CN104039011B - 一种定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种定位方法和装置。其中定位方法，包括：第一参考节点间隔第一时间发射两次广播信号，以使移动节点和参考节点接收所述广播信号并分别测量接收信号时间；至少两个参考节点在接收到所述广播信号之后，延迟各自的预设时间发射各自的参考信号，以使所述移动节点接收所述参考信号并测量接收信号时间；所述移动节点根据自身测量的接收信号时间和参考信号中时间或者时间间隔，计算所述移动节点到两个参考节点的距离差；所述移动节点根据至少两个距离差和对应的参考节点位置坐标，确定所述移动节点的位置坐标。如此技术方案，能够使得移动节点完成自定位，且不受移动节点数目的限制。

Description

一种定位方法及装置

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，特别是涉及一种定位方法及装置。

背景技术

随着通信技术的发展，人们对定位技术的关注度越来越高，目前常采用的定位技术有基于到达时间定位法和基于到达时间差定位法。

基于到达时间(Time of Advent，TOA)定位法的基本原理是：先测量至少三个参考节点与移动节点之间的信号传播时间；再分别计算移动节点与参考节点之间的距离；最后，根据各参考节点的位置以及计算得到的距离，确定该移动节点的位置坐标。

基于到达时间差(Time Difference of Arrival，TDOA)定位法的基本原理是：移动节点发射信号，至少三个参考节点根据信号到达的时间差以及信号的传播速度，计算移动节点与参考节点之间的距离差。根据双曲线数学原理，发射节点必然位于以两个参考节点位置为焦点的双曲线上，为了确定该发射节点的位置需要建立至少两个双曲线方程，该双曲线的交点即为移动节点的位置坐标。

上述TOA定位法和TDOA定位法均需要将测量数据汇总到中心机，由中心机完成位置坐标的计算，然后由中心机将计算的位置坐标传送至移动节点，移动节点再利用位置坐标作进一步处理。由于中心机向移动节点传送位置坐标，移动节点接收该位置坐标的操作必然增加通信开销，且当定位系统组网规模较大(例如几十～上百个参考节点公用一个中心机)时，定位机传送位置坐标的操作难以实现。再者，由于这两种定位法均需要移动节点发射信号，因此，同一区域可容纳的移动节点数量将受到限制。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种定位方法和装置，先利用一个参考节点发射两个广播信号，再利用至少两个参考节点分别发射参考信号，最后，由移动节点根据测量的两个广播信号的接收信号时间和参考节点的接收信号时间和发射信号时间，确定该移动节点自身的位置坐标。该技术方案不需要移动节点发射信号，同一区域内可容纳的移动节点数量不受限制，且移动节点自身就能够完成自定位，无需中心机传送从而节省通信开销。

本发明公开了如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种定位方法，所述方法包括：

第一参考节点间隔第一时间发射两次广播信号，以使移动节点和参考节点接收所述广播信号并分别测量接收信号时间；

至少两个参考节点在接收到所述广播信号之后，延迟各自的预设时间发射各自的参考信号，以使所述移动节点接收所述参考信号并测量接收信号时间；所述参考信号包含参考节点测量的接收信号时间和发射信号时间；或者所述参考信号包含参考节点测量的接收信号时间和发射信号时间之间的时间间隔；不同参考节点的预设时间不相同；

所述移动节点根据自身测量的接收信号时间和参考信号中时间或者时间间隔，计算所述移动节点到两个参考节点的距离差；

所述移动节点根据至少两个距离差和对应的参考节点位置坐标，确定所述移动节点的位置坐标。

可选的，所述至少两个参考节点在接收到所述广播信号之后，延迟各自的预设时间发射各自的参考信号，以使所述移动节点接收所述参考信号并测量接收信号时间，包括：

第二参考节点和第三参考节点在接收两次广播信号之后，分别延迟各自的预设时间发送各自的参考信号，以使所述移动节点接收两个参考信号并测量接收信号时间，所述第二参考节点和第三参考节点是所述至少两个参考节点中的任意两个节点。

可选的，当所述参考信号包含参考节点测量的接收信号时间和发射信号时间时，

所述移动节点根据自身测量的接收信号时间和参考信号中时间，计算所述移动节点到两个参考节点的距离差，包括：

所述移动节点从参考信号中获取接收信号时间和发射信号时间；

所述移动节点按照公式计算所述移动节点到两个参考节点的距离差；其中，τ_RX1、τ_RX2是参考节点测量的接收第一参考节点的广播信号的两个接收信号时间，τ_TX1是参考节点发射参考信号的发射信号时间，τ_RT1、τ_RT2是移动节点测量的接收第一参考节点的广播信号的两个接收信号时间，τ_RTn是移动节点测量的接收参考信号的接收信号时间，C为光速，S为两个参考节点之间的距离，D为所述移动节点到两个参考节点的距离差。

可选的，所述参考信号包含参考节点测量的接收信号时间和发射信号时间之间的时间间隔时，

所述移动节点根据自身测量的接收信号时间和参考信号中的时间间隔，计算所述移动节点到两个参考节点的距离差，包括：

所述移动节点从参考信号中获取时间间隔；

所述移动节点按照公式计算所述移动节点到两个参考节点的距离差；其中，(τ_TX1-τ_RX2)是参考节点测量的发射参考信号的发射信号时间与接收第一参考节点发射的第二个广播信号的接收信号时间之间的时间间隔；(τ_RX2-τ_RX1)是参考节点测量的接收第一参考节点发射的两个广播信号的接收信号时间之间的时间间隔；τ_RT1、τ_RT2是移动节点测量的接收第一参考节点的两个广播信号的接收信号时间；τ_RTn是移动节点测量的接收参考信号的接收信号时间，C为光速，S为两个参考节点之间的距离，D为所述移动节点到两个参考节点的距离差。

可选的，所述第一参考节点设置所述第一时间小于10ms。

可选的，所述移动节点根据至少两个距离差和对应的参考节点位置坐标，确定所述移动节点的位置坐标，包括：

当所述移动节点的位置坐标为二维坐标时，从所计算的距离差中选择三个距离差，根据移动节点到两个参考节点的距离差数学公式建立方程组；

利用非线性最小二乘法求解所述方程组得到所述移动节点的位置坐标。

第二方面，本发明实施例提供了一种定位装置，所述装置包括：

第一接收单元，用于接收第一参考节点间隔第一时间发射的两次广播信号，并测量接收信号时间；

第二接收单元，用于接收至少两个参考节点在接收到所述广播信号之后，延迟各自的预设时间发射的各自的参考信号，并测量接收信号时间；所述参考信号包含参考节点测量的接收信号时间和发射信号时间；或者所述参考信号包含参考节点测量的接收信号时间和发射信号时间之间的时间间隔；不同参考节点的预设时间不相同；

计算单元，用于根据自身测量的接收信号时间和参考信号中时间或者时间间隔，计算所述移动节点到两个参考节点的距离差；

确定单元，用于根据至少两个距离差和对应的参考节点位置坐标，确定所述移动节点的位置坐标。

可选的，当所述参考信号包含参考节点测量的接收信号时间和发射信号时间时，

所述计算单元，包括：

第一获取子单元，用于从参考信号中获取接收信号时间和发射信号时间；

第一计算子单元，用于所述移动节点按照公式计算所述移动节点到两个参考节点的距离差；其中，τ_RX1、τ_RX2是参考节点测量的接收第一参考节点的广播信号的两个接收信号时间，τ_TX1是参考节点发射参考信号的发射信号时间，τ_RT1、τ_RT2是移动节点测量的接收第一参考节点的广播信号的两个接收信号时间，τ_RTn是移动节点测量的接收参考信号的接收信号时间，C为光速，S为两个参考节点之间的距离，D为所述移动节点到两个参考节点的距离差。

可选的，当所述参考信号包含参考节点测量的接收信号时间和发射信号时间时，

所述计算单元，包括：

第二获取子单元，用于从参考信号中获取时间间隔；

第二计算子单元，用于所述移动节点按照公式计算所述移动节点到两个参考节点的距离差；其中，(τ_TX1-τ_RX2)是参考节点测量的发射参考信号的发射信号时间与接收第一参考节点发射的第二个广播信号的接收信号时间之间的时间间隔；(τ_RX2-τ_RX1)是参考节点测量的接收第一参考节点发射的两个广播信号的接收信号时间之间的时间间隔；τ_RT1、τ_RT2是移动节点测量的接收第一参考节点的两个广播信号的接收信号时间；τ_RTn是移动节点测量的接收参考信号的接收信号时间，C为光速，S为两个参考节点之间的距离，D为所述移动节点到两个参考节点的距离差。

可选的，当所述移动节点的位置坐标为二维坐标时，所述确定单元，包括：

选择子单元，用于从所计算的距离差中选择三个距离差，根据移动节点到两个参考节点的距离差数学公式建立方程组；

解析子单元，用于利用非线性最小二乘法求解所述方程组得到所述移动节点的位置坐标。

由上述实施例可以看出，与现有技术相比，本发明的优点在于：

在整个定位过程中，仅需要参考节点发射广播信号和参考信号，移动节点无需发射信号，移动节点仅需要接收参考节点发射的广播信号和参考信号，并测量接收信号时间，然后利用这些接收信号时间和参考信号中携带的参考节点的相关时间，计算移动节点自身的位置坐标。可见移动节点自身就可以实现自定位，无需中心机参与从而节省通信开销，且移动节点在定位过程中不需要发射信号，因此在同一区域内可容纳的移动节点数量不受限制。

另外，由于该方案是基于时间间隔差实现定位的，因此其对参考节点间的时钟同步没有严格的精度要求；该方案仅需要一个参考节点发射两个广播信号和至少两个参考节点分别发射参考信号，就能够测量出计算所需的数据，因此，该方案能够满足快速、低成本的定位需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例定位方法实施1的流程图；

图2为图1所示的定位方法的原理示意图；

图3为本发明实施例定位装置实施例1的结构示意图。

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描述的详细描述。

为了更清楚地描述本发明实施例，首先对本发明技术方案的应用场景进行简单介绍。

在现有的有线网络或者无线网络中，将可移动的设备、装置(比如：手机、传感器、移动台等)等称之为移动节点，将不移动的设备、装置(比如：基站)称之为参考节点(也称为固定参考节点)；移动节点无法独自完成定位，一般情况下，移动节点是需要通过其他定位装置来对确定其具体的位置坐标；而参考节点自身具备全球定位系统(Global PositionSystem，GPS)或者其他定位装置，可以独自完成自身定位。且移动节点处于移动状态其位置常发生变化，因此，常需要借助外界的定位装置来对其进行定位。本发明技术方案无需借助外界的定位装置，移动节点自身就可以实现自定位，本发明技术方案可以应用于多种不同的网络，实现对移动节点的自定位。比如：在蜂窝网络中利用本发明技术方案对移动台进行自定位；在无线传感网络中利用本发明技术方案对传感设备进行自定位等等。

参阅图1，示出的本发明实施例定位方法实施例1的流程图，该方法可包括：

步骤101，第一参考节点间隔第一时间发射两次广播信号，以使移动节点和参考节点接收所述广播信号并分别测量接收信号时间。

参阅图2，示出的针对图1所示的定位方法的原理示意图，为了方便解释，图2中仅以三个参考节点A、B和C为例来体现该定位方法的工作原理。

下面以图2为例对上述步骤101进行解释说明。

如图2所示：第一参考节点A间隔第一时间T连续发送两个广播信号Poll1和Poll2。也就是说，第一参考节点A在发送广播信号Poll1之后，延迟T再发送广播信号Poll2；而其他参考节点B、C和移动节点分别接收到这两个广播信号，且分别测量接收这两个广播信号的接收信号时间依次为第一接收信号时间和第二接收信号时间。

参考节点B测量接收广播信号Poll1的第一接收信号时间τ_RB1，测量接收广播信号Poll2的第二接收信号时间τ_RB2；参考节点C测量接收广播信号Poll1的第一接收信号时间τ_RC1，测量接收广播信号Poll2的第二接收信号时间τ_RC2；移动节点测量接收广播信号Poll1的第一接收信号时间τ_RT1,测量接收广播信号Poll2的第二接收信号时间τ_RT2。当然，在实际应用中可能会存在多个参考节点和多个移动节点，其工作过程如参考节点B、C和移动节点，同样测量接收广播信号Poll1和Poll2的接收信号时间。

步骤102，至少两个参考节点在接收到所述广播信号之后，延迟各自的预设时间发射各自的参考信号，以使所述移动节点接收所述参考信号并测量接收信号时间；所述参考信号包含参考节点测量的接收信号时间和发射信号时间；或者所述参考信号包含参考节点测量的接收信号时间和发射信号时间之间的时间间隔；不同参考节点的预设时间不相同。

仍以图2所示的场景为例，对本步骤的具体工作原理进行解释说明。

例如：参考节点B接收到广播信号Poll1和Poll2之后，以接收到Poll2接收信号时间τ_RB2为起点，延迟预设时间发射参考信号respB，则移动节点接收参考信号respB，测量接收信号时间τ_RT3。

参考节点C接收到广播信号Poll1和Poll2之后，以接收到Poll2接收信号时间τ_RC2为起点，延迟预设时间发射参考信号respC，则移动节点接收参考信号respC，测量接收信号时间τ_RT4。若还有其他参考节点参与此定位过程，则其他参考节点也发送参考信号，具体过程与参考节点B和C相同，在此不再赘述。

为例保证测量精度，第一参考节点可设置第一时间小于10m；参考节点B和C也可设置预设时间小于10ms，且两者设置的预设时间不相同。

步骤103，所述移动节点根据自身测量的接收信号时间和参考信号中时间或者时间间隔，计算所述移动节点到两个参考节点的距离差。

当参考节点在参考信号中携带自身测量的接收信号时间和发射信号时间时，本步骤可分为以下两个小步骤执行：

所述移动节点从参考信号中获取接收信号时间和发射信号时间；

所述移动节点按照公式计算所述移动节点到两个参考节点的距离差；其中，τ_RX1、τ_RX2是参考节点测量的接收第一参考节点的广播信号的两个接收信号时间，τ_TX1是参考节点发射参考信号的发射信号时间，τ_RT1、τ_RT2是移动节点测量的接收第一参考节点的广播信号的两个接收信号时间，τ_RTn是移动节点测量的接收参考信号的接收信号时间，C为光速，S为两个参考节点之间的距离，D为所述移动节点到两个参考节点的距离差。

需要说明的是，上述字符τ_RX1、τ_RX2、τ_TX1中的下标X是用于标识不同的参考节点，X仅是一个统一标识字母而已，并不具体标识哪一个参考节点，在具体计算过程中不同参考节点的标识字母不同，比如参考节点B、C，则使用字母B、C替换X即可。

上述τ_RTn中的下标n是用于区分移动节点接收不同的参考节点发射的参考信号的接收信号时间，比如上述移动节点测量得到τ_RT3标识的参考节点B发射的参考信号respB的接收信号时间；而τ_RT4标识的是移动节点测量的参考节点C发射的参考节点respC的接收信号时间。

例如：参考节点B测量接收广播信号Poll1和Poll2的接收信号时间分别为τ_RB1和τ_RB2；参考节点B测量的发射参考信号的发射信号时间为τ_TB1。

参考节点C测量接收广播信号Poll1的第一接收信号时间τ_RC1，测量接收广播信号Poll2的第二接收信号时间τ_RC2；参考节点C测量的发射参考信号的发射信号时间为τ_TC1。

仍以图2为例对上述利用公式测量距离差的测量原理进行解释说明。

A、B、C为固定参考节点，Tag为移动节点，固定参考节点A作为第一参考节点(也可以称为主参考节点)，间隔第一时间T(T<10ms)连续发射两次广播信号Poll1，Poll2，固定参考节点B作为从参考节点，接收Poll1,Poll2广播信号，测量接收时间τ_RB1，τ_RB2；固定参考节点B接收Poll2信号后延时预设时间T1(T1<10ms)发射respB参考信号，并测量发射时间τ_TB1。移动节点接收Poll1、Poll2、respB信号，分别测量三个信号接收时间τ_RT1、τ_RT2、τ_RT3。

移动节点Tag，固定参考节点B都收到Poll1,Poll2信号，分别计算测量两个信号时间间隔为(τ_RT2-τ_RT1),(τ_RB2-τ_RB1)。由于两个广播信号Poll1,Poll2间隔时间很短，两者传输路径几乎没有变化，可以认为移动节点Tag，固定参考节点B收到Poll1,Poll2信号时间间隔物理上是一致的，但是由于两者时钟频率偏差及测量误差，(τ_RT2-τ_RT1)不等于(τ_RB2-τ_RB1)。则

式中f_T,f_B分别为移动节点Tag，固定参考节点B的时钟频率，由于固定参考节点A到移动节点Tag，固定参考节点B距离不等，那么移动节点Tag和固定参考节点B接收Poll1,Poll2信号存在时间差为(S_AB-S_AT)/C。移动节点Tag接收respB信号存在延时为S_BT/C。S_AB为固定参考节点A到固定参考节点B距离，S_AT为固定参考节点A到移动节点Tag的距离，S_BT为固定参考节点B到移动节点Tag的距离。那么移动节点测量的Poll2,respB信号接收时间差不等于T1，具体如公式(2)所示：

(τ_RT3-τ_RT2)＝T1+S_BT/C+(S_AB-S_AT)/C (2)

由固定参考节点B测量的T1时间为(τ_TB1-τ_RB2),由于移动节点Tag和固定参考节点B的时钟存在频率偏差，由于T和T1时间很短，可以认为这一时间段内，移动节点Tag和固定参考节点B时钟频率不变，对应于移动节点Tag时钟频率，T1时间测量值应为(τ_TB1-τ_RB2)×f_B/f_T。

由式(1)和式(2)得到

由于固定参考节点A,B之间距离可以通过固定参考节点A,B的位置坐标计算得到，也可以通过其他方式得到，则可以得到移动节点Tag到固定参考节点A,B的距离差为

上面仅是从参考节点B的角度描述了如何测量移动节点到参考节点A，B的距离差。移动节点到参考节点A，C的距离差的计算原理与上述计算原理相同，只需要将参考节点B的相关参数替换为参考节点C的相关参数，在此不再赘述。当然，若存在多个参考节点，移动节点到任意两个参考节点间的距离差的计算原理与上述计算原理相同，参照上述过程即可。

当所述参考信号包含参考节点测量的接收信号时间和发射信号时间之间的时间间隔时，本步骤可分为以下两个小步骤执行：

所述移动节点根据自身测量的接收信号时间和参考信号中的时间间隔，计算所述移动节点到两个参考节点的距离差，包括：

所述移动节点从参考信号中获取时间间隔；

所述移动节点按照公式计算所述移动节点到两个参考节点的距离差；其中，(τ_TX1-τ_RX2)是参考节点测量的发射参考信号的发射信号时间与接收第一参考节点发射的第二个广播信号的接收信号时间之间的时间间隔；(τ_RX2-τ_RX1)是参考节点测量的接收第一参考节点发射的两个广播信号的接收信号时间之间的时间间隔；τ_RT1、τ_RT2是移动节点测量的接收第一参考节点的两个广播信号的接收信号时间；τ_RTn是移动节点测量的接收参考信号的接收信号时间，C为光速，S为两个参考节点之间的距离，D为所述移动节点到两个参考节点的距离差。

参考节点B在参考信号respB中携带两个时间间隔(τ_RB2-τ_RB1)和(τ_TB1-τ_RB2)；参考节点C在参考信号respC中携带两个时间间隔(τ_RC2-τ_RC1)和(τ_TC1-τ_RC2)；针对参考节点B发射的参考信号，移动节点Tag从该参考信号中提取时间间隔，然后将该时间间隔值代入公式可以计算出对应的移动节点到参考节点A,B的距离差。同样的，针对参考节点B发射的参考信号，移动节点Tag从该参考信号中提取时间间隔，然后将该时间间隔值代入公式可以计算出对应的移动节点到参考节点A,C的距离差。另外，移动节点根据这两个距离差还可以计算出移动节点到参考节点B,C的距离差。

步骤104，所述移动节点根据至少两个距离差和对应的参考节点位置坐标，确定所述移动节点的位置坐标。

在不同的应用场景下，移动节点的位置坐标维度不同比如：移动节点的位置定位可以是一维定位、二维定位或者三维定位等不同的维度的定位方式。

如果只需要对移动节点进行一维定位，则只需要一个距离差和对应的参考节点的位置坐标，就能够确定出该移动节点的位置坐标。

如果只需要对移动节点进行二维定位，则至少需要两个距离差和对应的参考节点的位置坐标，才能够确定出该移动节点的位置坐标。

如果只需要对移动节点进行三维定位，则至少需要三个距离差和对应的参考节点的位置坐标，才能够确定出该移动节点的位置坐标。

优选的，本步骤可通过以下方式实现，具体包括：

当所述移动节点的位置坐标为二维坐标时，从所计算的距离差中选择三个距离差，根据移动节点到两个参考节点的距离差数学公式建立方程组；

利用非线性最小二乘法求解所述方程组得到所述移动节点的位置坐标。

当然，在实际应用中根据计算精度需求，可以采用不同个数的距离差来计算移动节点的位置坐标；因此本发明并不局限于上述一种方式。

由于移动节点在确定自身位置坐标时，需要知道参考节点的位置坐标，因此，各参考节点可以在发射的广播信号或者参考信号中携带各自的位置坐标发送给移动节点，也可以通过其他方式将各自的位置坐标发送给移动节点；或者，移动节点也可以通过其他方式查询各参考节点的位置坐标。

下面从具体计算公式的角度对上述实现方式作进一步解释说明。

利用步骤101～103能够得到多个距离差，从中任意选择出三个距离差，比如选择(S_AT-S_BT)、(S_AT-S_CT)以及(S_AT-S_DT)，则根据参考节点A、B、C、D的位置坐标建立方程组，具体如下：

比如：参考节点A的位置坐标为(x1,y1),参考节点B的位置坐标为(x2,y2)，参考节点C的位置坐标为(x3,y3)，参考节点D的位置坐标为(x4,y4)，需要解析的移动节点的位置坐标为(x,y)，则根据移动节点到各节点之间的距离差，可以建立以下方程组:

上式3个方程式2个未知数，该方程组属于超定方程组，可采用非线性最小二乘法求解得到移动节点的位置坐标(x,y)。

在实际应用中，通过上述步骤101～103能够得到至少两个距离差，比如(S_AT-S_BT)和(S_AT-S_CT)，则根据这两个距离差以及参考节点A、B、C的位置坐标，联立两个方程就能够解析出移动节点的位置坐标。

为了更加准确定位移动节点的位置，可以选择更多的距离差建立更多的方程式；当然方程式个数越多，计算复杂度就越高，一般情况在能够计算出移动节点位置坐标的情况下，结合移动节点的硬件处理能力，可以多采用一些距离差以提高定位精度。

通过上述本发明实施例可以看出，在整个定位过程中，仅需要参考节点发射广播信号和参考信号，移动节点无需发射信号，移动节点仅需要接收参考节点发射的广播信号和参考信号，并测量接收信号时间，然后利用这些接收信号时间和参考信号中携带的参考节点的相关时间，计算移动节点自身的位置坐标。可见移动节点能够实现自定位，无需中心机参与从而节省通信开销，且移动节点在定位过程中不需要发射信号，因此在同一区域内可容纳的移动节点数量不受限制。

另外，由于该方案是基于时间间隔差实现定位的，因此其对参考节点间的时钟同步没有严格的精度要求；该方案仅需要一个参考节点发射两个广播信号和至少两个参考节点分别发射参考信号，就能够测量出计算所需的数据，因此，该方案的定位时间短能够满足快速、低成本的定位需求。

与上述方法相对应的，本发明实施例提供定位装置，该定位装置即移动节点，下面结合装置实施例1对本发明定位装置进行解释说明。

参阅图3，示出的本发明实施例定位装置实施例1的结构示意图，该装置可包括：

第一接收单元301，用于接收第一参考节点间隔第一时间发射的两次广播信号，并测量接收信号时间。

第二接收单元302，用于接收至少两个参考节点在接收到所述广播信号之后，延迟各自的预设时间发射的各自的参考信号，并测量接收信号时间；所述参考信号包含参考节点测量的接收信号时间和发射信号时间；或者所述参考信号包含参考节点测量的接收信号时间和发射信号时间之间的时间间隔；不同参考节点的预设时间不相同。

计算单元303，用于根据自身测量的接收信号时间和参考信号中时间或者时间间隔，计算所述移动节点到两个参考节点的距离差。

确定单元304，用于根据至少两个距离差和对应的参考节点位置坐标，确定所述移动节点的位置坐标。

可选的，当所述参考信号包含参考节点测量的接收信号时间和发射信号时间时，

所述计算单元，包括：

第一获取子单元，用于从参考信号中获取接收信号时间和发射信号时间；

第一计算子单元，用于所述移动节点按照公式计算所述移动节点到两个参考节点的距离差；其中，τ_RX1、τ_RX2是参考节点测量的接收第一参考节点的广播信号的两个接收信号时间，τ_TX1是参考节点发射参考信号的发射信号时间，τ_RT1、τ_RT2是移动节点测量的接收第一参考节点的广播信号的两个接收信号时间，τ_RTn是移动节点测量的接收参考信号的接收信号时间，C为光速，S为两个参考节点之间的距离，D为所述移动节点到两个参考节点的距离差。

可选的，当所述参考信号包含参考节点测量的接收信号时间和发射信号时间时，

所述计算单元，包括：

第二获取子单元，用于从参考信号中获取时间间隔；

第二计算子单元，用于所述移动节点按照公式计算所述移动节点到两个参考节点的距离差；其中，(τ_TX1-τ_RX2)是参考节点测量的发射参考信号的发射信号时间与接收第一参考节点发射的第二个广播信号的接收信号时间之间的时间间隔；(τ_RX2-τ_RX1)是参考节点测量的接收第一参考节点发射的两个广播信号的接收信号时间之间的时间间隔；τ_RT1、τ_RT2是移动节点测量的接收第一参考节点的两个广播信号的接收信号时间；τ_RTn是移动节点测量的接收参考信号的接收信号时间，C为光速，S为两个参考节点之间的距离，D为所述移动节点到两个参考节点的距离差。

可选的，当所述移动节点的位置坐标为二维坐标时，所述确定单元，包括：

选择子单元，用于从所计算的距离差中选择三个距离差，根据移动节点到两个参考节点的距离差数学公式建立方程组；

解析子单元，用于利用非线性最小二乘法求解所述方程组得到所述移动节点的位置坐标。

通过上述本发明实施例可以看出：本发明提供的定位装置即移动节点，能够测量接收信号时间，并根据参考节点测量的接收信号时间，利用时间间隔实现自身的定位；在整个定位过程中该移动节点无需发射信号，因此同一区域中实现定位的移动节点数目将不受限制。再者，由于该移动节点实现自定位的过程，对参考节点间的时钟同步没有严格的精度要求，因此，该移动节点实现自定位的方式简单可行。

下面从实际应用场景对本发明提供的定位方案作进一步解释说明。

例如在停车场、购物商场、仓库等室内或室外场所内，要实现对移动节点自定位，需要先在这些场所布置至少三个参考节点，这三个参考节点按照上述定位方法中执行发射信号操作，其中，一个参考节点作为第一参考节点间隔第一时间发射两个广播信号，以使其他参考节点和所述移动节点接收所述广播信号并测量接收信号时间；其他参考节点在接收到所述两个广播信号之后，延迟各自的预设时间发射参考信号，以使所述移动节点接收所述参考信号并测量接收信号时间；所述参考信号包含参考节点测量的接收信号时间和发射信号时间；或者所述参考信号包含参考节点测量的接收信号时间和发射信号时间之间的时间间隔；不同参考节点的预设时间不相同；移动节点接收这些信号，根据这些信号通过位置坐标计算实现自定位。移动节点启动自定位处理时，可以通过按键启用、软件启用、也可以通过短消息方式启动自定位处理。在实际应用中，这些移动节点也可以具备GPS功能，仅在特定环境下按照本发明的定位方法实现自定位。

在实际应用中移动节点测量得到位置坐标之后，可以用以实现其他功能，比如可用以实现类似GPS接收机的智能导航功能，也可以将自身位置坐标保存起来以便后续查询等。

上述移动节点可以是手机、移动台、接收机等能够接收参考节点发射的信号的移动设备，这些设备除了上述定位功能之外，还可以具备自身特殊的功能，比如手机具有通话、短信、照相等功能，当然这些设备还可以具备其他功能。在此并不限定移动节点的类型和其自身的其他功能，只要移动节点能够实现本发明上述定位功能即可。

需要说明的是，在本文中诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

还需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上对本发明所提供的一种定位方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；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 (10)

1.一种定位方法，其特征在于，所述方法包括：

第一参考节点间隔第一时间发射两次广播信号，以使移动节点和参考节点接收所述广播信号并分别测量接收信号时间；

至少两个参考节点在接收到所述广播信号之后，延迟各自的预设时间发射各自的参考信号，以使所述移动节点接收所述参考信号并测量接收信号时间；所述参考信号包含参考节点测量的接收信号时间和发射信号时间；或者所述参考信号包含参考节点测量的接收信号时间和发射信号时间之间的时间间隔；不同参考节点的预设时间不相同；

所述移动节点根据自身测量的接收信号时间和参考信号中时间或者时间间隔，计算所述移动节点到两个参考节点的距离差；

所述计算所述移动节点到两个参考节点的距离差，具体为：

所述移动节点根据第一类时间差和第二类时间差，计算所述移动节点到两个参考节点的距离差，所述第一类时间差根据所述移动节点自身测量的接收信号时间得到，所述第二类时间差根据所述参考信号携带的时间或者时间间隔得到；

所述移动节点根据至少两个距离差和对应的参考节点位置坐标，确定所述移动节点的位置坐标。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少两个参考节点在接收到所述广播信号之后，延迟各自的预设时间发射各自的参考信号，以使所述移动节点接收所述参考信号并测量接收信号时间，包括：

第二参考节点和第三参考节点在接收两次广播信号之后，分别延迟各自的预设时间发送各自的参考信号，以使所述移动节点接收两个参考信号并测量接收信号时间，所述第二参考节点和第三参考节点是所述至少两个参考节点中的任意两个节点。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述参考信号包含参考节点测量的接收信号时间和发射信号时间时，

所述移动节点根据自身测量的接收信号时间和参考信号中时间，计算所述移动节点到两个参考节点的距离差，包括：

所述移动节点从参考信号中获取接收信号时间和发射信号时间；

所述移动节点按照公式计算所述移动节点到两个参考节点的距离差；其中，τ_RX1、τ_RX2是参考节点测量的接收第一参考节点的广播信号的两个接收信号时间，τ_TX1是参考节点发射参考信号的发射信号时间，τ_RT1、τ_RT2是移动节点测量的接收第一参考节点的广播信号的两个接收信号时间，τ_RTn是移动节点测量的接收参考信号的接收信号时间，C为光速，S为两个参考节点之间的距离，D为所述移动节点到两个参考节点的距离差。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考信号包含参考节点测量的接收信号时间和发射信号时间之间的时间间隔时，

所述移动节点根据自身测量的接收信号时间和参考信号中的时间间隔，计算所述移动节点到两个参考节点的距离差，包括：

所述移动节点从参考信号中获取时间间隔；

所述移动节点按照公式计算所述移动节点到两个参考节点的距离差；其中，(τ_TX1-τ_RX2)是参考节点测量的发射参考信号的发射信号时间与接收第一参考节点发射的第二个广播信号的接收信号时间之间的时间间隔；(τ_RX2-τ_RX1)是参考节点测量的接收第一参考节点发射的两个广播信号的接收信号时间之间的时间间隔；τ_RT1、τ_RT2是移动节点测量的接收第一参考节点的两个广播信号的接收信号时间；τ_RTn是移动节点测量的接收参考信号的接收信号时间，C为光速，S为两个参考节点之间的距离，D为所述移动节点到两个参考节点的距离差。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一参考节点设置所述第一时间小于10ms。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动节点根据至少两个距离差和对应的参考节点位置坐标，确定所述移动节点的位置坐标，包括：

当所述移动节点的位置坐标为二维坐标时，从所计算的距离差中选择三个距离差，根据移动节点到两个参考节点的距离差数学公式建立方程组；

利用非线性最小二乘法求解所述方程组得到所述移动节点的位置坐标。

7.一种定位装置，其特征在于，应用于移动节点，所述装置包括：

第一接收单元，用于接收第一参考节点间隔第一时间发射的两次广播信号，并测量接收信号时间；

第二接收单元，用于接收至少两个参考节点在接收到所述广播信号之后，延迟各自的预设时间发射的各自的参考信号，并测量接收信号时间；所述参考信号包含参考节点测量的接收信号时间和发射信号时间；或者所述参考信号包含参考节点测量的接收信号时间和发射信号时间之间的时间间隔；不同参考节点的预设时间不相同；

计算单元，用于根据自身测量的接收信号时间和参考信号中时间或者时间间隔，计算所述移动节点到两个参考节点的距离差；

所述计算单元，具体用于：根据第一类时间差和第二类时间差，计算所述移动节点到两个参考节点的距离差，所述第一类时间差根据所述移动节点自身测量的接收信号时间得到，所述第二类时间差根据所述参考信号携带的时间或者时间间隔得到；

确定单元，用于根据至少两个距离差和对应的参考节点位置坐标，确定所述移动节点的位置坐标。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，当所述参考信号包含参考节点测量的接收信号时间和发射信号时间时，

所述计算单元，包括：

第一获取子单元，用于从参考信号中获取接收信号时间和发射信号时间；

第一计算子单元，用于所述移动节点按照公式计算所述移动节点到两个参考节点的距离差；其中，τ_RX1、τ_RX2是参考节点测量的接收第一参考节点的广播信号的两个接收信号时间，τ_TX1是参考节点发射参考信号的发射信号时间，τ_RT1、τ_RT2是移动节点测量的接收第一参考节点的广播信号的两个接收信号时间，τ_RTn是移动节点测量的接收参考信号的接收信号时间，C为光速，S为两个参考节点之间的距离，D为所述移动节点到两个参考节点的距离差。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，当所述参考信号包含参考节点测量的接收信号时间和发射信号时间时，

所述计算单元，包括：

第二获取子单元，用于从参考信号中获取时间间隔；

第二计算子单元，用于所述移动节点按照公式计算所述移动节点到两个参考节点的距离差；其中，(τ_TX1-τ_RX2)是参考节点测量的发射参考信号的发射信号时间与接收第一参考节点发射的第二个广播信号的接收信号时间之间的时间间隔；(τ_RX2-τ_RX1)是参考节点测量的接收第一参考节点发射的两个广播信号的接收信号时间之间的时间间隔；τ_RT1、τ_RT2是移动节点测量的接收第一参考节点的两个广播信号的接收信号时间；τ_RTn是移动节点测量的接收参考信号的接收信号时间，C为光速，S为两个参考节点之间的距离，D为所述移动节点到两个参考节点的距离差。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，当所述移动节点的位置坐标为二维坐标时，所述确定单元，包括：

选择子单元，用于从所计算的距离差中选择三个距离差，根据移动节点到两个参考节点的距离差数学公式建立方程组；

解析子单元，用于利用非线性最小二乘法求解所述方程组得到所述移动节点的位置坐标。