CN104754734A - 一种定位方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定位方法、装置及系统。其方法包括：接收辅助定位终端发送的定位信息；根据接收到的定位信息进行定位。其中，辅助定位终端是通过卫星定位信号或其他辅助定位终端发送的定位信息进行定位，并能够根据定位得到的位置信息生成定位信息并发送的终端。本发明实施例提供的技术方案，在卫星定位系统的卫星定位信号较弱或无卫星定位信号时，辅助定位之间通过定位信息的交互可以实现定位，定位终端可以从辅助定位终端获取定位信息从而实现定位。

Description

一种定位方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及定位技术领域，尤其涉及一种定位方法、装置及系统。

背景技术

目前主要采用卫星定位系统实现定位。例如全球定位系统（GlobalPositioning System，GPS），北斗卫星定位系统等等。

卫星定位原理可通过如下公式1～公式4体现：

$\sqrt{{(x_{i1}-x_0)}^2+{(y_{i1}-y_0)}^2+{(z_{i1}-z_0)}^2}=(t_{i1}-(t_{i1}^{\′}-{\mathrm{\Δt}}_0))\·C$    公式1

$\sqrt{{(x_{i2}-x_0)}^2+{(y_{i2}-y_0)}^2+{(z_{i2}-z_0)}^2}=(t_{i2}-(t_{i2}^{\′}-{\mathrm{\Δt}}_0))\·C$    公式2

$\sqrt{{(x_{i3}-x_0)}^2+{(y_{i3}-y_0)}^2+{(z_{i3}-z_0)}^2}=(t_{i3}-(t_{i3}^{\′}-{\mathrm{\Δt}}_0))\·C$    公式3

$\sqrt{{(x_{i4}-x_0)}^2+{(y_{i4}-y_0)}^2+{(z_{i4}-z_0)}^2}=(t_{i4}-(t_{i4}^{\′}-{\mathrm{\Δt}}_0))\·C$    公式4

其中(x_j,y_j,z_j)是卫星j（j=i1、i2、i3、i4）的位置坐标，t_j是卫星定位信号

的发送时间，t′_j是定位终端接收到卫星j的卫星定位信号的估计时间，C为光速。(x₀,y₀,z₀)是定位终端的位置坐标。通常定位终端的卫星接收器的时钟精度较低，存在一定的时钟偏差△t₀，至少需要4颗卫星才能够准确的估计出时钟偏差和位置，实现定位及定时的功能。

在公式5-7中，τ_i1,0·C表示节点i1与节点0间的距离，如果可以用其他手段（如雷达）等测出距离，则也可用雷达的测量值来代替τ_i1,0·C。

在室内、峡谷、隧道、地下停车场等等有遮挡的地方，卫星定位系统的卫星定位信号较弱，无法实现定位。

发明内容

本发明的目的是提供一种定位方法、装置及系统，以解决在卫星定位信号较弱的地方无法实现定位的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种定位方法，包括：

接收辅助定位终端发送的定位信息；

根据接收到的定位信息进行定位。

其中，辅助定位终端是通过卫星定位信号或其他辅助定位终端发送的定位信息进行定位，并能够根据定位得到的位置信息生成定位信息并发送的终端。

本发明实施例提供的定位方法，在卫星定位系统的卫星定位信号较弱或无卫星定位信号时，可以从辅助定位终端获取定位信息从而实现定位。

根据接收到的定位信息进行定位的实现方式可以但不仅限于是，根据接收到的至少3个辅助定位终端发送的定位信息进行定位。

例如，根据接收到的3个辅助定位终端发送的定位信息，按照如下公式进行定位，得到位置信息(x₀,y₀,z₀)：

$\sqrt{{(x_{i1}-x_0)}^2+{(y_{i1}-y_0)}^2+{(z_{i1}-z_0)}^2}={\mathrm{\τ}}_{i\mathrm{1,0}}\·C$    公式5

$\sqrt{{(x_{i2}-x_0)}^2+{(y_{i2}-y_0)}^2+{(z_{i2}-z_0)}^2}={\mathrm{\τ}}_{i2,0}\·C$    公式6

$\sqrt{{(x_{i3}-x_0)}^2+{(y_{i3}-y_0)}^2+{(z_{i3}-z_0)}^2}={\mathrm{\τ}}_{i3,0}\·C$    公式7

其中，(x_i1,y_i1,z_i1)，(x_i2,y_i2,z_i2)，(x_i3,y_i3,z_i3)分别为辅助定位终端发送的定位信息；τ_i1,0，τ_i2,0，τ_i3,0分别为辅助定位终端发送的定位信息的传播时延，C为光速。

现有的卫星定位方式，需要确定时钟偏差，至少需要来自四个卫星的卫星定位信号，才能实现定位。本发明实施例提供的技术方案，在进行定位时，如果始终精度较高，不需要确定时钟偏差，只有三个变量，只需要3个辅助定位终端发送的定位信息即可实现定位。

较佳地，与辅助定位终端之间通信的帧结构包括定位请求子帧和定位反馈子帧。其中，定位请求子帧中承载定位请求消息，定位反馈子帧中承载包括定位信息的定位反馈消息。该定位请求子帧与定位反馈子帧之间存在保护间隔；如果有至少两个定位反馈消息，定位反馈消息之间存在保护间隔。

进一步的，定位请求消息中还可以包括前导序列和定位请求消息的发送端标识信息，定位请求消息中的前导序列用于定位请求消息的接收端估计定位请求消息的到达时间。

进一步的，定位反馈消息中还可以包括前导序列和定位反馈消息的发送端标识信息，定位反馈消息中的前导序列用于定位反馈消息的接收端估计定位反馈消息的到达时间。

进一步的，定位请求消息中还可以包括以下至少一种信息：定位请求消息的类型；定位请求消息的接收端标识信息；定位反馈消息的数量。

进一步的，定位反馈消息中还包括定位反馈消息的发送时间。

基于上述帧结构，辅助定位终端发送的定位信息的传播时延，即辅助定位终端发送的定位反馈消息的传播时延，该传播时延τ_i,j可通过如下公式确定：

[△t-(T_G1+(n-1)·(T_F+T_G2))]/2=τ_i,j   公式8

其中，△t表示该定位反馈消息的开始时刻与定位请求消息的结束时刻的时间差，T_G1表示定位请求消息之后的保护间隔时长，T_G2表示定位反馈消息之后的保护间隔时长，n表示该定位反馈消息为一个帧结构中的第n个定位反馈消息。

基于上述帧结构，还可以按照公式△t=t_F+τ_i,j-t_F,r确定系统时钟调整量△t，根据确定的系统时钟调整量更新系统时钟。

其中，t_F表示定位反馈消息的发送时间，t_F,r表示根据定位反馈消息的前导序列估计得到的定位反馈消息的到达时间，τ_i,j表示定位反馈消息的传播时延。

基于上述任意方法实施例，较佳地，接收辅助定位终端发送的定位信息之前，还可以向辅助定位终端发送定位请求消息。

基于上述任意方法实施例，如果该方法应用于辅助定位终端，接收辅助定位终端发送的定位信息具体是指，辅助定位终端接收其他辅助定位终端发送的定位信息。相应的，辅助定位终端根据接收到的定位信息进行定位之后，还可以根据定位得到的位置信息生成定位信息并发送。

具体的，可以接收定位请求消息，在接收到定位请求消息后，根据定位得到的位置信息生成定位信息，并将该定位信息发送给定位请求消息的发送端。

具体的，可以判断根据接收到的定位信息进行定位是否成功，如果定位成功，根据定位得到的位置信息生成定位信息并发送。

具体的，可以对定位得到的位置信息进行平滑处理，将平滑处理后的位置信息作为定位信息。

基于上述任意方法实施例，较佳地，根据接收到的定位信息进行定位之后，还可以发出定位完成状态指示，以便系统、用户或管理人员获知其定位是否完成，以及定位是否成功。

基于与方法同样的发明构思，本发明实施例还提供一种定位装置，包括：

定位信息接收模块，用于接收辅助定位终端发送的定位信息；

定位模块，用于根据接收到的定位信息进行定位。

其中，辅助定位终端是通过卫星定位信号或其他辅助定位终端发送的定位信息进行定位，并能够根据定位得到的位置信息生成定位信息并发送的终端。

本发明实施例提供的定位装置，在卫星定位系统的卫星定位信号较弱或无卫星定位信号时，可以从辅助定位终端获取定位信息从而实现定位。

本发明实施例提供的定位装置可以是辅助定位终端，也可以是内置于辅助定位终端或与辅助定位终端连接的装置。本发明实施例提供的定位装置还可以是定位终端，也可以是内置于定位终端或与定位终端连接的装置。

较佳地，定位模块具体用于：

根据接收到的至少3个辅助定位终端发送的定位信息进行定位。

以接收到3个辅助定位终端发送的定位信息为例，按照如下公式进行定位，得到位置信息(x₀,y₀,z₀)：

$\sqrt{{(x_{i1}-x_0)}^2+{(y_{i1}-y_0)}^2+{(z_{i1}-z_0)}^2}={\mathrm{\τ}}_{i\mathrm{1,0}}\·C$    公式5

$\sqrt{{(x_{i2}-x_0)}^2+{(y_{i2}-y_0)}^2+{(z_{i2}-z_0)}^2}={\mathrm{\τ}}_{i2,0}\·C$    公式6

$\sqrt{{(x_{i3}-x_0)}^2+{(y_{i3}-y_0)}^2+{(z_{i3}-z_0)}^2}={\mathrm{\τ}}_{i3,0}\·C$    公式7

其中，(x_i1,y_i1,z_i1)，(x_i2,y_i2,z_i2)，(x_i3,y_i3,z_i3)分别为辅助定位终端发送的定位信息；τ_i1,0，τ_i2,0，τ_i3,0分别为辅助定位终端发送的定位信息的传播时延。

较佳地，与辅助定位终端之间通信的帧结构包括定位请求子帧和定位反馈子帧；定位请求子帧中承载定位请求消息，定位反馈子帧中承载包括定位信息的定位反馈消息；定位请求子帧与定位反馈子帧之间存在保护间隔；如果有至少两个定位反馈消息，定位反馈消息之间存在保护间隔。

该帧结构的具体描述可以参见上述方法实施例，不再赘述。

基于上述帧结构，较佳地，还包括系统时间调整模块，用于：

按照公式△t=t_F+τ_i,j-t_F,r确定系统时钟调整量△t，根据确定的系统时钟调整量更新系统时钟；

其中，t_F表示定位反馈消息的发送时间，t_F,r表示根据定位反馈消息的前导序列估计得到的定位反馈消息的到达时间，τ_i,j表示定位反馈消息的传播时延。

基于上述任意装置实施例，如果该装置应用于辅助定位终端，定位信息接收模块具体用于：接收其他辅助定位终端发送的定位信息；该装置还包括定位请求发送模块，用于定位信息接收模块接收辅助定位终端发送的定位信息之前，向辅助定位终端发送定位请求消息。

其中，装置应用于辅助定位终端是指，装置即为辅助定位终端，或者装置内置于辅助定位终端，或者装置外置于辅助定位终端。

基于上述任意装置实施例，较佳地，还包括定位信息发送模块，用于定位模块根据接收到的定位信息进行定位之后，根据定位得到的位置信息生成定位信息并发送。

定位信息发送模块具体可以用于：

接收定位请求消息；

根据定位得到的位置信息生成定位信息，并将所述定位信息发送给所述定位请求消息的发送端。

定位信息发送模块具体可以用于：

判断根据接收到的定位信息进行定位是否成功，如果定位成功，根据定位得到的位置信息生成定位信息并发送。

根据定位得到的位置信息生成定位信息时，定位信息发送模块具体可以用于：

对定位得到的位置信息进行平滑处理，将平滑处理后的位置信息作为定位信息。

基于上述任意装置实施例，较佳地，还包括定位状态指示模块，用于定位模块根据接收到的定位信息进行定位之后，发出定位完成状态指示。

基于与方法同样的发明构思，本发明实施例还提供一种定位装置，包括射频单元和处理器。

该射频单元被配置为，接收辅助定位终端发送的定位信息；

该处理器被配置为，根据接收到的定位信息进行定位。

其中，辅助定位终端是通过卫星定位信号或其他辅助定位终端发送的定位信息进行定位，并能够根据定位得到的位置信息生成定位信息并发送的终端。

本发明实施例提供的定位装置，在卫星定位系统的卫星定位信号较弱或无卫星定位信号时，可以从辅助定位终端获取定位信息从而实现定位。

本发明实施例提供的定位装置可以是上述系统中的辅助定位终端，也可以是内置于辅助定位终端或与辅助定位终端连接的装置。本发明实施例提供的定位装置还可以是上述系统中的定位终端，也可以是内置于定位终端或与定位终端连接的装置。

基于与方法同样的发明构思，本发明实施例提供一种定位系统，包括：

辅助定位终端，用于通过卫星定位信号或其他辅助定位终端发送的定位信息进行定位，根据定位得到的位置信息生成定位信息并发送；

定位终端，用于接收辅助定位终端发送的定位信息，并根据接收到的定位信息进行定位。

本发明实施例提供的定位系统，在卫星定位系统的卫星定位信号较弱或无卫星定位信号时，辅助定位之间通过定位信息的交互可以实现定位，定位终端可以从辅助定位终端获取定位信息从而实现定位。

较佳地，辅助定位终端通过其他辅助定位终端发送的定位信息进行定位时，具体用于：根据至少三个其他辅助定位终端发送的定位信息进行定位；

定位终端具体用于，至少接收三个辅助定位终端发送的定位信息，并根据接收到的定位信息进行定位。

附图说明

图1为本发明实施例提供的定位系统示意图；

图2为本发明实施例提供的辅助定位终端示意图；

图3为本发明实施例提供的定位方法流程图；

图4为本发明实施例提供的帧结构示意图；

图5为本发明实施例提供的第一种定位装置示意图；

图6为本发明实施例提供的第二种定位装置示意图；

图7为本发明实施例提供的中间通信网络场景示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例提供的技术方案进行详细说明。

本发明实施例提供一种定位系统，如图1所示，该系统至少包括：

辅助定位终端101，用于通过卫星定位信号或其他辅助定位终端发送的定位信息进行定位，根据定位得到的位置信息生成定位信息并发送。

定位终端102，用于接收辅助定位终端101发送的定位信息，并根据接收到的定位信息进行定位。

本发明实施例提供的定位系统，在卫星定位系统的卫星定位信号较弱或无卫星定位信号时，辅助定位终端之间通过定位信息的交互可以实现定位，定位终端可以从辅助定位终端获取定位信息从而实现定位。

较佳地，辅助定位终端通过其他辅助定位终端发送的定位信息进行定位时，具体用于：根据至少三个其他辅助定位终端发送的定位信息进行定位。

较佳地，定位终端具体用于，至少接收三个辅助定位终端发送的定位信息，并根据接收到的定位信息进行定位。

其中，辅助定位终端大致可分为两种，一种是具备卫星定位功能的辅助定位终端，如图2所示，这种辅助定位终端至少包括如下功能模块：

卫星定位模块，接收卫星定位信号，根据接收到的卫星定位信号进行定位。可选的，还根据卫星定位信号更新系统时钟。

中间通信模块，与相邻辅助定位终端进行定位信息的交互。具体的，如果卫星定位模块定位成功，则将卫星定位模块定位得到的定位信息发送给相邻辅助定位终端；如果卫星定位模块定位失败，则从相邻辅助定位终端获取定位信息进行定位。可选的，还根据从相邻辅助定位终端获取的定位信息更新系统时钟。

辅助定位模块，从中间通信模块获取定位信息发送给定位终端。

指示器，指示定位的完成状态，和/或指示相邻定位辅助终端的接收信号功率强度大于某一门限值的个数。具体可以通过指示灯指示，也可以上报指示信息。

另一种是不具备卫星定位功能的辅助定位终端，相对于图2所示的辅助定位终端，少了卫星定位模块。

基于上述定位系统，本发明实施例定义三个逻辑上的网络，分别是：

卫星定位网络，该网络由卫星定位系统构成，如GPS、北斗等卫星定位系统；

中间通信网络：该网络是辅助定位终端之间进行信息交互的通信网络；

辅助定位网络：该网络是辅助定位终端与定位终端之间进行信息交互，为定位终端提供定位服务的网络。

其中，中间通信网络可以使用卫星定位系统的通信协议，那么，辅助定位终端之间传递的信息采用卫星定位信号的消息格式，辅助定位终端在硬件及软件上不需要作任何修改；中间通信网络也可以使用现有的通信网络的通信协议，例如LTE系统通信协议，D2D通信协议，物联网通信协议等等，那么，辅助定位终端之间传递的信息采用现有的通信协议规定的消息格式。中间通信网络也可以使用自定义的通信协议。

辅助定位网络可以使用卫星定位系统的通信协议，那么，辅助定位终端与定位终端之间传递的信息采用卫星定位信号的消息格式，辅助定位终端和定位终端在硬件及软件上不需要作任何修改；辅助定位网络也可以使用现有的通信网络的通信协议，例如LTE系统通信协议，D2D通信协议，物联网通信协议等等，那么，辅助定位终端与定位终端之间传递的信息采用现有的通信协议规定的消息格式。辅助定位网络也可以使用中间通信网络定义的通信协议，还可以使用其自定义的通信协议。

辅助定位终端可以是个人电脑、服务器、导航仪等终端，也可以是智能手机、掌上电脑等移动终端。

定位终端可以是个人电脑、服务器、导航仪、车载模块等终端，也可以是智能手机、掌上电脑等移动终端。

在静止模式下，辅助定位终端的位置基本不变，在完成定位后，可以不再更新位置信息，直至辅助定位终端的位置发生变化后，再重新进行定位。如果辅助定位终端有定时需求，则可以周期性或者按照其他更新规则更新系统时钟。

在运动模式下，辅助定位终端需要周期性或者按照其他更新规则更新位置信息。如果有定时需求，还可以周期性或者按照其他更新规则更新系统时钟。

基于上述定位系统，本发明实施例提供一种定位方法，如图3所示，该方法包括如下操作：

步骤300、接收上述定位系统中的辅助定位终端发送的定位信息。

其中，既可以通过定期或按照一定的触发条件进行监测来接收辅助定位终端发送的定位信息。也可以在有定位需求时，向辅助定位终端发送定位请求消息，以接收辅助定位终端返回的定位信息。

步骤310、根据接收到的定位信息进行定位。

根据定位信息进行定位的实现方式有多种，不同的定位信息，定位方式也不同。凡本领域技术人员不付出创造性劳动即可想到的定位方式，均在本发明的保护范围内。例如，辅助定位终端通过卫星定位信号发送定位信息，则可以按照上述公式1～4的卫星定位原理进行定位，相应的，需要至少4个卫星定位信号实现定位。又例如，辅助定位终端通过LTE系统等蜂窝网通信协议规定的帧结构发送定位信息，相应的定位信息为三维位置坐标信息，由于现有的蜂窝通信系统中可以保证定时同步，因此，只需要3个辅助定位终端发送的定位信息即可实现定位。

本发明实施例提供的技术方案，既可以应用于上述定位系统中的辅助定位终端，也可以应用于上述定位系统中的定位终端。

如果应用于辅助定位终端，步骤300的具体实现方式是，接收其他辅助定位终端发送的定位信息。

本发明实施例提供的定位方法，在卫星定位系统的卫星定位信号较弱或无卫星定位信号时，可以从辅助定位终端获取定位信息从而实现定位。

对于辅助定位终端，根据接收到的定位信息进行定位之后，还根据定位得到的位置信息生成定位信息并发送。生成的定位信息既可以发送给中间通信网络中的相邻辅助定位终端，也可以发送给定位终端。

具体的，可以接收定位请求消息，在接收到定位请求消息后，将定位信息发送给定位请求消息的发送端（定位请求消息的发送端可以是一个定位终端，也可以是一个辅助定位终端）。也可以在完成定位后，就根据定位得到的位置信息生成定位信息并发送；还可以周期性发送定位信息，直至再次进行定位；还可以在满足预定的触发条件时，发送定位信息。其中，可以在最近一次定位完成后，即根据定位得到的位置信息生成定位信息；也可以在需要发送定位信息时，根据最近一次定位得到的位置信息生成定位信息。

具体的，可以判断根据接收到的定位信息进行定位是否成功，如果定位成功，根据定位得到的位置信息生成定位信息并发送；如果定位不成功，则不发送定位信息。其中，如果定位成功，则认为本地位置信息有效，否则，认为本地位置信息失效。

位置信息失效的条件可以但不仅限于是：

开机后未获得位置信息，

静止模式下，位置更新后未获得更新的位置信息，

运动模式下，在发送定位请求消息后，如果达到最大发送次数后仍然没有计算出自身的位置信息。

具体的，可以直接将定位得到的位置信息作为定位信息，也可以对定位得到的位置信息进行平滑处理，将平滑处理后的位置信息作为定位信息。

基于上述任意方法实施例，较佳地，根据接收到的定位信息进行定位之后，还可以发出定位完成状态指示，以便系统、用户或管理人员获知其定位是否完成，以及定位是否成功。

定位辅助网络正常工作的标志：

a)、辅助定位终端获得自身位置和时钟信息后指示器显示定位完成状态；

b)、运动模式下，在无法获得卫星定位信息的区域内，辅助定位终端至少需要可与周围3个或以上的辅助定位终端进行中间通信网络层的通信；

c）、静止模式下，在无法获得卫星定位信息的区域内，辅助定位终端至少需要可与周围3个或以上的定位辅助终端进行中间通信网络层的通信。

基于上述任意方法实施例，较佳地，还可以根据接收到的定位信息更新系统时钟。其具体实现方式有多种，凡本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可想到的实现方式，均在本发明的保护范围内。例如，辅助定位终端通过卫星定位信号发送定位信息，则可以按照上述公式1～公式4的卫星定位原理更新系统时钟，相应的，需要至少4个卫星定位信号实现系统时钟更新。

在更新系统时钟后，还可以判断系统时钟是否更新成功，如果更新成功，根据定位得到的位置信息生成定位信息并发送，如果不成功，则不发送定位信息。其中，如果系统时钟更新成功，则认为本地系统时钟有效，否则，认为本地系统时钟失效。

系统时钟失效的条件可以但不仅限于是：

在发送定位请求消息后，如果达到最大发送次数后仍然没有计算出系统时钟更新量。

基于上述任意方法实施例，本发明实施例提供一种优选的帧结构，用于中间通信网络，或者用于辅助定位网络。该优选的帧结构包括定位请求子帧和定位反馈子帧。其中，定位请求子帧中承载定位请求消息，定位反馈子帧中承载包括定位信息的定位反馈消息。该定位请求子帧与定位反馈子帧之间存在保护间隔；如果有至少两个定位反馈消息，定位反馈消息之间存在保护间隔。

相应的，定位请求消息在定位请求子帧中发送。辅助定位终端发送的定位信息在定位反馈子帧中发送。

进一步的，定位请求消息中还可以包括前导序列和定位请求消息的发送端标识信息，定位请求消息中的前导序列用于定位请求消息的接收端估计定位请求消息的到达时间。

进一步的，定位反馈消息中还可以包括前导序列和定位反馈消息的发送端标识信息，定位反馈消息中的前导序列用于定位反馈消息的接收端估计定位反馈消息的到达时间。

进一步的，定位请求消息中还可以包括以下至少一种信息：定位请求消息的类型；定位请求消息的接收端标识信息；定位反馈消息的数量。

其中，定位请求消息的接收端标识信息可以是辅助定位终端的标识信息，也可以是辅助定位终端组的组标识信息。如果不携带接收端标识信息，则定位请求消息为广播消息。

其中，定位反馈消息的数量用于确定帧结构的长度，进而实现系统时钟同步。

进一步的，定位反馈消息中还包括定位反馈消息的发送时间。

本发明实施例提供的优选的帧结构如图4所示。

其中，前导序列主要用于接收端估计信号的到达时间，可采用802.11p中所述的前导序列；

控制信令主要包括：请求消息的类型等内容，例如可以定义00代表是定位请求消息；

请求消息主要包括：发送端的ID号，接收端的ID号，定位反馈消息的个数N；

反馈消息包括发送端的ID号，发送反馈消息的时间，发送端的位置信息；

G1：第一保护间隔，要求大于接收机收到定位请求消息并发送定位反馈消息的时间，时间长度是T_G1；

G2：第二保护间隔，要求大于辅助定位终端最大通信距离*2/C，C为光速，时间长度是T_G2；

定位请求消息的时间长度是T_Q，单个定位反馈消息的时间长度是T_F，一个定位帧的时间长度是(T_Q+T_G1+N·(T_F+T_G2))。

其中，可以不携带接收端的ID号，则请求消息为广播消息。

如果请求消息中的接收端的ID号是辅助定位终端的标识信息，且每个请求消息针对一个辅助定位终端，则定位反馈消息的个数为1，或者不携带定位反馈消息的个数。

如果请求消息中的接收端的ID号是辅助定位终端组的组标识信息，则定位反馈消息的个数不小于组内辅助定位终端的个数。

其中接收端的ID号可以预先配置，也可以通过辅助定位终端之间预先发送各自的ID号，从而获知其他辅助定位终端的ID号。

应当指出的是，图4所示的帧结构只是一种举例，而非限定。

基于上述帧结构，根据接收到的定位信息进行定位的实现方式可以是，根据接收到的3个辅助定位终端发送的定位信息，按照如下公式5～公式7进行定位，得到位置信息(x₀,y₀,z₀)：

$\sqrt{{(x_{i1}-x_0)}^2+{(y_{i1}-y_0)}^2+{(z_{i1}-z_0)}^2}={\mathrm{\τ}}_{i\mathrm{1,0}}\·C$    公式5

$\sqrt{{(x_{i2}-x_0)}^2+{(y_{i2}-y_0)}^2+{(z_{i2}-z_0)}^2}={\mathrm{\τ}}_{i2,0}\·C$    公式6

$\sqrt{{(x_{i3}-x_0)}^2+{(y_{i3}-y_0)}^2+{(z_{i3}-z_0)}^2}={\mathrm{\τ}}_{i3,0}\·C$    公式7

其中，(x_i1,_yi1,z_i1)，(x_i2,y_i2,z_i2)，(x_i3,y_i3,z_i3)分别为辅助定位终端发送的定位信息；τ_i1,0，τ_i2,0，τ_i3,0分别为辅助定位终端发送的定位信息的传播时延，C为光速。

辅助定位终端发送的定位信息的传播时延，即辅助定位终端发送的定位反馈消息的传播时延，该传播时延τ_i,j可通过如下公式确定：

[△t-(T_G1+(n-1)·(T_F+T_G2))]/2=τ_i,j   公式8

其中，△t表示该定位反馈消息的开始时刻与定位请求消息的结束时刻的时间差，T_G1表示定位请求消息之后的保护间隔时长，T_G2表示定位反馈消息之后的保护间隔时长，n表示该定位反馈消息为一个帧结构中的第n个定位反馈消息。

现有的卫星定位方式，需要确定时钟偏差，至少需要来自四个卫星的卫星定位信号，才能实现定位。基于上述帧结构，在进行定位时，不需要确定时钟偏差，只有三个变量，只需要3个辅助定位终端发送的定位信息即可实现定位。

基于上述帧结构，还可以按照公式△t=t_F+τ_i,j-t_F,r确定系统时钟调整量△t，根据确定的系统时钟调整量更新系统时钟。

其中，t_F表示定位反馈消息的发送时间，t_F是根据发端系统时钟确定的，t_F,r表示根据定位反馈消息的前导序列估计得到的定位反馈消息的到达时间，t_F,r是根据收端系统时钟确定的，τ_i,j表示定位反馈消息的传播时延。

基于与方法同样的发明构思，本发明实施例还提供一种定位装置，如图5所示，该定位装置至少包括：

定位信息接收模块501，用于接收上述定位系统中的辅助定位终端发送的定位信息；

定位模块502，用于根据接收到的定位信息进行定位。

本发明实施例提供的定位装置，在卫星定位系统的卫星定位信号较弱或无卫星定位信号时，可以从辅助定位终端获取定位信息从而实现定位。

本发明实施例提供的定位装置可以是上述系统中的辅助定位终端，也可以是内置于辅助定位终端或与辅助定位终端连接的装置。本发明实施例提供的定位装置还可以是上述系统中的定位终端，也可以是内置于定位终端或与定位终端连接的装置。

较佳地，与辅助定位终端之间通信的帧结构包括定位请求子帧和定位反馈子帧；定位请求子帧中承载定位请求消息，定位反馈子帧中承载包括定位信息的定位反馈消息；定位请求子帧与定位反馈子帧之间存在保护间隔；如果有至少两个定位反馈消息，定位反馈消息之间存在保护间隔。

该帧结构的具体描述可以参见上述方法实施例，不再赘述。

较佳地，定位模块502具体用于：

根据接收到的至少3个辅助定位终端发送的定位信息进行定位。

例如，根据接收到的3个辅助定位终端发送的定位信息，按照如下公式5～公式7进行定位，得到位置信息(x₀,y₀,z₀)：

$\sqrt{{(x_{i1}-x_0)}^2+{(y_{i1}-y_0)}^2+{(z_{i1}-z_0)}^2}={\mathrm{\τ}}_{i\mathrm{1,0}}\·C$    公式5

$\sqrt{{(x_{i2}-x_0)}^2+{(y_{i2}-y_0)}^2+{(z_{i2}-z_0)}^2}={\mathrm{\τ}}_{i2,0}\·C$    公式6

$\sqrt{{(x_{i3}-x_0)}^2+{(y_{i3}-y_0)}^2+{(z_{i3}-z_0)}^2}={\mathrm{\τ}}_{i3,0}\·C$    公式7

其中，(x_i1,y_i1,z_i1)，(x_i2,y_i2,z_i2)，(x_i3,y_i3,z_i3)分别为辅助定位终端发送的定位信息；τ_i1,0，τ_i2,0，τ_i3,0分别为辅助定位终端发送的定位信息的传播时延。

基于上述帧结构，较佳地，还包括系统时间调整模块，用于：

按照公式△t=t_F+τ_i,j-t_F,r确定系统时钟调整量△t，根据确定的系统时钟调整量更新系统时钟；

其中，t_F表示定位反馈消息的发送时间，t_F,r表示根据定位反馈消息的前导序列估计得到的定位反馈消息的到达时间，τ_i,j表示定位反馈消息的传播时延。

基于上述任意装置实施例，如果该装置应用于辅助定位终端，定位信息接收模块具体用于：接收其他辅助定位终端发送的定位信息；该装置还包括定位请求发送模块，用于定位信息接收模块501接收辅助定位终端发送的定位信息之前，向辅助定位终端发送定位请求消息。

其中，装置应用于辅助定位终端是指，装置即为辅助定位终端，或者装置内置于辅助定位终端，或者装置外置于辅助定位终端。

基于上述任意装置实施例，较佳地，还包括定位信息发送模块，用于定位模块502根据接收到的定位信息进行定位之后，根据定位得到的位置信息生成定位信息并发送。

定位信息发送模块具体可以用于：

接收定位请求消息；

根据定位得到的位置信息生成定位信息，并将所述定位信息发送给所述定位请求消息的发送端。

定位信息发送模块具体可以用于：

判断根据接收到的定位信息进行定位是否成功，如果定位成功，根据定位得到的位置信息生成定位信息并发送。

根据定位得到的位置信息生成定位信息时，定位信息发送模块具体可以用于：

对定位得到的位置信息进行平滑处理，将平滑处理后的位置信息作为定位信息。

基于上述任意装置实施例，较佳地，还包括定位状态指示模块，用于定位模块502根据接收到的定位信息进行定位之后，发出定位完成状态指示。

基于与方法同样的发明构思，本发明实施例还提供一种定位装置，如图6所示，至少包括射频单元601和处理器602。

该射频单元601被配置为，接收上述定位系统中的辅助定位终端发送的定位信息；

该处理器602被配置为，根据接收到的定位信息进行定位。

本发明实施例提供的定位装置，在卫星定位系统的卫星定位信号较弱或无卫星定位信号时，可以从辅助定位终端获取定位信息从而实现定位。

本发明实施例提供的定位装置可以是上述系统中的辅助定位终端，也可以是内置于辅助定位终端或与辅助定位终端连接的装置。本发明实施例提供的定位装置还可以是上述系统中的定位终端，也可以是内置于定位终端或与定位终端连接的装置。

以中间通信网络中的各个辅助定位终端均为静止模式为例，结合具体场景对本发明实施例提供的技术方案进行描述。

如图7所示，在矩形隧道的入口处部署辅助定位终端1、2和3，以保证在初始状态下至少有3个辅助定位终端可以接收到卫星定位信号。

终端4根据终端1、2、3确定自身的位置和系统时钟；

终端5和6可根据终端2、3、4确定自身的位置和系统时钟；

终端7可根据终端4、5、6确定自身的位置和系统时钟；

……

位置和时钟信息通过中间通信网络的传递，隧道内所有辅助定位终端可获得位置和系统时钟信息。

隧道内的定位终端通过辅助定位网络可确定自身的位置和系统时钟信息，实现定位/定时功能。

运动模式下的定位方式可以参照上述实施例的描述，不再赘述。

可以通过手动配置切换系统工作于静止模式还是运动模式。

以辅助定位终端4为例，其主要通信过程如下：

辅助定位终端4开机后，如果其具备卫星定位功能，则可以首先搜索卫星定位信号，基于卫星定位信号进行定位。如果卫星定位失败，或者其不具备卫星定位功能，则在中间通信网络中，按照图4所示的帧结构发送定位请求消息。在定位请求消息中，携带辅助定位终端1、2和3的标识信息，定位反馈消息的个数N的初始取值为4。

辅助定位终端4可以连续发送定位请求消息，直到计算出自身的位置信息或是达到最大发送次数（Ntmax）。如果达到最大发送次数后仍然没有计算出自身的位置，经过预定时延后继续启动定位请求消息的发送。

具体的，可以采用CSMA/CA的机制发送定位请求消息。

当定位反馈消息较多时，可增大N的取值，例如当前收到3或以上的定位反馈消息，则辅助定位终端4发送的定位请求消息中，N的取值增加。即反馈量超过N的70%后，N的取值就增加。

根据定位反馈信息及公式5-7计算位置信息(x₀,y₀,z₀)。如果有定时需求，还根据公式△t=t_F+τ_i,j-t_F,r计算系统时钟调整量△t，从而调整自身的系统时钟。

$\sqrt{{(x_{i1}-x_0)}^2+{(y_{i1}-y_0)}^2+{(z_{i1}-z_0)}^2}={\mathrm{\τ}}_{i\mathrm{1,0}}\·C$    公式5

$\sqrt{{(x_{i2}-x_0)}^2+{(y_{i2}-y_0)}^2+{(z_{i2}-z_0)}^2}={\mathrm{\τ}}_{i2,0}\·C$    公式6

$\sqrt{{(x_{i3}-x_0)}^2+{(y_{i3}-y_0)}^2+{(z_{i3}-z_0)}^2}={\mathrm{\τ}}_{i3,0}\·C$    公式7

其中，(x_i1,y_i1,z_i1)，(x_i2,y_i2,z_i2)，(x_i3,y_i3,z_i3)分别为辅助定位终端发送的定位信息；τ_i1,0，τ_i2,0，τ_i3,0分别为辅助定位终端发送的定位信息的传播时延。

对于静止模式，可以对计算到的位置信息做平滑处理，直到位置信息的取值趋于稳定，即相邻两次得到的位置信息经过平滑处理后的平滑输出值变化量小于1%。例如辅助定位终端j在时刻t0基于公式5-7计算得到位置信息(x_j,t0,y_j,t0,z_j,t0)、ti时刻得到(x_j,ti,y_j,ti,z_j,ti)，ti时刻的平滑输出值为 $({\mathrm{\Σ}}_{m=1}^{m=i}{x}_{j,\mathrm{ti}}/i,{\mathrm{\Σ}}_{m=1}^{m=i}{y}_{j,\mathrm{ti}}/i,{\mathrm{\Σ}}_{m=1}^{m=i}{z}_{j,\mathrm{ti}}/i).$

如果有定时需求，但无法直接获得卫星时钟时，周期（周期为T）的发送定位请求消息。此时可针对某一特定ID发送定位请求消息，以更新自身的系统时钟。

在无法直接通过卫星定位时，运动模式下，周期（周期为T）的发送定位请求消息，以更新自身的位置信息。

在无法直接通过卫星定位时，静止模式下，位置变更后发送定位请求消息，以更新自身的位置信息。

对于接收到定位请求消息的辅助定位终端，例如辅助定位终端1，根据定位请求消息中的接收端的ID号判断是否发送定位反馈消息。具体的，如果接收端的ID号为自身的ID号，那么在收到定位请求消息^TG1后发送定位反馈消息；如果接收端的ID号是组ID号，且自身属于该组，那么从（1～N）随机的选择一个数n，然后在收到定位请求消息后(T_G1+(n-1)·(T_F+T_G2))发送定位反馈消息。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (26)

1.一种定位方法，其特征在于，包括：

接收辅助定位终端发送的定位信息；

根据接收到的定位信息进行定位。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据接收到的定位信息进行定位，包括：

根据接收到的至少3个辅助定位终端发送的定位信息进行定位。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，与所述辅助定位终端之间通信的帧结构包括定位请求子帧和定位反馈子帧；

所述定位请求子帧中承载定位请求消息，所述定位反馈子帧中承载包括定位信息的定位反馈消息；

所述定位请求子帧与所述定位反馈子帧之间存在保护间隔；

如果有至少两个定位反馈消息，定位反馈消息之间存在保护间隔。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述定位请求消息包括前导序列和所述定位请求消息的发送端标识信息，所述前导序列用于所述定位请求消息的接收端估计所述定位请求消息的到达时间；

所述定位反馈消息还包括前导序列和所述定位反馈消息的发送端标识信息，所述前导序列用于所述定位反馈消息的接收端估计所述定位反馈消息的到达时间。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述定位请求消息中还包括以下至少一种信息：

所述定位请求消息的类型；

所述定位请求消息的接收端标识信息；

定位反馈消息的数量。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述定位反馈消息中还包括所述定位反馈消息的发送时间。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

按照如下公式确定系统时钟调整量Δt，根据确定的系统时钟调整量更新系统时钟；

Δt＝t_F+τ_i,j-t_F,r

其中，t_F表示所述定位反馈消息的发送时间，t_F,r表示根据所述定位反馈消息的前导序列估计得到的所述定位反馈消息的到达时间，τ_i,j表示所述定位反馈消息的传播时延。

8.根据权利要求1～7任一项所述的方法，其特征在于，接收所述辅助定位终端发送的定位信息之前，该方法还包括：

向所述辅助定位终端发送定位请求消息。

9.根据权利要求1～7任一项所述的方法，其特征在于，所述方法应用于辅助定位终端，接收辅助定位终端发送的定位信息具体为：

辅助定位终端接收其他辅助定位终端发送的定位信息；

所述辅助定位终端根据接收到的定位信息进行定位之后，该方法还包括：

所述辅助定位终端根据定位得到的位置信息生成定位信息并发送。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据定位得到的位置信息生成定位信息并发送，包括：

判断所述根据接收到的定位信息进行定位是否成功，如果定位成功，根据定位得到的位置信息生成定位信息并发送。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据定位得到的位置信息生成定位信息，包括：

对定位得到的位置信息进行平滑处理，将平滑处理后的位置信息作为定位信息。

12.根据权利要求1～7任一项所述的方法，其特征在于，根据接收到的定位信息进行定位之后，该方法还包括：

发出定位完成状态指示。

13.一种定位装置，其特征在于，包括：

定位信息接收模块，用于接收权利要求1所述的辅助定位终端发送的定位信息；

定位模块，用于根据接收到的定位信息进行定位。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述定位模块具体用于：

根据接收到的至少3个辅助定位终端发送的定位信息进行定位。

15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，与所述辅助定位终端之间通信的帧结构包括定位请求子帧和定位反馈子帧；

所述定位请求子帧中承载定位请求消息，所述定位反馈子帧中承载包括定位信息的定位反馈消息；

所述定位请求子帧与所述定位反馈子帧之间存在保护间隔；

如果有至少两个定位反馈消息，定位反馈消息之间存在保护间隔。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述定位请求消息包括前导序列和所述定位请求消息的发送端标识信息，所述前导序列用于所述定位请求消息的接收端估计所述定位请求消息的到达时间；

所述定位反馈消息还包括前导序列和所述定位反馈消息的发送端标识信息，所述前导序列用于所述定位反馈消息的接收端估计所述定位反馈消息的到达时间。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述定位请求消息中还包括以下至少一种信息：

所述定位请求消息的类型；

所述定位请求消息的接收端标识信息；

定位反馈消息的数量。

18.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述定位反馈消息中还包括所述定位反馈消息的发送时间。

19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，还包括系统时间调整模块，用于：

按照如下公式确定系统时钟调整量Δt，根据确定的系统时钟调整量更新系统时钟；

Δt＝t_F+τ_i,j-t_F,r

其中，t_F表示所述定位反馈消息的发送时间，t_F,r表示根据所述定位反馈消息的前导序列估计得到的所述定位反馈消息的到达时间，τ_i,j表示所述定位反馈消息的传播时延。

20.根据权利要求13～19任一项所述的装置，其特征在于，还包括定位请求发送模块，用于所述定位信息接收模块接收所述辅助定位终端发送的定位信息之前，向所述辅助定位终端发送定位请求消息。

21.根据权利要求13～19任一项所述的装置，其特征在于，所述装置应用于辅助定位终端，所述定位信息接收模块具体用于：接收其他辅助定位终端发送的定位信息；

所述装置还包括定位信息发送模块，用于所述定位模块根据接收到的定位信息进行定位之后，根据定位得到的位置信息生成定位信息并发送。

22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述定位信息发送模块具体用于：

判断所述根据接收到的定位信息进行定位是否成功，如果定位成功，根据定位得到的位置信息生成定位信息并发送。

23.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，根据定位得到的位置信息生成定位信息时，所述定位信息发送模块具体用于：

对定位得到的位置信息进行平滑处理，将平滑处理后的位置信息作为定位信息。

24.根据权利要求13～19任一项所述的装置，其特征在于，还包括定位状态指示模块，用于所述定位模块根据接收到的定位信息进行定位之后，发出定位完成状态指示。

25.一种定位系统，其特征在于，包括：

辅助定位终端，用于通过卫星定位信号或其他辅助定位终端发送的定位信息进行定位，根据定位得到的位置信息生成定位信息并发送；

定位终端，用于接收辅助定位终端发送的定位信息，并根据接收到的定位信息进行定位。

26.根据权利要求25所述的系统，其特征在于，所述辅助定位终端通过其他辅助定位终端发送的定位信息进行定位时，具体用于：根据至少三个其他辅助定位终端发送的定位信息进行定位；

所述定位终端具体用于，至少接收三个辅助定位终端发送的定位信息，并根据接收到的定位信息进行定位。