CN102711044A - 定位方法、设备及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信技术领域，公开了一种定位方法、设备及系统，该方法包括：相邻定位基站通过广播的通告消息学习确定自身所属定位系统及在工作周期内的工作时段，所述通告消息中包括：时间戳、所属定位系统标识、工作时段号、以及空闲时隙；所述定位基站在确定的自身工作时段内进行测距定位过程。本发明方案可以支持大容量移动定位目标，实现有效、精确的定位。

Description

定位方法、设备及系统

技术领域

本发明涉及定位技术领域，具体涉及一种定位方法、设备及系统。

背景技术

近年，由于煤矿生产条件恶劣，开采技术水平相对落后，因此煤矿安全问题严重制约了煤炭行业的健康发展。一旦发生事故，地面人员难以及时动态掌握井下人员的分布情况，导致人员搜救抢救效果差。因此，如何提供矿下精确有效的定位，对保障矿井安全生产、应急救援具有非常重要的意义。

矿下是由各种纵横交错的巷道组成，巷道壁凹凸不平，巷道内空间狭长密闭，环境恶劣，地面成熟的定位方法无法直接应用于矿下。

传统地面定位技术主要有GPS（Global Positioning System，全球定位系统）定位、无线电定位等。GPS是通过多个卫星来实现移动目标的定位，因此其无法应用于矿下环境。而无线电定位主要有以下几种定位方法：RFID（RadioFrequency Identification，射频识别）读卡法、AoA（Angle of Arrival，到达角）定位法、ToA（Time of Arrival，到达时间）定位法、TDoA（Time Different OfArrival，到达时间差）定位法、RSS（Received Signal Strength，接收信号强度）法。其中：

ToA定位法是通过检测目标无线电到达定位基站的时间来实现定位功能，其原理如图1所示，目标在t0时刻发送无线电波，基站1在t1时刻接收到该无线电波，基站2在t2时刻接收到该无线电波，基站3在t3时刻接收到该无线电波。目标则位于以基站为圆心的三个圆交点上。其最大的问题是如何使目标以及所有基站之间做到高精度时钟同步。

TDoA定位法是通过检测目标无线电到达定位基站的时间差来实现定位功能，如图2所示，目标在t0时刻发送无线电波，基站1在t1时刻接收到该无线电波，基站2在t2时刻接收到该无线电波，基站3在t3时刻接收到该无线电波。目标则位于图3所示的三个抛物线的交点上。TDoA的优点是目标无需与定位基站同步，只需定位基站间做到高精度时钟同步。尽管如此矿下定位系统提供基站间高精度时钟同步也不太现实。

为了克服上述定位方法的难点，现有技术提供了一种基于RTT（Round-TripTime，往返时间）进行定位的方案，其原理是：节点A发送定位数据信号，节点B接收到后返回应答信号，节点A根据发送时间和接收时间计算无线电的往返时间而计算距离，从而达到定位功能。

由于节点B接收数据和发送数据也需要时间，因此为了解决该问题，现有技术还提供了一种如图3所示的定位模型。其中，节点A发送数据报文1给节点B；节点B收到数据报文1后，首先返回应答报文，然后将接收数据报文1到发送应答报文的处理时间T2封装入数据报文2发给节点A；节点A收到数据报文2后，返回应答报文；节点B收到应答报文后，将发送数据报文2到接收到应答报文的时间T4封装入数据报文3发给节点A；节点A则根据公式C*（T1-T2+T4-T3）/4计算节点A与节点B的距离，其中C表示电磁波传输速度，也即光速T1表示节点A发送数据报文1到接收应答报文的时间，T3表示节点A接收数据报文2到发送应答报文的时间。通过这种双路方式定位在巷道环境下可以大大减少环境造成的影响，提高定位精度。

上述这种方案，测距流程至少需要5个报文来回，而且，对于直线型巷道定位需要两个定位基站，对于平面测距则需要三个定位基站，才能完成目标的定位。在有多个目标进行定位时，所有定位目标和定位基站都工作于同一频段，来回报文非常容易造成干扰，而无法完成定位功能。如图4所示，目标2在目标1与基站1测距定位过程中，发起与基站2的测距定位过程，由于基站2在两目标的无线电接收范围内，因此目标2的测距报文与目标1的测距报文会在空口发生碰撞干扰，导致无法完成定位过程。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种定位方法、设备及系统，以支持大容量移动定位目标，实现有效、精确的定位。

为此，本发明实施例提供如下技术方案：

一种定位方法，包括：

相邻定位基站通过广播的通告消息学习确定自身所属定位系统及在工作周期内的工作时段，所述通告消息中包括：时间戳、所属定位系统标识、工作时段号、以及空闲时隙；

所述定位基站在确定的自身工作时段内进行测距定位过程。

优选地，所述相邻定位基站通过广播的通告消息学习确定自身所属定位系统及在工作周期内的工作时段包括：

本定位基站接收其它定位基站广播的通告消息；

本定位基站根据所述通告消息进行所属定位系统的融合以及时钟校正同步；

本定位基站在完成所属定位系统的融合后，根据接收的与本定位基站属于同一定位系统中的其它定位基站的通告消息，选择其工作时段；

本定位基站向其它定位基站广播通告消息，所述通告消息中包括融合后所述本定位基站的所属定位系统、以及选择的工作时段对应的时段号。

优选地，所述定位基站工作时段包括：通告时隙、已分配的工作时隙和空闲时隙；

所述本定位基站向所述其它定位基站广播通告消息包括：

所述本定位基站在所述通告时隙内向所述其它定位基站广播通告消息。

优选地，所述方法还包括：

定位终端接收周围定位基站广播的通告消息，根据所述通告消息构建定位系统的上下文、以及定位基站的上下文；

所述定位终端根据所述定位系统的上下文及定位基站的上下文计算下一个任务的开始时间，然后进入睡眠状态，所述任务包括：侦听周围定位基站广播的通告消息、和/或执行测距定位过程；

到达所述下一个任务的开始时间后，所述定位终端执行所述任务。

优选地，所述定位终端执行所述测距定位过程的任务包括：

如果所述定位终端未获取定位基站分配的工作时隙时，则根据所述定位基站的上下文，在所述定位基站的工作时段内，选择空闲时隙，并在所述空闲时隙内向所述定位基站申请工作时隙；

如果所述定位终端已获取定位基站分配的工作时隙，则在所述定位基站分配的工作时隙内进行测距定位过程。

优选地，所述方法还包括：

所述定位基站向所述定位终端分配工作时隙后，更新自己工作时段内的工作时隙的状态。

优选地，所述方法还包括：

如果所述定位终端在多个所述工作周期内未接收到定位基站的通告消息，则删除该定位基站的上下文，并根据该定位基站所属定位系统标识更新或删除该所属定位系统的上下文。

一种定位基站，包括：

处理模块，用于接收其它定位基站广播的通告消息，通过所述通告消息学习确定自身所属定位系统及在工作周期内的工作时段，所述通告消息中包括：时间戳、所属定位系统标识、工作时段号、以及空闲时隙；

定位模块，用于在所述处理模块确定的自身工作时段内进行测距定位过程。

优选地，所述处理模块包括：

接收单元，用于接收其它定位基站广播的通告消息；

融合及同步单元，用于根据所述接收单元接收的通告消息进行所属定位系统的融合以及时钟校正同步；

选择单元，用于在所述融合及同步单元完成所属定位系统的融合后，根据所述接收单元接收的与本定位基站属于同一定位系统中的其它定位基站的通告消息，选择其工作时段；

广播单元，用于向其它定位基站广播通告消息，所述通告消息中包括所述融合及同步单元融合后确定的所属定位系统、以及所述选择单元选择的工作时段对应的时段号。

优选地，所述定位基站工作时段包括：通告时隙、已分配的工作时隙和空闲时隙；

所述广播单元在所述通告时隙内向所述其它定位基站广播通告消息。

一种定位终端，包括：

接收模块，用于接收周围定位基站广播的通告消息；

上下文处理模块，用于根据所述接收模块接收到的通告消息构建定位系统的上下文、以及定位基站的上下文；

计算模块，用于根据所述上下文处理模块建立的定位系统的上下文及定位基站的上下文计算下一个任务的开始时间，所述任务包括：侦听周围定位基站广播的通告消息、和/或执行测距定位过程；

控制模块，用于根据所述计算模块的计算结果控制所述定位终端在到达所述下一个任务的开始时间之前进入睡眠状态，在到达所述下一个任务的开始时间后，退出睡眠状态；

定位模块，用于根据所述计算模块的计算结果在到达所述下一个任务的开始时间后，执行所述任务。

优选地，所述定位模块，具体用于在到达所述下一个任务的开始时间后，如果所述定位终端未获取定位基站分配的工作时隙时，则根据所述定位基站的上下文，在所述定位基站的工作时段内，选择空闲时隙，并在所述空闲时隙内向所述定位基站申请工作时隙；如果所述定位终端已获取定位基站分配的工作时隙，则在所述定位基站分配的工作时隙内进行定位测距过程。

优选地，所述上下文处理模块，还用于在所述接收模块在多个所述工作周期内未接收到定位基站的通告消息后，删除该定位基站的上下文，并根据该定位基站所属定位系统标识更新或删除该所属定位系统的上下文。

一种定位系统，包括至少两个定位基站、定位终端。

本发明实施例提供的定位方法、设备及系统，针对现有技术存在的问题，采用时分的方法，相邻定位基站间通过广播的通告消息，学习确定自身所属定位系统及在工作周期内的工作时段，并在确定的自身工作时段内进行测距定位过程，从而避免了测距定位过程中的干扰，实现有效、精确的定位。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中ToA定位法的原理示意图；

图2是现有技术中TDoA定位法的原理示意图；

图3是现有技术中基于RTT的一种定位模型中报文交互示意图；

图4是现有技术中不同目标测距定位过程中空口发生碰撞干扰场景的示意图；

图5是本发明实施例中相邻定位基站互相学习后确定的各自工作时段的一种示意图；

图6是本发明实施例中定位基站的一个工作时段内的工作时隙示意图；

图7是本发明实施例定位方法的流程图；

图8是本发明实施例中相邻定位基站相互学习的流程图；

图9是本发明实施例中定位基站的覆盖范围示意图；

图10是本发明实施例中定位终端执行测距定位任务的流程图；

图11是本发明实施例中定位终端工作时序的一种示意图；

图12是本发明实施例中定位终端移动后工作时序的一种示意图；

图13是本发明实施例定位基站的一种结构示意图；

图14是本发明实施例定位基站中学习模块的一种结构示意图；

图15是本发明实施例定位终端的一种结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。

本发明实施例提供的定位方法、设备及系统，针对现有技术存在的问题，采用时分的方法，避免测距定位过程中的干扰，实现矿下有效、精确的定位。其中：

具体地，相邻定位基站通过互相学习确定自身在工作周期内的工作时段，确保定位基站间的互干扰为最低。

如图5所示，是本发明实施例中相邻定位基站互相学习后确定的各自工作时段的一种示意图。

在该示例中，总共有四个定位基站，分别为：定位基站1、定位基站2、定位基站3和定位基站4，其位置如图5所示。

定位基站的一个工作周期被分为3个工作时段，通过学习，定位基站1工作在基站工作时段1，定位基站2工作在工作时段2，定位基站3工作在工作时段3，而定位基站4工作在工作时段1。虽然定位基站1和定位基站4工作在同一工作时段内，但由于定位基站1和定位基站4不是相邻基站，因此它们之间互相不会存在无线干扰，因此最大程度保证了定位基站1和定位基站4下的测距定位不会存在严重干扰。当然也可扩大所述工作周期，使相距更远的定位基站选择同一时段。

需要说明的是，上述工作周期的时间长度可以任意设定，比如可以根据定位系统中的定位基站和定位终端的数量来设定，对此本发明实施例不做限定。

进一步地，对于定位基站范围内的定位终端，在所述定位终端未获取定位基站分配的工作时隙时，可以在所述定位基站工作时段内选择一个空闲时隙，并在选择的空闲时隙内向所述定位基站申请工作时隙；在所述定位终端获取定位基站分配的工作时隙后，则在所述定位基站分配的工作时隙内进行测距定位过程。其中，定位终端向定位基站申请工作时隙的流程可以是一个独立的过程，也可以附加于其它过程中，比如，定位终端在选择的空闲时隙内向所述定位基站发起测距定位过程，并在测距过程中申请工作时隙。

相应地，定位基站向定位终端分配工作时隙后，更新自己工作时段内的工作时隙的状态。

如图6所示，是本发明实施例中定位基站的一个工作时段内的工作时隙示意图。

其中，包括：通告时隙、定位终端1工作时隙、定位终端2工作时隙、空闲时隙。

需要说明的是，上述通告时隙与工作时隙所占用的时间长度可以设置为不同。为了降低实现复杂度，也可以设置上述各时隙所占用的时间长度相同。

下面继续结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。

如图7所示，是本发明实施例定位方法的流程图，包括以下步骤：

步骤701，相邻定位基站通过广播的通告消息学习确定自身所属定位系统及在工作周期内的工作时段，所述通告消息中包括：时间戳、所属定位系统标识、工作时段号、以及空闲时隙。

步骤702，所述定位基站在确定的自身工作时段内进行测距定位过程。

在本发明实施例中，定位基站在其工作时段中的通告时隙内广播通告消息，所述通告消息中包括：定位基站通告消息发送时的时间戳、所属定位系统标识、定位基站工作时段对应的时段号、定位基站的空闲时间段等信息。

需要说明的是，上述通告消息是每个定位基站按照所述工作周期在其通告时隙内定期发送的消息。定位基站初始化时，可以为所述定位基站分配一个初始所属定位系统标识和初始时段号。比如，以定位基站的物理地址作为其初始所属定位系统标识，以时段号1作为其初始时段号。定位基站初始化完成后开始在当前时段号对应的工作时段内进行通告消息的广播，在其首次广播的通告消息中会携带上述初始所属定位系统标识和初始时段号。

相邻定位基站接收到所述通告消息后，进行所属定位系统的融合，使相邻定位基站同属于一个定位系统；而且，每个定位基站选择在该定位系统下的工作时段号，使相邻定位基站的测距定位过程在不同工作时段进行，或者在干扰最小的相同工作时段进行。

由于相邻定位基站分别在不同工作时段进行测距定位过程，因此，可以避免测距定位过程中的碰撞干扰，实现矿下有效、精确的定位。

如图8所示，是本发明实施例中相邻定位基站相互学习的流程图，包括以下步骤：

步骤801，本定位基站接收其它定位基站广播的通告消息，在所述通告消息中包括：时间戳、所属定位系统标识、工作时段号、以及空闲时隙。

上述通告消息是每个定位基站按照所述工作周期定期发送的消息。

步骤802，本定位基站根据所述通告消息进行所属定位系统的融合以及时钟校正同步。

在进行所属定位系统的融合时，可以按照预先设定融合规则更新自已的所属定位系统，比如，所属定位系统标识小的以所属定位系统标识大的为准进行更新。

在进行时钟校正同步时，同样可以按照预先设定的同步规则更新自己的时钟，比如，时钟小的以时钟大的为准进行校正同步。

比如：假设定位基站1时钟=定位基站2时钟>定位基站3时钟；定位基站1的物理地址〉定位基站2的物理地址；所属定位系统标识初始化为各自物理地址。若此时定位基站1广播通告消息，定位基站2接收到通告消息后，发现其时钟与定位基站1的时钟一样，但定位基站2的所属定位系统标识小于定位基站1的所属定位系统标识，因此定位基站2更新其所属定位系统标识为定位基站1的物理地址。定位基站3接收到通告消息后，发现其时钟比定位基站1的时钟小，因此定位基站3更新其所属定位系统标识为定位基站1的物理地址，并更新其时钟与定位基站1相同，此时定位基站1、定位基站2、定位基站3的时钟已同步，所属定位系统标识也已相同。

当然，本发明实施例并不限定系统融合及时钟校正同步的具体方式，还可以按照其它方式进行系统融合及时钟校正同步，只要保证融合完成后，相邻定位基站同属于一个定位系统，同属于一个定位系统中的所有定位基站保持同步即可。

步骤803，本定位基站在完成所属定位系统的融合后，根据接收的与本定位基站属于同一定位系统中的其它定位基站的通告消息，选择其工作时段。

定位基站在完成所属定位系统的融合后，侦听周围定位基站广播的通告消息，记录所属定位系统中各工作时段的状态，选择其中干扰最小的工作时段。具体地，如果有空闲的工作时段，则可以选择其中空闲的工作时段作为自己的工作时段，如果没有空闲的工作时段，则可以选择与自己距离最远的定位基站的工作时段作为自己的工作时段。

步骤804，本定位基站向其它定位基站广播通告消息，所述通告消息中包括融合后所述本定位基站的所属定位系统、以及选择的工作时段对应的时段号。

下面进一步举例说明本发明实施例中相邻基站进行系统融合及时钟校正同步的过程。

如图9所示，定位系统中有四个定位基站，每个定位基站的覆盖范围涵盖周围相邻的两个定位基站，如基站1的覆盖范围涵盖基站2和基站3，而基站4则不在覆盖范围内。

假设设置的定位基站工作时段和基站工作周期是1：3的关系，即一个工作周期内可以划分成3个定位基站工作时段。

所属定位系统融合过程参见前面步骤802中的描述，在此不再详细说明。

在完成所属定位系统的融合后，各定位基站侦听周围定位基站广播的通告消息，记录所属定位系统中各工作时段的状态，选择其中干扰最小的工作时段。比如，如果定位基站1的工作时段号为1，则定位基站2融合入基站1所属定位系统后，发现该所属定位系统只使用了1号工作时段，因此其选择2号工作时段。而定位基站3融合入定位基站1所属定位系统后，发现该所属定位系统使用了1、2号工作时段，因此其选择3号工作时段。如果此时定位基站4也融合入定位基站1所属定位系统，由于其不在定位基站1的信号覆盖范围内，其只能发现该所属定位系统使用了2、3号工作时段，因此其选择1号工作时段。以后各定位基站将按图5所示的时序进行测距定位过程。

在实际工作中，要达到节能目的，定位终端常常需要处于睡眠状态，而在移动过程中处于睡眠节能的定位终端如何感知周围存在的定位基站并发起测距定位过程，也是急需解决的一个重要问题。如图4所示，如果目标1向目标2位置移动，当到达目标2位置时，基站1已不在目标1的无线电接收范围内，如果此时目标1仍然发起对基站1的测距定位过程，不仅不能成功，还浪费了系统宝贵的空口资源和自身的能耗。

为此，在本发明实施例中，定位终端通过接收周围定位基站的通告消息，构建定位系统的上下文、以及定位基站的上下文，根据这两个上下文中的信息来确定进行下一个任务的开始时间，从而在下一个任务的开始时间到达前，可以进入并保持睡眠状态，在下一个任务的开始时间到达后，退出睡眠状态，执行相应的任务。

需要说明的是，上述任务不仅包括测距定位任务，而且还包括侦听定位系统内潜在定位基站的任务。具体可以在定位基站的每个工作时段的通告时隙唤醒定位终端执行侦听任务。

如图10所示，是本发明实施例中定位终端执行测距定位任务的流程图，包括以下步骤：

步骤101，定位终端接收周围基站广播的通告消息，根据所述通告消息构建定位系统的上下文、以及定位基站的上下文。

其中，定位系统的上下文包括：定位系统标识、工作时段长度、工作时段的开始时间、通告周期等信息；定位基站的上下文包括：包括所属定位系统、工作时段号、空闲时隙信息、已分配时隙信息、上次通告消息接收时间等信息。

步骤102，所述定位终端根据所述定位系统的上下文及定位基站的上下文计算下一个任务的开始时间，然后进入睡眠状态，所述任务包括：侦听周围定位基站广播的通告消息、和/或执行测距定位过程。

具体地，定位终端可以根据定位系统的上下文确定下一个侦听过程的开始时间、根据定位基站的上下文确定下一个测距定位过程的开始时间。从定位系统上下文的工作时段长度、最近接收通告消息的时戳可以获知属于该定位系统的定位基站发送通告消息的所有可能时间点。

假如定位终端存在一个定位系统，定位终端根据该定位系统的上下文中记录的时段开始时间、时段长度，确定下一次侦听开始时间。定位终端根据当前所处时段、以及定位终端上下文中记录的工作时段号，选择下一个定位基站，并根据分配时隙确定下一次的测距定位开始时间。

比如，定位系统的上下文中记录了工作时段长度、工作时段的开始时间、通告周期的信息，通告周期比如为3而定位基站的上下文中只记录了两个定位基站的信息，分别是：定位基站1和定位基站2，且分别工作在时段1、时段2。如果此时正好为时段1的开始时间，则定位终端在该时段内的通告时隙内执行侦听工作（维护定位基站1的上下文、增加与定位基站1同一时段的潜在定位基站），然后睡眠直到定位基站1分配的工作时隙到来，执行与定位基站1的测距定位任务，然后继续睡眠直到下一个时段内的通告时隙到来，执行侦听工作（维护定位基站2的上下文、增加与定位基站2同一时段的潜在定位基站），然后继续睡眠直到定位基站2分配的工作时隙到来，执行与定位基站2的测距定位任务，然后继续睡眠直到下一个时段内的通告时隙到来，执行侦听工作（增加时段号为3的潜在定位基站）。

需要说明的是，在没有建立定位系统的上下文之前，定位终端可以一直处于侦听状态，侦听周围定位基站信息，直到建立定位系统的上下文及定位基站的上下文，也可通过睡眠节能策略来侦听周围定位基站信息，对此本发明实施例不做限定。

步骤103，到达所述下一个任务的开始时间后，所述定位终端执行所述任务。

为了避免定位终端之间的干扰，在本发明实施例中，定位终端进行测距定位过程的具体工作时隙可以由相应的定位基站来分配。具体地，在到达所述定位基站的工作时段后，如果所述定位终端未获取所述定位基站分配的工作时隙时，则根据所述定位基站的上下文，在所述定位基站的工作时段内，选择空闲时隙，并在所述空闲时隙内向所述定位基站申请工作时隙；如果所述定位终端已获取定位基站分配的工作时隙，则在所述定位基站分配的工作时隙内进行测距定位过程。

上述空闲时隙可以从所述定位基站广播的通告消息获知，并且该信息已经记录在对应所述定位基站的上下文中。

可见，在本发明实施例中，定位终端可以根据工作需要定时唤醒（即退出休眠状态）执行测距定位任务或侦听任务，在相应任务完成后，定位终端可以根据下一个任务的开始时间计算睡眠时间并进入睡眠状态，到达下一个任务的开始时间后，退出睡眠状态，之后执行相应任务，从而保证了定位终端的低功耗。

例如，图9所示的定位系统中，定位终端1的工作时序如图11所示。其中，在每个工作时段内，定位终端最多仅被唤醒工作两个时隙。

在本发明实施例中，定位终端还通过周围定位基站广播的通告消息更新或维护这两个上下文。比如，如果定位终端在多个工作周期内未接收到定位基站的通告消息，则删除该定位基站的上下文，并根据该定位基站所属定位系统标识更新或删除该所属定位系统的上下文。

需要说明的是，上述多个工作周期可以根据实际应用需求来设定，比如，可以设为3个工作周期等。

例如，图9所示的定位系统中，随着定位终端1向定位终端2移动，定位终端1在若干个定位基站1工作时段的通告时隙内，没有接收到定位基站1的通告消息，则定位终端1删除定位基站1的上下文。同时定位终端2接收到定位基站4的通告消息，则定位终端1增加定位基站4的上下文。定位终端1在增加基站4上下文后，会随机选择定位基站4的空闲时隙向定位基站4申请工作时隙，最终定位终端1的工作时序如图12所示。

在本发明实施例中，定位终端的工作时隙虽然由定位基站分配，但可以不需要与定位基站时钟同步，可以使用相对时间确定定位基站所分配的工作时隙在终端侧的时间以实现时分测距定位。比如，可以利用图3所示的测距过程实现定位。

当然，定位终端也可以记录本地时间，并根据建立的定位系统的上下文获知定位系统的时间，通过调整本地时间与定位系统时间保持同步，在这种情况下，也可以采用其它方式实现测距定位。

当然，在实际应用中，定位过程可以由定位终端发起，也可以由定位基站发起定位过程，对此本发明实施例不做限定。

相应地，本发明实施例还提供一种定位基站，如图13所示，是该定位基站的一种结构示意图。

在该实施例中，所述定位基站包括：

处理模块131，用于接收其它定位基站广播的通告消息，通过所述通告消息学习确定自身所属定位系统及在工作周期内的工作时段，所述通告消息中包括：时间戳、所属定位系统标识、工作时段号、以及空闲时隙；

定位模块132，用于在所述处理模块131确定的自身工作时段内进行测距定位过程。

利用本发明实施例的定位基站，可以使相邻定位基站分别在不同工作时段进行测距定位过程，因此，可以避免测距定位过程中的碰撞干扰，实现矿下有效、精确的定位。

如图14所示，是本发明实施例定位基站中处理模块的一种结构示意图，

该处理模块包括：

接收单元141，用于接收其它定位基站广播的通告消息；

融合及同步单元142，用于根据所述接收单元141接收的通告消息进行所属定位系统的融合以及时钟校正同步；

选择单元143，用于在所述融合及同步单元142完成所属定位系统的融合后，根据所述接收单元141接收的与本定位基站属于同一定位系统中的其它定位基站的通告消息，选择其工作时段；

广播单元144，用于向其它定位基站广播通告消息，所述通告消息中包括所述融合及同步单元142融合后确定的所属定位系统、以及所述选择单元143选择的工作时段对应的时段号。

在本发明实施例中，所述定位基站工作时段包括：通告时隙、已分配的工作时隙和空闲时隙。所述广播单元144在所述通告时隙内向所述其它定位基站广播通告消息。

利用本发明实施例的定位基站实现定位的具体过程可参照前面本发明实施例定位方法中的描述，在此不再赘述。

相应地，本发明实施例还提供一种定位终端，如图15所示，是该定位终端的一种结构示意图。

在该实施例中，所述定位终端包括：

接收模块151，用于接收周围定位基站广播的通告消息；

上下文处理模块152，用于根据所述接收模块151接收到的通告消息构建定位系统的上下文、以及定位基站的上下文；

计算模块153，用于根据所述上下文处理模块152建立的定位系统的上下文及定位基站的上下文计算下一个任务的开始时间，所述任务包括：侦听周围定位基站广播的通告消息、和/或执行测距定位过程；

控制模块154，用于根据计算模块153的计算结果控制所述定位终端在到达所述下一个任务的开始时间之前进入睡眠状态，在到达所述下一个任务的开始时间后，退出睡眠状态；

定位模块155，用于根据计算模块153的计算结果在到达所述下一个任务的开始时间后，执行所述任务。

利用本发明实施例的定位终端实现定位的具体过程可参照前面本发明实施例定位方法中的描述。

需要说明的是，为了避免定位终端之间的干扰，本发明实施例的定位终端中定位模块155进行测距定位过程的具体工作时隙可以由相应的定位基站来分配。具体地，在到达所述下一个测距定位过程的开始时间后，如果还未获取定位基站分配的工作时隙时，则根据所述定位基站的上下文，在所述定位基站的工作时段内，选择空闲时隙，并在所述空闲时隙内向所述定位基站申请工作时隙；如果已获取定位基站分配的工作时隙，则在所述定位基站分配的工作时隙内进行定位测距过程。

上述空闲时隙可以从所述定位基站广播的通告消息获知，并且该信息已经记录在对应所述定位基站的上下文中。

可见，本发明实施例的定位终端可以根据工作需要定时唤醒（即退出休眠状态）执行测距定位任务或侦听任务，在相应任务完成后，定位终端可以根据下一个任务的开始时间计算睡眠时间并进入睡眠状态，到达下一个任务的开始时间后，退出睡眠状态，之后执行相应任务，从而保证了定位终端的低功耗。

另外，所述上下文处理模块152还可进一步用于维护建立的上下文，比如，在接收模块151在多个所述工作周期内未接收到定位基站的通告消息后，所述上下文处理模块152删除该定位基站的上下文，并根据该定位基站所属定位系统标识更新或删除该所属定位系统的上下文。

相应地，本发明实施例还提供一种定位系统，该定位系统包括：定位终端、以及定位基站，定位终端及定位基站的数量可以根据实际应用环境来确定。其中，定位终端可以由需要定位服务的目标携带。

除此之外，所述定位系统还可进一步包括：通过传输网络与所述定位基站相连的定位服务器及定位客户端。其中，定位客户端与定位服务器可以采用TCP/IP网络连接，定位终端与定位基站之间采用无线连接，并通过无线测距定位。用户可以通过所述定位客户端查询某时位置，当前位置、实时轨迹播放、回放历史轨迹等等业务。

定位基站可以通过传输网络将定位数据信息传输到定位服务器，所述传输网络可以是有线网络，也可以是无线网络。

本发明实施例中的定位基站及定位终端的具体结构可参照前面的描述，在此不再赘述。

在实际应用中，还可以在所述定位基站中设置存储模块，以存储定位数据记录，在传输链路失效时，保证定位数据不会丢失。

本发明实施例的定位系统，可以应用于任何环境，尤其是矿下，地形复杂，环境恶劣的场所。可以避免测距定位过程中的干扰，实现有效、精确的定位。进一步地，还可以保证定位终端的低功耗。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备及系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的设备及系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的模块或单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块或单元显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及设备；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (15)

1.一种定位方法，其特征在于，包括：

相邻定位基站通过广播的通告消息学习确定自身所属定位系统及在工作周期内的工作时段，所述通告消息中包括：时间戳、所属定位系统标识、工作时段号、以及空闲时隙；

所述定位基站在确定的自身工作时段内进行测距定位过程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相邻定位基站通过广播的通告消息学习确定自身所属定位系统及在工作周期内的工作时段包括：

本定位基站接收其它定位基站广播的通告消息；

本定位基站根据所述通告消息进行所属定位系统的融合以及时钟校正同步；

本定位基站在完成所属定位系统的融合后，根据接收的与本定位基站属于同一定位系统中的其它定位基站的通告消息，选择其工作时段；

本定位基站向其它定位基站广播通告消息，所述通告消息中包括融合后所述本定位基站的所属定位系统、以及选择的工作时段对应的时段号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述定位基站工作时段包括：通告时隙、已分配的工作时隙和空闲时隙；

所述本定位基站向所述其它定位基站广播通告消息包括：

所述本定位基站在所述通告时隙内向所述其它定位基站广播通告消息。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

定位终端接收周围定位基站广播的通告消息，根据所述通告消息构建定位系统的上下文、以及定位基站的上下文；

所述定位终端根据所述定位系统的上下文及定位基站的上下文计算下一个任务的开始时间，然后进入睡眠状态，所述任务包括：侦听周围定位基站广播的通告消息、和/或执行测距定位过程；

到达所述下一个任务的开始时间后，所述定位终端执行所述任务。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述定位终端执行所述测距定位过程的任务包括：

如果所述定位终端未获取定位基站分配的工作时隙时，则根据所述定位基站的上下文，在所述定位基站的工作时段内，选择空闲时隙，并在所述空闲时隙内向所述定位基站申请工作时隙；

如果所述定位终端已获取定位基站分配的工作时隙，则在所述定位基站分配的工作时隙内进行测距定位过程。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述定位基站向所述定位终端分配工作时隙后，更新自己工作时段内的工作时隙的状态。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果所述定位终端在多个所述工作周期内未接收到定位基站的通告消息，则删除该定位基站的上下文，并根据该定位基站所属定位系统标识更新或删除该所属定位系统的上下文。

8.一种定位基站，其特征在于，包括：

处理模块，用于接收其它定位基站广播的通告消息，通过所述通告消息学习确定自身所属定位系统及在工作周期内的工作时段，所述通告消息中包括：时间戳、所属定位系统标识、工作时段号、以及空闲时隙；

定位模块，用于在所述处理模块确定的自身工作时段内进行测距定位过程。

9.根据权利要求8所述的定位基站，其特征在于，所述处理模块包括：

接收单元，用于接收其它定位基站广播的通告消息；

融合及同步单元，用于根据所述接收单元接收的通告消息进行所属定位系统的融合以及时钟校正同步；

选择单元，用于在所述融合及同步单元完成所属定位系统的融合后，根据所述接收单元接收的与本定位基站属于同一定位系统中的其它定位基站的通告消息，选择其工作时段；

广播单元，用于向其它定位基站广播通告消息，所述通告消息中包括所述融合及同步单元融合后确定的所属定位系统、以及所述选择单元选择的工作时段对应的时段号。

10.根据权利要求9所述的定位基站，其特征在于，所述定位基站工作时段包括：通告时隙、已分配的工作时隙和空闲时隙；

所述广播单元在所述通告时隙内向所述其它定位基站广播通告消息。

11.一种定位终端，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收周围定位基站广播的通告消息；

上下文处理模块，用于根据所述接收模块接收到的通告消息构建定位系统的上下文、以及定位基站的上下文；

计算模块，用于根据所述上下文处理模块建立的定位系统的上下文及定位基站的上下文计算下一个任务的开始时间，所述任务包括：侦听周围定位基站广播的通告消息、和/或执行测距定位过程；

控制模块，用于根据所述计算模块的计算结果控制所述定位终端在到达所述下一个任务的开始时间之前进入睡眠状态，在到达所述下一个任务的开始时间后，退出睡眠状态；

定位模块，用于根据所述计算模块的计算结果在到达所述下一个任务的开始时间后，执行所述任务。

12.根据权利要求11所述的定位终端，其特征在于，

所述定位模块，具体用于在到达所述下一个任务的开始时间后，如果所述定位终端未获取定位基站分配的工作时隙时，则根据所述定位基站的上下文，在所述定位基站的工作时段内，选择空闲时隙，并在所述空闲时隙内向所述定位基站申请工作时隙；如果所述定位终端已获取定位基站分配的工作时隙，则在所述定位基站分配的工作时隙内进行定位测距过程。

13.根据权利要求11所述的定位终端，其特征在于，

所述上下文处理模块，还用于在所述接收模块在多个所述工作周期内未接收到定位基站的通告消息后，删除该定位基站的上下文，并根据该定位基站所属定位系统标识更新或删除该所属定位系统的上下文。

14.一种定位系统，其特征在于，包括至少两个定位基站、定位终端；所述定位基站为权利要求8至10任一项所述的定位基站。

15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述定位终端为权利要求11至13任一项所述的定位终端。

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