号的强度与定位终端和固定节点之间的距离直接相关，距离越近，RSSI信号越强，距离越远，RSSI信号越弱。每个固定节点在接收到定位终端的RSSI信号后，计算其与定位终端之间的距离值，然后将距离参数发送给定位中心，定位中心利用地位算法计算定位终端的位置坐标，实现定位。

上述方案的一个重要缺点是RSSI信号容易受到周围环境的影响，墙体、家具以及人体等对于无线信号的衰减系数都不相同，甚至周围环境的变化(例如，在运动环境中信道产生的快速时间选择性衰落)也会造成RSSI信号的波动，这都会对基于RSSI信号进行测距和定位的精度造成影响，限制了该技术在人员相对密集、人员走动频繁的环境下的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无线测距的方法、无线测距和定位的方法、设备及系统，使得无线测距和定位不易受无线信道环境的影响，实现更为准确的测距和定位。

为解决上述技术问题，本发明提供方案如下：

一种无线测距的方法，固定节点和定位终端之间通过无线方式通信，包括以下步骤：

固定节点根据第一调制信号进行线性调频，生成载波频率为第一频率的查询信号，将所述查询信号发送给定位终端；

定位终端根据接收到的所述查询信号向固定节点返回定位响应信号，所述定位响应信号是通过将所述查询信号的载波频率搬移到第二频率生成的；

固定节点根据所述查询信号和接收到的所述定位响应信号，计算所述查询信号在固定节点和定位终端之间的传播时间，并根据所述传播时间计算其与定位终端之间的距离。

本发明所述的方法，其中，所述计算所述查询信号在固定节点和定位终端之间的传播时间包括：

对所述定位响应信号进行解调，得到响应调制信号；

将所述第一调制信号和所述响应调制信号进行比较，得到两信号之间的差值信号；

对所述差值信号进行包络检测，得到所述差值信号的峰值d_peak；

根据Δt＝d_peak/(2k_f·α)-τ，计算所述查询信号在固定节点和定位终端之间的传播时间，其中，k_f表示所述查询信号的调频斜率，α表示所述第一调制信号幅度变化和所述查询信号频率变化之间的比例关系，τ表示所述固定节点对所述查询信号进行发送处理、对所述定位响应信号进行接收处理，和所述定位终端对所述查询信号进行接收处理、对所述定位响应信号进行发送处理的信号处理时延。

本发明所述的方法，其中，所述计算所述查询信号在固定节点和定位终端之间的传播时间包括：

将所述定位响应信号的载波频率搬移到第一频率，得到对比信号；

比较所述查询信号和对比信号的频率差值，得到两信号之间的差频信号，并获取所述差频信号的峰值Δf_peak；

根据Δt＝Δf_peak/2k_f-τ，计算所述查询信号在固定节点和定位终端之间的传播时间，其中，k_f表示所述查询信号的调频斜率，τ表示所述固定节点对所述查询信号进行发送处理、对所述定位响应信号进行接收处理，和所述定位终端对所述查询信号进行接收处理、对所述定位响应信号进行发送处理的信号处理时延。

本发明所述的方法，其中，所述第一调制信号为锯齿波或三角波信号。

本发明还提供了一种无线测距和定位的方法，包括测距步骤和定位步骤，

所述测距步骤包括：

固定节点根据第一调制信号进行线性调频，生成载波频率为第一频率的查询信号，将所述查询信号发送给定位终端；

定位终端根据接收到的所述查询信号向固定节点返回定位响应信号，所述定位响应信号是通过将所述查询信号的载波频率搬移到第二频率生成的；

固定节点根据所述查询信号和接收到的所述定位响应信号，计算所述查询信号在固定节点和定位终端之间的传播时间，并根据所述传播时间计算其与定位终端之间的距离。

本发明所述无线测距和定位的方法，其中，所述定位步骤包括：

固定节点将计算得到的其与定位终端之间的距离发送给定位中心；

定位中心根据接收到的多个固定节点对于同一个定位终端进行测距计算的结果和预先存储的固定节点的位置坐标，利用定位算法计算得到该定位终端的位置坐标。

相应的，本发明还提供了一种固定节点，包括：

查询信号生成单元，用于根据第一调制信号进行线性调频，生成载波频率为第一频率的查询信号；

查询信号发送单元，用于将所述查询信号发送出去；

响应信号接收单元，用于接收定位终端发送的定位响应信号，所述定位响应信号是定位终端通过将其接收到的查询信号的载波频率搬移到第二频率生成的；

测距单元，用于根据所述查询信号和接收到的所述定位响应信号，计算所述查询信号在固定节点和定位终端之间的传播时间，并根据所述传播时间计算其与定位终端之间的距离。

本发明所述的固定节点，其中，所述测距单元还包括时间计算单元，

所述时间计算单元，用于对所述定位响应信号进行解调，得到响应调制信号；将所述第一调制信号和所述响应调制信号进行比较，得到两信号之间的差值信号；对所述差值信号进行包络检测，得到所述差值信号的峰值d_peak；根据Δt＝d_peak/(2k_f·α)-τ，计算所述查询信号在固定节点和定位终端之间的传播时间，其中，k_f表示所述查询信号的调频斜率，α表示所述第一调制信号幅度变化和所述查询信号频率变化之间的比例关系，τ表示所述固定节点对所述查询信号进行发送处理、对所述定位响应信号进行接收处理，和所述定位终端对所述查询信号进行接收处理、对所述定位响应信号进行发送处理的信号处理时延。

本发明所述的固定节点，其中，所述测距单元，所述测距单元还包括时间计算单元，

所述时间计算单元，用于将所述定位响应信号的载波频率搬移到第一频率，得到对比信号；比较所述查询信号和对比信号的频率差值，得到两信号之间的差频信号，并获取所述差频信号的峰值Δf_peak；根据Δt＝Δf_peak/2k_f-τ，计算所述查询信号在固定节点和定位终端之间的传播时间，其中，k_f表示所述查询信号的调频斜率，τ表示所述固定节点对所述查询信号进行发送处理、对所述定位响应信号进行接收处理，和所述定位终端对所述查询信号进行接收处理、对所述定位响应信号进行发送处理的信号处理时延。

本发明所述的固定节点，其中，还包括：

距离信息发送单元，用于将测距单元得到的固定节点与定位终端之间的距离发送给定位中心。

相应的，本发明还提供了一种定位终端，包括：

查询信号接收单元，用于接收固定节点发送的查询信号；

响应信号发送单元，用于根据接收到的所述查询信号向固定节点返回定位响应信号，所述定位响应信号是通过将所述查询信号的载波频率搬移到第二频率生成的。

相应的，本发明还提供了一种无线测距和定位的系统，包括定位中心、和以无线方式相互通信的固定节点和定位终端，其中，

所述固定节点包括：

查询信号生成单元，用于根据第一调制信号进行线性调频，生成载波频率为第一频率的查询信号；

查询信号发送单元，用于将所述查询信号发送出去；

响应信号接收单元，用于接收定位终端发送的定位响应信号，所述定位响应信号是定位终端通过将其接收到的查询信号的载波频率搬移到第二频率生成的；

测距单元，用于根据所述查询信号和接收到的所述定位响应信号，计算所述查询信号在固定节点和定位终端之间的传播时间，并根据所述传播时间计算其与定位终端之间的距离；

距离信息发送单元，用于将测距单元得到的固定节点与定位终端之间的距离发送给定位中心；

所述定位终端包括：

查询信号接收单元，用于接收固定节点发送的查询信号；

响应信号发送单元，用于根据接收到的所述查询信号向固定节点返回定位响应信号，所述定位响应信号是通过将所述查询信号的载波频率搬移到第二频率生成的。

从以上所述可以看出，本发明提供的无线测距的方法、无线测距和定位的方法、设备及系统，通过将传播时间作为距离测量的依据，与现有技术的基于信号强度的测距方法相比，不易受无线信道环境的影响，其稳定性更高，测量精度更好；本发明实施例中，还通过移频将固定节点发送的查询信号和定位终端发送的定位响应信号区分开，更有利于固定节点检测定位响应信号，避免查询信号和定位响应信号之间的干扰。

附图说明

图1为现有技术的基于地面定位技术的无线定位系统的结构示意图；

图2为本发明第一实施例中无线测距和定位的方法的流程图；

图3为本发明第一实施例中生成查询信号的过程的示意图；

图4为本发明第一实施例中查询信号和定位响应信号的功率谱密度的示意图；

图5为本发明第一实施例中定位响应信号的解调示意图；

图6为本发明第一实施例中差值信号的示意图；

图7为本发明第一实施例的无线测距和定位的系统的架构示意图。

具体实施方式

本发明针对现有基于RSSI的无线测距和定位技术易受无线信道环境影响的缺点，提供一种新的无线测距和定位方法、设备及系统，不使用RSSI信号作为无线测距和定位的参考信号，因而不易受无线信道环境的影响，从而可以实现更准确的测距和定位。以下结合附图通过具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明实施例所述无线测距和定位系统，从功能上，该系统包含测量、定位和控制三个组成部分。其中，测量部分用于无线测距信号的发送、接收，实现定位终端与固定节点之间距离的测量；控制部分用于通过无线网络实现对定位终端与固定节点的通信控制，保证测量部分的正常运行；定位部分执行定位算法实现对终端的定位，获得终端的位置信息。

从硬件结构上，本发明实施例所述无线测距和定位系统和目前一些地面定位系统的架构相类似，可以包括固定节点、定位终端和定位中心。

固定节点安装在需要实现定位服务的空间区域内，前端以无线方式和定位终端通信，后端以有线或者无线方式和定位中心通信。从测量功能上，固定节点向定位终端发送查询信号，并接收定位终端返回的定位响应信号，通过对查询信号和定位响应信号的联合处理获得距离测量值。从控制功能上，固定节点中配置无线数字通信芯片，在网络的控制下完成查询信号发送、定位响应信号接收、距离值计算和上报等操作。

定位终端可以在需要实现定位服务的空间区域内移动，以无线方式和固定节点通信。从测量功能上，定位终端接收来自固定节点的查询信号，并将查询信号处理成定位响应信号后返回给定位终端。从控制功能上，定位终端中也配置有无线数字通信芯片，在网络的控制下完成测量信号的处理和返回操作。

定位中心通过有线或者无线方式和固定节点通信。从定位功能上，定位中心实现位置计算功能，根据其上配置的定位算法利用若干固定节点发送来的距离测量值计算终端位置信息。从控制功能上，定位中心管理无线网络，实现对定位终端的身份识别，并负责无线网络中定位终端和固定节点之间的通信调度，保证测量功能的实现。

<第一实施例>

基于位置的定位系统的定位功能是通过距离测量和定位计算两个部分实现的，定位计算建立在多个固定节点对定位终端的距离测量的基础上。本实施例中无线测距和定位的方法的具体步骤如图2所示，包括：

步骤21，固定节点根据第一调制信号m(t)进行线性调频产生查询信号c(t)，并通过无线方式将所述查询信号发送给定位终端。

这里，如图3所示，所述第一调制信号m(t)可以是锯齿波或者三角波信号，通过调频FM调制器对载波频率为f₁的载波进行调制，产生线性调频信号的查询信号c(t)，该查询信号的载波频率为f₁。

步骤22，定位终端在接收到固定节点发送的查询信号c(t)后，通过将c(t)搬移到另一频率f₂，生成定位响应信号r(t)，并将其发送给固定节点。

参照图4，示出了查询信号c(t)和定位响应信号r(t)的功率谱密度PSD，可以看出查询信号c(t)的载波频率为f₁，而定位响应信号r(t)的载波频率为f₂。

步骤23，固定节点在接收到定位终端返回的定位响应信号r(t)后，对其进行解调，得到响应调制信号m’(t)。

参照图5，通过FM解调器，对r(t)进行解调，可以获取响应调制信号m’(t)，m’(t)也是一三角波或锯齿波信号。

步骤24，固定节点对本地的第一调制信号m(t)和响应调制信号m’(t)进行比较，得到两信号之间的差值信号d(t)；然后，对d(t)进行包络检测得到d(t)的峰值d_peak，并通过已知的查询信号c(t)的调频斜率k_f参数，计算查询信号在固定节点和定位终端之间的传播时间参数Δt＝d_peak/(2k_f·α)-τ，其中，α为幅度因数，用来表示第一调制信号幅度变化与查询信号频率变化的比例关系，τ表示所述固定节点对所述查询信号进行发送处理、对所述定位响应信号进行接收处理，和所述定位终端对所述查询信号进行接收处理、对所述定位响应信号进行发送处理的信号处理时延；进而计算得到固定节点和定位终端之间的距离值R＝c·Δt，其中c为光速，并将R的计算结果发送给定位中心。

其中，参照图6所示，左侧实线波形为m’(t)，虚线所示波形为m(t)，通过相减，得到差值信号d(t)，进而根据对d(t)进行包络检测得到d(t)的峰值d_peak。

步骤25，定位中心接收到多个固定节点发送的对于同一个定位终端进行测距的计算结果后，根据预先存储的这些固定节点的位置坐标，利用定位算法计算得到该定位终端的位置坐标。

本发明第一实施例的无线测距和定位的系统，如图7所示，包括定位中心、和以无线方式相互通信的固定节点和定位终端。

其中，所述固定节点，用于根据第一调制信号进行线性调频，生成载波频率为第一频率的查询信号，将所述查询信号发送给定位终端；根据定位终端返回的定位响应信号进行测距计算，得到其与定位终端之间的距离，并将所得到的距离发送给定位中心。

所述定位终端，用于根据接收到的所述查询信号向固定节点返回定位响应信号，所述定位响应信号是通过将所述查询信号的载波频率搬移到第二频率生成的。

定位中心，用于根据接收到的多个固定节点对于同一个定位终端进行测距计算的结果和预先存储的固定节点的位置坐标，利用定位算法计算得到该定位终端的位置坐标。

如图7所示，具体的，所述固定节点，可以包括以下单元：

查询信号生成单元，用于根据第一调制信号进行线性调频，生成载波频率为第一频率的查询信号，所述第一调制信号为锯齿波或三角波信号；

查询信号发送单元，用于将所述查询信号发送出去；

响应信号接收单元，用于接收定位终端发送的定位响应信号，所述定位响应信号是定位终端通过将其接收到的查询信号的载波频率搬移到第二频率生成的；

测距单元，用于根据所述查询信号和接收到的所述定位响应信号，计算所述查询信号在固定节点和定位终端之间的传播时间，并根据所述传播时间计算其与定位终端之间的距离；

距离信息发送单元，用于将测距单元得到的固定节点与定位终端之间的距离发送给定位中心。

其中，所述测距单元，还可以进一步包括有时间计算单元，所述时间计算单元，用于对所述定位响应信号进行解调，得到响应调制信号；将所述第一调制信号和所述响应调制信号进行比较，得到两信号之间的差值信号；对所述差值信号进行包络检测，得到所述差值信号的峰值d_peak；根据Δt＝d_peak/(2k_f·α)-τ，计算所述查询信号在固定节点和定位终端之间的传播时间，其中，k_f表示所述查询信号的调频斜率，α表示所述第一调制信号幅度变化和所述查询信号频率变化之间的比例关系，τ表示所述固定节点对所述查询信号进行发送处理、对所述定位响应信号进行接收处理，和所述定位终端对所述查询信号进行接收处理、对所述定位响应信号进行发送处理的信号处理时延。

具体的，所述定位终端，可以包括以下单元：

查询信号接收单元，用于接收固定节点发送的查询信号；

响应信号发送单元，用于根据接收到的所述查询信号向固定节点返回定位响应信号，所述定位响应信号是通过将所述查询信号的载波频率搬移到第二频率生成的。

<第二实施例>

本发明第二实施例中，无线测距和定位的方法包括以下步骤：

步骤31，固定节点产生一经过锯齿波或者三角波信号m(t)调频的查询信号(即线性调频信号)c(t)，并将其发送给定位终端，所述查询信号的载波频率为f₁；

步骤32，定位终端在接收到固定节点发送的查询信号c(t)后，将该载波信号搬移到另一频率f₂，生成定位响应信号r(t)，并将其发送给固定节点；

步骤33，固定节点在接收到定位响应信号r(t)以后，将其从频率f₂搬移到和查询信号c(t)相同的频率f₁，得到对比信号c’(t)；然后固定节点比较c(t)和c’(t)的频率差值，得到两信号之间的差频信号Δf(t)，进而可以得到Δf(t)的峰值Δf_peak；通过已知的线性调频信号的调频斜率k_f参数，计算查询信号在固定节点和定位终端之间的传播时间：Δt＝Δf_peak/2k_f-τ，τ表示所述固定节点对所述查询信号进行发送处理、对所述定位响应信号进行接收处理，和所述定位终端对所述查询信号进行接收处理、对所述定位响应信号进行发送处理的信号处理时延；进而计算得到固定节点和定位终端之间的距离值R＝c·Δt，其中c为光速；

步骤34，定位中心接收到多个固定节点发送的对于同一个定位终端进行测距的计算结果R后，根据预先存储的这些固定节点的位置坐标，利用定位算法计算得到该定位终端的位置坐标。

本发明第二实施例的无线测距和定位的系统，与第一实施例相类似，包括定位中心、和以无线方式相互通信的固定节点和定位终端。

其中，所述固定节点，用于根据第一调制信号进行线性调频，生成载波频率为第一频率的查询信号，将所述查询信号发送给定位终端；根据定位终端返回的定位响应信号进行测距计算，得到其与定位终端之间的距离，并将所得到的距离发送给定位中心；

所述定位终端，用于根据接收到的所述查询信号向固定节点返回定位响应信号，所述定位响应信号是通过将所述查询信号的载波频率搬移到第二频率生成的；

定位中心，用于根据接收到的多个固定节点对于同一个定位终端进行测距计算的结果和预先存储的固定节点的位置坐标，利用定位算法计算得到该定位终端的位置坐标。

本实施例中，所述测距单元中的时间计算单元，用于将所述定位响应信号的载波频率搬移到第一频率，得到对比信号；比较所述查询信号和对比信号的频率差值，得到两信号之间的差频信号，并获取所述差频信号的峰值Δf_peak；根据Δt＝Δf_peak/2k_f-τ，计算所述查询信号在固定节点和定位终端之间的传播时间，其中，k_f表示所述查询信号的调频斜率，τ表示所述固定节点对所述查询信号进行发送处理、对所述定位响应信号进行接收处理，和所述定位终端对所述查询信号进行接收处理、对所述定位响应信号进行发送处理的信号处理时延。

以上通过两个实施例分别说明了本发明的无线测距和定位的方法、设备及系统，可以看出：

本发明实施例中，将传播时间作为距离测量的依据，与现有技术的基于信号强度的测距方法相比，本发明的稳定性更高，测量精度更好；

本发明实施例中，通过移频将固定节点发送的查询信号和定位终端发送的定位响应信号区分开，更有利于固定节点检测定位响应信号，避免查询信号和定位响应信号之间的干扰；

此外，固定节点可以使用灵活的算法进行测距计算，定位中心可以采用灵活的算法进行定位计算；

另外，本发明实施例中，还可以通过改变线性调频信号的调频斜率灵活地调节距离测量的精度和范围，例如，减小调频斜率，可以增加距离测量的范围，而增加调频斜率，可以提高距离测量的精度。

本发明实施例所述的无线测距的方法、无线测距和定位的方法、设备及系统，并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明之领域，对于熟悉本领域的人员而言可容易地实现另外的优点和进行修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (12)

1.一种无线测距的方法，固定节点和定位终端之间通过无线方式通信，其特征在于，包括以下步骤：

固定节点根据第一调制信号进行线性调频，生成载波频率为第一频率的查询信号，将所述查询信号发送给定位终端；

定位终端根据接收到的所述查询信号向固定节点返回定位响应信号，所述定位响应信号是通过将所述查询信号的载波频率搬移到第二频率生成的；

固定节点根据所述查询信号和接收到的所述定位响应信号，计算所述查询信号在固定节点和定位终端之间的传播时间，并根据所述传播时间计算其与定位终端之间的距离。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述查询信号在固定节点和定位终端之间的传播时间包括：

对所述定位响应信号进行解调，得到响应调制信号；

将所述第一调制信号和所述响应调制信号进行比较，得到两信号之间的差值信号；

对所述差值信号进行包络检测，得到所述差值信号的峰值d_peak；

根据Δt＝d_peak/(2k_f·α)-τ，计算所述查询信号在固定节点和定位终端之间的传播时间，其中，k_f表示所述查询信号的调频斜率，α表示所述第一调制信号幅度变化和所述查询信号频率变化之间的比例关系，τ表示所述固定节点对所述查询信号进行发送处理、对所述定位响应信号进行接收处理，和所述定位终端对所述查询信号进行接收处理、对所述定位响应信号进行发送处理的信号处理时延。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述查询信号在固定节点和定位终端之间的传播时间包括：

将所述定位响应信号的载波频率搬移到第一频率，得到对比信号；

比较所述查询信号和对比信号的频率差值，得到两信号之间的差频信号，并获取所述差频信号的峰值Δf_peak；

根据Δt＝Δf_peak/2k_f-τ，计算所述查询信号在固定节点和定位终端之间的传播时间，其中，k_f表示所述查询信号的调频斜率，τ表示所述固定节点对所述查询信号进行发送处理、对所述定位响应信号进行接收处理，和所述定位终端对所述查询信号进行接收处理、对所述定位响应信号进行发送处理的信号处理时延。

4.如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述第一调制信号为锯齿波或三角波信号。

5.一种无线测距和定位的方法，其特征在于，包括测距步骤和定位步骤，

所述测距步骤包括：

固定节点根据第一调制信号进行线性调频，生成载波频率为第一频率的查询信号，将所述查询信号发送给定位终端；

定位终端根据接收到的所述查询信号向固定节点返回定位响应信号，所述定位响应信号是通过将所述查询信号的载波频率搬移到第二频率生成的；

固定节点根据所述查询信号和接收到的所述定位响应信号，计算所述查询信号在固定节点和定位终端之间的传播时间，并根据所述传播时间计算其与定位终端之间的距离。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述定位步骤包括：

固定节点将计算得到的其与定位终端之间的距离发送给定位中心；

定位中心根据接收到的多个固定节点对于同一个定位终端进行测距计算的结果和预先存储的固定节点的位置坐标，利用定位算法计算得到该定位终端的位置坐标。

7.一种固定节点，其特征在于，包括：

查询信号生成单元，用于根据第一调制信号进行线性调频，生成载波频率为第一频率的查询信号；

查询信号发送单元，用于将所述查询信号发送出去；

响应信号接收单元，用于接收定位终端发送的定位响应信号，所述定位响应信号是定位终端通过将其接收到的查询信号的载波频率搬移到第二频率生成的；

测距单元，用于根据所述查询信号和接收到的所述定位响应信号，计算所述查询信号在固定节点和定位终端之间的传播时间，并根据所述传播时间计算其与定位终端之间的距离。

8.如权利要求7所述的固定节点，其特征在于，所述测距单元还包括时间计算单元，

所述时间计算单元，用于对所述定位响应信号进行解调，得到响应调制信号；将所述第一调制信号和所述响应调制信号进行比较，得到两信号之间的差值信号；对所述差值信号进行包络检测，得到所述差值信号的峰值d_peak；根据Δt＝d_peak/(2k_f·α)-τ，计算所述查询信号在固定节点和定位终端之间的传播时间，其中，k_f表示所述查询信号的调频斜率，α表示所述第一调制信号幅度变化和所述查询信号频率变化之间的比例关系，τ表示所述固定节点对所述查询信号进行发送处理、对所述定位响应信号进行接收处理，和所述定位终端对所述查询信号进行接收处理、对所述定位响应信号进行发送处理的信号处理时延。

9.如权利要求7所述的固定节点，其特征在于，所述测距单元，所述测距单元还包括时间计算单元，

所述时间计算单元，用于将所述定位响应信号的载波频率搬移到第一频率，得到对比信号；比较所述查询信号和对比信号的频率差值，得到两信号之间的差频信号，并获取所述差频信号的峰值Δf_peak；根据Δt＝Δf_peak/2k_f-τ，计算所述查询信号在固定节点和定位终端之间的传播时间，其中，k_f表示所述查询信号的调频斜率，τ表示所述固定节点对所述查询信号进行发送处理、对所述定位响应信号进行接收处理，和所述定位终端对所述查询信号进行接收处理、对所述定位响应信号进行发送处理的信号处理时延。

10.如权利要求7至9任一项所述的固定节点，其特征在于，还包括：

距离信息发送单元，用于将测距单元得到的固定节点与定位终端之间的距离发送给定位中心。

11.一种定位终端，其特征在于，包括：

查询信号接收单元，用于接收固定节点发送的查询信号；

响应信号发送单元，用于根据接收到的所述查询信号向固定节点返回定位响应信号，所述定位响应信号是通过将所述查询信号的载波频率搬移到第二频率生成的。

12.一种无线测距和定位的系统，包括定位中心、和以无线方式相互通信的固定节点和定位终端，其特征在于，

所述固定节点包括：

查询信号生成单元，用于根据第一调制信号进行线性调频，生成载波频率为第一频率的查询信号；

查询信号发送单元，用于将所述查询信号发送出去；

响应信号接收单元，用于接收定位终端发送的定位响应信号，所述定位响应信号是定位终端通过将其接收到的查询信号的载波频率搬移到第二频率生成的；

测距单元，用于根据所述查询信号和接收到的所述定位响应信号，计算所述查询信号在固定节点和定位终端之间的传播时间，并根据所述传播时间计算其与定位终端之间的距离；

距离信息发送单元，用于将测距单元得到的固定节点与定位终端之间的距离发送给定位中心；

所述定位终端包括：

查询信号接收单元，用于接收固定节点发送的查询信号；

响应信号发送单元，用于根据接收到的所述查询信号向固定节点返回定位响应信号，所述定位响应信号是通过将所述查询信号的载波频率搬移到第二频率生成的。

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