CN107942285B - 一种到达时间差测量方法、装置、控制装置及终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种到达时间差测量方法、装置、控制装置及终端,包括:分别接收来自无线电节点的基准信号和来自终端的定位测量信号;分别利用接收到的基准信号承载的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一波形,与接收到的定位测量信号承载的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一波形间的波形相对位置关系,获取第一时间差或第一相位差;根据获得的第一时间差或第一相位差及基准信号确定基准信号和定位测量信号接收网元之间的到达时间差。通过本发明提供的技术方案,提高了到达时间差的测量精度,降低了带宽占用。
Description
技术领域
本发明涉及无线电定位技术,尤指一种到达时间差测量方法、装置、控制装置及终端。
背景技术
现有蜂窝网采用的无线电定位技术包括基于到达时间(TOA,Time Of Arrival)测量的TOA定位和基于到达时间差(TDOA,Time Difference Of Arrival)测量的TDOA定位。TOA定位和TDOA定位的关键技术环节是:对无线电定位信号到达时间TOA的测量,目前,在蜂窝移动通信系统中是通过检测特定导频符号或参考符号的相关输出峰值点的出现时间作为TOA时间。TOA测量的时间分辨率和精度与定位信号带宽之间存在内在的联系,定位信号带宽越大,时间分辨率或时延估计精度越高,反之,定位信号带宽越小,则时间分辨率或时延估计精度越低,也就是定位精度越低。
蜂窝移动通信网的现有定位目标是通过对手机定位实现对人员的定位,其采用的对导频序列进行相关峰值检测的好处是可以在蜂窝网信号强度较弱的情况下保持定位功能,而且可以在大部分场景下获得50米左右的定位精度,因此,从对人员定位的需求看,这种基于导频符号或导频序列的相关峰值检测的定位方式是合理的。
随着物联网、传感网等的应用,产生了使用物联网及传感网进行定位的需求,由于物联网和传感网使用较窄的频带,窄带无线电系统定位面临的一个问题是受带宽的制约,时延估计分辨率低,因此导致定位精度差。
窄带物联网(NB-IOT:Narrow Band Internet Of Things)定位与以往的手机定位相比有如下不同:1)定位对象及应用场景更为多样化,包括对人员的定位、对物体的定位以及对运动中的车辆及飞机等的定位;2)定位信道的带宽只有200KHz,远小于UMTS的5MHz带宽和LTE的1.4~20MHz带宽;3)定位精度要求多样化,从对人员定位的几十米量级到车辆自动驾驶需要的厘米级量级;4)特定应用下定位信道局限在LOS信道,比如,汽车自动驾驶、无人机自动飞行、船舶的航迹监测这些可以在LOS信道下实施定位;5)特定的行业应用可以承受高密度部署LMU带来的开销,如高速公路上实现自动驾驶所需要的定位系统。考虑到这些差异,需要在NB-IOT终端定位中对蜂窝移动通信网以往采用的技术思路进行调整,采用不同于使用导频符号或导频序列进行相关峰值检测的定位方法。
在相关技术中,为了克服窄频带无线电信号固有的时间分辨率差的缺点,申请号为CN201110361795.5,发明名称为“一种基于无线电鉴相技术的定位方法”的申请,公开了一种基于无线电鉴相技术的厘米级定位方法,该方法是利用无线电波产生的相位差来确定目标的位置。该申请采用同时发出基频和倍频无线电波的两个或两个以上的无线电发射机,被测目标上装有接收天线和接收设备,对接收到的无线电信号进行处理和相位比较,并利用相位差确定目标的位置,其无线电发射机采用两个晶体振荡器分别产生频率为fH和fL的两个振荡信号s1(t)和m(t),其中fH=180fL,并将m(t)调制到s1(t)上得到调幅波sP(t),再经功率放大后用天线TP发送出去,安装在被测目标上的接收天线和接收设备将接收到的信号进行解调得到信号m(t),并对载波进行限幅放大得到信号s1(t),然后分别送往鉴相f和鉴相e,可在半径为0~144m的定位区间内使定位误差≤1cm,适用于各种运动目标或静止目标的位置监测。
无线电定位技术与无线电测距技术在到达时间信息获取环节有内在的联系,在无线电测距领域,常用的往返时间测量方法包括:干涉法,脉冲法,调频连续波法,相位法,这些方法在特定应用场景下各有其优点。
在测距领域,申请号为CN200910262544.4,发明名称为“发射机/接收机电路及测量两个节点之间距离的方法”的申请公开的测距方法包括:第一节点与第二节点的模式从无线电网络中通信的标准模式转换为距离测量模式,其中在距离测量模式中,第一未经调制的载波信号由第一节点发送且由第二节点接收,第二未经调制的载波信号由第二节点发送且由第一节点接收,通过在无线电信号的不同频率下进行测量和计算由相位的四个值确定第二距离值,其中由第一距离值和第二距离值计算出第一节点与第二节点之间的距离。
现有技术中基于导频序列的相关检测获取到达时间差的TDOA无线电定位技术,由于时间分辨率受限于信道带宽,到达时间测量精度低导致了定位误差大;特别对于窄频带无线电定位系统,比如在窄带物联网(NB-IOT)终端定位系统,现有的TDOA测量技术的到达时间差测量精度低,导致定位误差大。
现有技术中申请号为CN201110361795.5,发明名称为“一种基于无线电鉴相技术的定位方法”的申请为基于相位检测获取到达相位差的无线电定位技术,虽然可以达到厘米级定位精度,但是该技术方案是由终端侧进行鉴相和相位差测量,增加了终端的功耗、复杂度和成本,不适合在窄带物联网(NB-IOT)的低成本终端的定位中应用。
相关技术中基于相位差测量的激光测距技术的缺点在于:要求本地相位基准信号与反射信号间保持严格的相位关系,因此需要使用同一个模拟调制波形对使用同一个光源的本地基准信号和反射信号进行调制以获得测距信号的传播路程引入的相位变化量,这种方式不能应用与TDOA的到达时间差测量架构,因为在TDOA测量架构下网络侧和终端侧只能使用异地放置的不同的射频信号源,也难以使用同一个模拟调制波形对异地放置的不同的射频信号源进行调制。因此,相位测距技术不能直接用于TDOA定位测量系统中去。
由于上述技术原因,导致难以在现有无线接入网采用的TDOA测量架构下使用200KHz信道带宽实现高精度的定位。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供一种到达时间差测量方法、装置、控制装置及终端,能够保证到达时间差的测量精度。
为了达到本发明目的,本发明提供了一种到达时间差测量方法,包括:
分别接收来自无线电节点的基准信号和来自终端的定位测量信号;
分别利用接收到的基准信号承载的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一波形,与接收到的定位测量信号承载的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一波形间的波形相对位置关系,获取第一时间差或第一相位差;
根据获得的第一时间差或第一相位差及基准信号确定基准信号和定位测量信号接收网元之间的到达时间差;
其中,所述基准信号和定位测量信号接收网元及所述无线电节点对应天线的地理位置坐标是已知的;
所述基准信号包括用于获取所述第一时间差的时间基准信号或用于获取所述第一相位差的相位基准信号。
可选地,所述基准信号承载的或所述定位测量信号承载的模拟调制波形包括:
正弦信号波形、余弦信号波形和三角波信号波形中的任一波形;
所述模拟调制波形用于对所述基准信号的载波或所述定位测量信号的载波进行模拟相位调制、模拟幅度调制和模拟频率调制中任一项调制;
所述基准信号承载的或定位测量信号承载的数字调制产生的相位变化波形包括:
使用最小相移键控MSK和高斯最小相移键控GMSK任一种数字调制产生载波相位连续变化的三角形波形或经高斯滤波平滑的三角形波形。
可选地,所述模拟调制波形为:所述时间基准信号的波形、所述相位基准信号的波形、所述第一时间差的测量用波形,以及所述第一相位差的测量用波形中的一种或多种;
所述数字调制产生的相位变化波形为:所述时间基准信号的波形、所述相位基准信号的波形、所述第一时间差的测量用波形,以及所述第一相位差的测量用波形中的一种或多种。
可选地,所述使用MSK和GMSK任一种数字调制包括:交替发送符号“0”和符号“1”。
可选地,所述获取第一时间差包括:
利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系获取所述第一时间差,包括:
从所述接收到的定位测量信号中恢复出所述定位测量信号的模拟调制波形;从所述接收到的基准信号包含的时间基准信号中恢复出所述基准信号模拟调制波形;
根据恢复出的定位测量信号的模拟调制波形的波形特征点的时间位置,确定所述定位测量信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间;根据恢复出的基准信号的模拟调制波形的波形特征点的时间位置,确定所述时间基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间;
计算所述定位测量信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间与所述时间基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间之间的到达时间差,将计算出的到达时间差作为所述第一时间差;
或者,
利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系获取第一时间差,包括:
从所述接收到的定位测量信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;从所述接收到的基准信号包含的时间基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;
根据检测出的定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形的波形特征点的时间位置,确定所述定位测量信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间;根据检测出的时间基准信号的数字调制产生的相位变化波形的波形特征点的时间位置,确定所述时间基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间;
计算所述定位测量信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间与所述时间基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间之间的到达时间差,将计算出的到达时间差作为所述第一时间差;
或者,
利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系获取所述第一时间差,包括:
从所述接收到的定位测量信号中恢复出所述定位测量信号的模拟调制波形,从所述接收到的基准信号包含的时间基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;
根据恢复出的模拟调制波形的波形特征点的时间位置确定所述定位测量信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间;根据检测出的数字调制产生的相位变化波形的波形特征点的时间位置,确定所述时间基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间;
计算所述定位测量信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间与所述时间基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间之间的到达时间差,将计算出的到达时间差作为所述第一时间差;
或者,
利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系获取所述第一时间差,包括:
从所述接收到的定位测量信号中检测出数字调制产生的相位变化波形,从所述接收到的基准信号包含的时间基准信号中恢复出所述基准信号的模拟调制波形;
根据检测出的数字调制产生的相位变化波形的波形特征点的时间位置,确定所述定位测量信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间;根据检测出的模拟调制波形的波形特征点的时间位置确定所述时间基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间;
计算所述定位测量信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间与所述时间基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间之间的到达时间差,将计算出的到达时间差作为所述第一时间差。
可选地,所述获取第一相位差包括:
利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系获取所述第一相位差,包括:
从所述接收到的定位测量信号中恢复出所述定位测量信号的模拟调制波形;从所述接收到的基准信号包含的相位基准信号中恢复出所述基准信号的模拟调制波形模拟调制波形;
根据从相位基准信号中恢复出的模拟调制波形的相位特征点与从定位测量信号恢复出的模拟调制波形的相位特征点间的相对位置对应的相位差,确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差,将该到达相位差作为所述第一相位差;
或者,
利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系获取第一相位差,包括:
从所述接收到的定位测量信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;从所述接收到的基准信号包含的相位基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;
根据从定位测量信号检测出的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点与从基准信号中检测出的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点间的相对位置对应的相位差,确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差,将该到达相位差作为所述第一相位差;
或者,
利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系,获取所述第一相位差,包括:
从所述接收到的定位测量信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;从所述接收到的所述基准信号包含的相位基准信号中恢复出模拟调制波形;
根据检测出的定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点与恢复出的基准信号的模拟调制波形的相位特征点间的相对位置对应的相位差,确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差,将该到达相位差作为所述第一相位差;
或者,
利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系,获取所述第一相位差,包括:
从所述接收到的定位测量信号中恢复出模拟调制波形;从所述接收到的基准信号包含的相位基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;
根据从定位测量信号中恢复出的模拟调制波形的相位特征点与从基准信号中检测出的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点间的相对位置对应的相位差,确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差,将该到达相位差作为所述第一相位差。
可选地,
所述从定位测量信号或从基准信号中恢复出模拟调制波形,包括:
对采用模拟调幅、或模拟调频、或模拟调相产生的所述定位测量信号或基准信号进行相应的解调,获取解调出的波形的采样值;
对解调出的采样值进行曲线拟合,得到所述模拟调制波形的估计波形;
所述从定位测量信号或从基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形,包括:
使用模拟或数字鉴相器对采用MSK或GMSK数字调制的定位测量信号进行鉴相,获取数字调制产生的相位变化波形;其中,该数字调制产生的相位变化波形为幅度随定位测量信号的相位变化而变化的时域信号;
对模拟或数字鉴相器输出的数字调制产生的相位变化波形的采样值进行曲线拟合,得到数字调制产生的相位变化波形的估计波形。
可选地,
当所述获取第一相位差为利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系获取时,
所述确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差,包括:
当所述从相位基准信号中恢复出的模拟调制波形与从定位测量信号恢复出的模拟调制波形为频率相同或不相同的正弦或余弦波形中的任一波形时,将波形的过零点、峰值点和极值点中的任一项作为相位特征点或波形特征点,将从定位测量信号恢复出的模拟调制波形的相位特征点或波形特征点的出现的时间位置所对应的从相位基准信号中恢复出的模拟调制波形上的相位点作为相位差测量点;
将该相位差测量点与从相位基准信号中恢复出的模拟调制波形上的相位特征点间的相位差作为所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差;
当所述获取第一相位差为利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系获取时,
所述确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差,包括:
当所述从定位测量信号检测出的数字调制产生的相位变化波形为采用MSK或GMSK数字调制产生的三角波或经高斯滤波平滑的三角波中的任一相位变化波形时,将波形的过零点、峰值点和极值点中的任一项作为相位特征点或波形特征点,将从定位测量信号检测出的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点的出现时间位置所对应的从基准信号中检测出的数字调制产生的相位变化波形上的相位点作为相位差测量点;
将该相位差测量点与从基准信号中检测出的数字调制产生的相位变化波形上的相位特征点间的相位差作为所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差;
当所述获取第一相位差为利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系获取时,
所述确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差,包括:
当所述数字调制产生的相位变化波形采用MSK或GMSK数字调制产生的三角波或经高斯滤波平滑的三角波中的任一相位变化波形,基准信号的模拟调制波形为正弦或余弦波形时,将过零点、峰值点和极值点中任一项作为基准信号的模拟调制波形的相位特征点,将过零点、峰值点和极值点中任一项作为所述数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点;
将所述数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点的出现时间位置所对应的基准信号的模拟调制波形上的相位点作为相位差测量点,将该相位差测量点与基准信号的模拟调制波形上的相位特征点间的相位差确定为所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差;
当所述获取第一相位差为利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系获取时,
所述确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差,包括:
当所述模拟调制波形采用正弦或余弦波形,所述数字调制产生的相位变化波形为MSK和GMSK中任一数字调制产生的三角波和经高斯滤波平滑的三角波中的任一相位变化波形时,将过零点、峰值点和极值点中的任一项作为数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点,将过零点、峰值点和极值点中的任一项作为所述模拟调制波形的相位特征点,将数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点的出现时间位置所对应的所述模拟调制波形上的相位点作为相位差测量点;
将该相位差测量点与所述模拟调制波形上的相位特征点间的相位差确定为所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差。
可选地,
当所述基准信号为时间基准信号时,所述根据获得的第一时间差及基准信号确定基准信号和定位测量信号接收网元之间的到达时间差包括:
计算两个所述基准信号和定位测量信号接收网元的第一时间差间的差值作为第一差值;
计算所述基准信号包含的时间基准信号到达所述两个基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间的差值作为第二差值;
计算第一差值与第二差值之间的差值,作为所述终端发送的定位测量信号在所述两个基准信号和定位测量信号接收网元之间的到达时间差;
当所述基准信号为相位基准信号时,所述根据获得的第一相位差及基准信号确定到达基准信号和定位测量信号接收网元之间的到达时间差包括:
计算两个所述基准信号和定位测量信号接收网元的第一相位差间的差值作为第一相位差值;
计算所述基准信号包含的相位基准信号到达所述两个基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位的差值作为第二相位差值;
计算第一相位差值与第二相位差值之间的差值,作为所述终端发送的定位测量信号在所述两个基准信号和定位测量信号接收网元之间的到达相位差;
将所述两个基准信号和定位测量信号接收网元之间的到达相位差除以所述终端发送的定位测量信号的调制波形的角速度得到的时间值作为所述定位测量信号在所述两个基准信号和定位测量信号接收网元之间的到达时间差。
可选地,所述对解调出的采样值进行曲线拟合包括:
使用所述定位测量信号或所述基准信号中采用的模拟调制波形的描述曲线对所述解调出的模拟调制波形的采样值进行曲线拟合;或者,
使用多项式对所述解调出的模拟调制波形的采样值进行曲线拟合;
所述对模拟或数字鉴相器输出的数字调制产生的相位变化波形的采样值进行曲线拟合包括:
使用MSK或GMSK数字调制产生的相位变化的描述曲线对所述模拟或数字鉴相器输出的相位变化波形的采样值进行曲线拟合;或者,
使用多项式对所述模拟或数字鉴相器输出的相位变化波形的采样值进行曲线拟合。
可选地,所述方法还包括:
对所述定位测量信号或所述基准信号包含的多径信号进行横向滤波处理;使用所述模拟调制波形、所述数字调制产生的相位变化波形及多项式中的任一项,对经过横向滤波处理的多径信号中包含的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一项进行曲线拟合处理,以实现对多径干扰及横向滤波处理误差的抑制;
或者,
对包含多径分量的所述定位测量信号或所述基准信号中的主径信号进行反卷积信号复原处理;使用所述模拟调制波形、所述数字调制产生的相位变化波形及多项式中的任一项对经过反卷积信号复原处理的主径信号中的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一项进行曲线拟合处理,以实现对多径干扰及横向滤波处理误差的抑制。
可选地,还包括:
所述基准信号和定位测量信号接收网元接收定位控制信息;
其中,定位控制信息携带以下至少一种信息:
定位测量信号的发送时频窗口位置;
定位测量信号采用的调制方式;
基准信号采用的调制方式;
模拟调制波形的周期或频率参数;
用于生成数字调制产生的相位变化波形需要的数字调制符号的序列参数或序列标识;
数字调制产生的相位变化波形的周期或频率参数。
可选地,还包括:对所述无线电节点与所述终端间的信号进行频率同步处理;包括:
所述无线电节点向所述同址差值测量网元及所述终端发送使用定位用预定调制波形作为调制波形进行相位、幅度和频率中任一项调制得到的基准信号;
所述终端检测接收到的基准信号包含的定位用预定调制波形的频率或周期参数;
所述终端采用检测到的无线电节点发送的定位用预定调制波形及其频率或周期参数作为其自身发送定位测量信号使用的定位用预定调制波形及波形参数,向所述同址差值测量网元发送定位测量信号;
或者,
所述终端向所述基准信号和定位测量信号接收网元及所述无线电节点发送使用定位用预定调制波形作为调制波形进行相位、幅度和频率中任一项调制得到的定位测量信号;
所述无线电节点检测接收到的定位测量信号包含的定位用预定调制波形的频率或周期参数;
所述无线电节点采用检测到的终端发送的所述定位用预定调制波形及其频率或周期参数作为其自身发送基准信号使用的调制波形及波形参数,向所述同址差值测量网元发送相位基准信号。
本发明还提供了一种到达时间差测量方法,包括:
终端使用模拟调制波形对定位测量信号的载波进行模拟相位调制、模拟幅度调制和模拟频率调制中任一项调制;或者,使用数字调制符号对定位测量信号的载波进行连续相位调制,得到承载数字调制产生的相位变化波形的定位测量信号;
终端发送调制后的信号。
可选地,
所述终端使用的模拟调制波形包括:正弦信号波形、余弦信号波形和三角波信号波形中的任一波形;
所述终端使用数字调制符号对定位测量信号的载波进行连续相位调制,得到数字调制产生的相位变化波形,包括:使用最小相移键控MSK和高斯最小相移键控GMSK任一种数字调制产生载波相位连续变化的三角形波形或经高斯滤波平滑的三角形波形。
可选地,所述使用MSK和GMSK任一种数字调制包括:交替发送符号“0”和符号“1”。
可选地,还包括:所述终端从网络侧接收定位控制信息;
其中,定位控制信息携带如下至少一种信息:
定位测量信号的发送时频窗口位置;
定位测量信号采用的调制方式;
基准信号采用的调制方式;
模拟调制波形的周期或频率参数;
用于生成数字调制产生的相位变化波形需要的数字调制符号的序列参数或序列标识;
数字调制产生的相位变化波形的周期或频率参数。
可选地,还包括所述终端与无线电节点间进行调制信号频率同步处理,包括:
所述终端接收无线电节点向基准信号和定位测量信号接收网元及终端发送的基准信号,该基准信号承载模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形;
终端检测所述基准信号包含的模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形的频率或周期参数;
终端采用其检测到的所述频率或周期参数作为其发送定位测量信号使用的模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形的波形参数,向同址差值测量网元发送定位测量信号。
本发明又提供了一种到达时间差测量装置,包括第一接收模块、第一处理模块,以及第二处理模块;其中,
第一接收模块,用于接收来自无线电节点的基准信号和来自终端的定位测量信号;
第一处理模块,用于利用接收到的基准信号承载的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一波形,与接收到的定位测量信号承载的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一波形间的波形相对位置关系,获取第一时间差或第一相位差;
第二处理模块,用于根据获得的第一时间差或第一相位差及基准信号确定第一接收模块所在同址差值测量网元间的到达时间差;
所述第一接收模块所在同址差值测量网元及所述无线电节点对应的天线的地理位置坐标是已知的;
所述基准信号包括用于获取所述第一时间差的时间基准信号或用于获取所述第一相位差的相位基准信号。
可选地,所述第一接收模块和所述第一处理模块设置在同址差值测量网元中,所述第二处理模块设置于异址差值计算网元中;
其中,同址差值测量网元与异址差值计算网元设置在相同或不同的网元中。
可选地,所述基准信号承载的或所述定位测量信号承载的模拟调制波形包括:
正弦信号波形、余弦信号波形和三角波信号波形中的任一波形;
所述模拟调制波形用于对所述基准信号的载波或所述定位测量信号的载波进行模拟相位调制、模拟幅度调制和模拟频率调制中任一项调制;
所述基准信号承载的或定位测量信号承载的数字调制产生的相位变化波形包括:
使用最小相移键控MSK和高斯最小相移键控GMSK任一种数字调制产生载波相位连续变化的三角形波形或经高斯滤波平滑的三角形波形。
可选地,所述模拟调制波形为:所述时间基准信号的波形、所述相位基准信号的波形、所述第一时间差的测量用波形,以及所述第一相位差的测量用波形中的一种或多种;
所述数字调制产生的相位变化波形为:所述时间基准信号的波形、所述相位基准信号的波形、所述第一时间差的测量用波形,以及所述第一相位差的测量用波形中的一种或多种。
可选地,所述使用MSK和GMSK任一种数字调制包括:交替发送符号“0”和符号“1”。
可选地,所述第一处理模块具体用于:
当利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系获取所述第一时间差时,包括:
从所述接收到的定位测量信号中恢复出所述定位测量信号的模拟调制波形;从所述接收到的基准信号包含的时间基准信号中恢复出所述基准信号模拟调制波形;
根据恢复出的定位测量信号的模拟调制波形的波形特征点的时间位置,确定所述定位测量信号到达所述同址差值测量网元的到达时间;根据恢复出的基准信号的模拟调制波形的波形特征点的时间位置,确定所述时间基准信号到达所述同址差值测量网元的到达时间;
计算所述定位测量信号到达所述同址差值测量网元的到达时间与所述时间基准信号到达所述同址差值测量网元的到达时间之间的到达时间差,将计算出的到达时间差作为所述第一时间差;
或者,
当利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系获取所述第一时间差时,包括:
从所述接收到的定位测量信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;从所述接收到的基准信号包含的时间基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;
根据检测出的定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形的波形特征点的时间位置,确定所述定位测量信号到达所述同址差值测量网元的到达时间;根据检测出的时间基准信号的数字调制产生的相位变化波形的波形特征点的时间位置,确定所述时间基准信号到达所述同址差值测量网元的到达时间;
计算所述定位测量信号到达所述同址差值测量网元的到达时间与所述时间基准信号到达所述同址差值测量网元的到达时间之间的到达时间差,将计算出的到达时间差作为所述第一时间差;
或者,
当利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系获取所述第一时间差时,包括:
从所述接收到的定位测量信号中恢复出所述定位测量信号的模拟调制波形,从所述接收到的基准信号包含的时间基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;
根据恢复出的模拟调制波形的波形特征点的时间位置确定所述定位测量信号到达所述同址差值测量网元的到达时间;根据检测出的数字调制产生的相位变化波形的波形特征点的时间位置,确定所述时间基准信号到达所述同址差值测量网元的到达时间;
计算所述定位测量信号到达所述同址差值测量网元的到达时间与所述时间基准信号到达所述同址差值测量网元的到达时间之间的到达时间差,将计算出的到达时间差作为所述第一时间差;
或者,
当利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系获取所述第一时间差时,包括:
从所述接收到的定位测量信号中检测出数字调制产生的相位变化波形,从所述接收到的基准信号包含的时间基准信号中恢复出所述基准信号的模拟调制波形;
根据检测出的数字调制产生的相位变化波形的波形特征点的时间位置,确定所述定位测量信号到达所述同址差值测量网元的到达时间;根据检测出的模拟调制波形的波形特征点的时间位置确定所述时间基准信号到达所述同址差值测量网元的到达时间;
计算所述定位测量信号到达所述同址差值测量网元的到达时间与所述时间基准信号到达所述同址差值测量网元的到达时间之间的到达时间差,将计算出的到达时间差作为所述第一时间差。
可选地,所述第一处理模块具体用于:
当利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系获取所述第一相位差时,包括:
从所述接收到的定位测量信号中恢复出所述定位测量信号的模拟调制波形;从所述接收到的基准信号包含的相位基准信号中恢复出所述基准信号的模拟调制波形模拟调制波形;
根据从相位基准信号中恢复出的模拟调制波形的相位特征点与从定位测量信号恢复出的模拟调制波形的相位特征点间的相对位置对应的相位差,确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差,将该到达相位差作为所述第一相位差;
或者,
当利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系获取所述第一相位差时,包括:
从所述接收到的定位测量信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;从所述接收到的基准信号包含的相位基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;
根据从定位测量信号检测出的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点与从基准信号中检测出的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点间的相对位置对应的相位差,确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差,将该到达相位差作为所述第一相位差;
或者,
当利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系,获取所述第一相位差时,包括:
从所述接收到的定位测量信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;从所述接收到的所述基准信号包含的相位基准信号中恢复出模拟调制波形;
根据检测出的定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点与恢复出的基准信号的模拟调制波形的相位特征点间的相对位置对应的相位差,确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差,将该到达相位差作为所述第一相位差;
或者,
当利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系,获取所述第一相位差时,包括:
从所述接收到的定位测量信号中恢复出模拟调制波形;从所述接收到的基准信号包含的相位基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;
根据从定位测量信号中恢复出的模拟调制波形的相位特征点与从基准信号中检测出的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点间的相对位置对应的相位差,确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差,将该到达相位差作为所述第一相位差。
可选地,所述从定位测量信号或从基准信号中恢复出模拟调制波形,包括:
对采用模拟调幅、或模拟调频、或模拟调相产生的所述定位测量信号或基准信号进行相应的解调,获取解调出的波形的采样值;
对解调出的采样值进行曲线拟合,得到所述模拟调制波形的估计波形;
所述从定位测量信号或从基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形,包括:
使用模拟或数字鉴相器对采用MSK或GMSK数字调制的定位测量信号进行鉴相,获取数字调制产生的相位变化波形;其中,该数字调制产生的相位变化波形为幅度随定位测量信号的相位变化而变化的时域信号;
对模拟或数字鉴相器输出的数字调制产生的相位变化波形的采样值进行曲线拟合,得到数字调制产生的相位变化波形的估计波形。
可选地,
当所述获取第一相位差为利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系获取时,
所述确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差,包括:
当所述从相位基准信号中恢复出的模拟调制波形与从定位测量信号恢复出的模拟调制波形为频率相同或不相同的正弦或余弦波形中的任一波形时,将波形的过零点、峰值点和极值点中的任一项作为相位特征点或波形特征点,将从定位测量信号恢复出的模拟调制波形的相位特征点或波形特征点的出现的时间位置所对应的从相位基准信号中恢复出的模拟调制波形上的相位点作为相位差测量点;
将该相位差测量点与从相位基准信号中恢复出的模拟调制波形上的相位特征点间的相位差作为所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差;
当所述获取第一相位差为利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系获取时,
所述确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差,包括:
当所述从定位测量信号检测出的数字调制产生的相位变化波形为采用MSK或GMSK数字调制产生的三角波或经高斯滤波平滑的三角波中的任一相位变化波形时,将波形的过零点、峰值点和极值点中的任一项作为相位特征点或波形特征点,将从定位测量信号检测出的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点的出现时间位置所对应的从基准信号中检测出的数字调制产生的相位变化波形上的相位点作为相位差测量点;
将该相位差测量点与从基准信号中检测出的数字调制产生的相位变化波形上的相位特征点间的相位差作为所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差;
当所述获取第一相位差为利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系获取时,
所述确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差,包括:
当所述数字调制产生的相位变化波形采用MSK或GMSK数字调制产生的三角波或经高斯滤波平滑的三角波中的任一相位变化波形,基准信号的模拟调制波形为正弦或余弦波形时,将过零点、峰值点和极值点中任一项作为基准信号的模拟调制波形的相位特征点,将过零点、峰值点和极值点中任一项作为所述数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点;
将所述数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点的出现时间位置所对应的基准信号的模拟调制波形上的相位点作为相位差测量点,将该相位差测量点与基准信号的模拟调制波形上的相位特征点间的相位差确定为所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差;
当所述获取第一相位差为利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系获取时,
所述确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差,包括:
当所述模拟调制波形采用正弦或余弦波形,所述数字调制产生的相位变化波形为MSK和GMSK中任一数字调制产生的三角波和经高斯滤波平滑的三角波中的任一相位变化波形时,将过零点、峰值点和极值点中的任一项作为数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点,将过零点、峰值点和极值点中的任一项作为所述模拟调制波形的相位特征点,将数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点的出现时间位置所对应的所述模拟调制波形上的相位点作为相位差测量点;
将该相位差测量点与所述模拟调制波形上的相位特征点间的相位差确定为所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差。
可选地,
当所述基准信号为时间基准信号时,所述第二处理模块具体用于:
计算两个所述同址差值测量网元的第一时间差间的差值作为第一差值;
计算所述基准信号包含的时间基准信号到达所述两个同址差值测量网元的到达时间的差值作为第二差值;
计算第一差值与第二差值之间的差值,作为所述终端发送的定位测量信号在所述两个同址差值测量网元之间的到达时间差;
当所述基准信号为相位基准信号时,所述第二处理模块具体用于:
计算两个所述同址差值测量网元的第一相位差间的差值作为第一相位差值;
计算所述基准信号包含的相位基准信号到达所述两个同址差值测量网元的到达相位的差值作为第二相位差值;
计算第一相位差值与第二相位差值之间的差值,作为所述终端发送的定位测量信号在所述两个同址差值测量网元之间的到达相位差;
将所述两个同址差值测量网元之间的到达相位差除以所述终端发送的定位测量信号的调制波形的角速度得到的时间值作为所述定位测量信号在所述两个同址差值测量网元之间的到达时间差。
可选地,所述对解调出的采样值进行曲线拟合包括:
使用所述定位测量信号或所述基准信号中采用的模拟调制波形的描述曲线对所述解调出的模拟调制波形的采样值进行曲线拟合;或者,
使用多项式对所述解调出的模拟调制波形的采样值进行曲线拟合;
所述对模拟或数字鉴相器输出的数字调制产生的相位变化波形的采样值进行曲线拟合包括:
使用MSK或GMSK数字调制产生的相位变化的描述曲线对所述模拟或数字鉴相器输出的相位变化波形的采样值进行曲线拟合;或者,
使用多项式对所述模拟或数字鉴相器输出的相位变化波形的采样值进行曲线拟合。
可选地,所述第一处理模块还用于:
对所述定位测量信号或所述基准信号包含的多径信号进行横向滤波处理;使用所述模拟调制波形、所述数字调制产生的相位变化波形及多项式中的任一项,对经过横向滤波处理的多径信号中的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一项进行曲线拟合处理,以实现对多径干扰及横向滤波处理误差的抑制;
或者,
对包含多径分量的所述定位测量信号或所述基准信号中的主径信号进行反卷积信号复原处理;使用所述模拟调制波形、所述数字调制产生的相位变化波形及多项式中的任一项对经过反卷积信号复原处理的主径信号中的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一项进行曲线拟合处理,以实现对多径干扰及横向滤波处理误差的抑制。
可选地,所述第一接收模块还用于:接收定位控制信息;
其中,定位控制信息携带以下至少一种信息:
定位测量信号的发送时频窗口位置;
定位测量信号采用的调制方式;
基准信号采用的调制方式;
模拟调制波形的周期或频率参数;
用于生成数字调制产生的相位变化波形需要的数字调制符号的序列参数或序列标识;
数字调制产生的相位变化波形的周期或频率参数。
可选地,所述第二处理模块还用于:
向网络侧的位置估计单元发送所述同址差值测量网元间的到达时间差;
所述第二处理模块与第一处理模块位于同一个网元或不同的网元。
本发明再提供了一种终端,包括:调制模块、发送模块,其中,
调制模块,用于使用模拟调制波形对定位测量信号的载波进行模拟相位调制、模拟幅度调制和模拟频率调制中任一项调制;或者,使用数字调制符号对定位测量信号的载波进行连续相位调制,得到承载数字调制产生的相位变化波形的定位测量信号;
发送模块,用于发送调制后的信号。
可选地,所述使用的模拟调制波形包括:正弦信号波形、余弦信号波形和三角波信号波形中的任一波形;
所述使用数字调制符号对定位测量信号的载波进行连续相位调制,得到数字调制产生的相位变化波形,包括:使用最小相移键控MSK和高斯最小相移键控GMSK任一种数字调制产生载波相位连续变化的三角形波形或经高斯滤波平滑的三角形波形。
可选地,所述使用MSK和GMSK任一种数字调制包括:交替发送符号“0”和符号“1”。
可选地,还包括第二接收模块,用于从网络侧接收定位控制信息;
其中,定位控制信息携带如下至少一种信息:
定位测量信号的发送时频窗口位置;
定位测量信号采用的调制方式;
基准信号采用的调制方式;
模拟调制波形的周期或频率参数;
用于生成数字调制产生的相位变化波形需要的数字调制符号的序列参数或序列标识;
数字调制产生的相位变化波形的周期或频率参数。
可选地,还包括频率同步处理模块,用于:
接收来自无线电节点的基准信号,该基准信号使用模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形;
检测所述基准信号包含的模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形的频率或周期参数;
采用其检测到的无线电节点发送的模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形的频率或周期参数作为其发送定位测量信号使用的模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形的波形参数,向同址差值测量网元发送定位测量信号。
本发明又提供了一种到达时间差测量控制装置,包括基准信号发送模块,定位控制信息发送模块,同步控制模块;其中,
基准信号发送模块,用于向系统中的各到达时间差测量装置发送基准信号;
定位控制信息发送模块,用于向无线电定位测量装置,或向所述无线电定位测量装置及终端发送定位控制信息;
同步控制模块,用于对基准信号使用的模拟调制波形或基准信号使用的数字调制产生的相位变化波形的周期和频率中的任一项进行控制,以实现基准信号与终端发送的定位测量信号间的频率同步和/或周期同步。
可选地,所述定位控制信息携带以下至少一种信息:
定位测量信号的发送时频窗口位置;
定位测量信号采用的调制方式;
基准信号采用的调制方式;
模拟调制波形的周期或频率参数;
用于生成数字调制产生的相位变化波形需要的数字调制符号的序列参数或序列标识;
数字调制产生的相位变化波形的周期或频率参数。
可选地,所述同步控制模块,具体用于:
从终端接收其发送的使用定位用模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形得到的定位测量信号;
检测所述定位测量信号包含的模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形的频率或周期参数;
采用其检测到的所述频率或周期参数作为其发送基准信号使用的模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形的波形参数,向同址差值测量网元发送基准信号。
与现有技术相比,本申请技术方案包括:分别接收来自无线电节点的基准信号和来自终端的定位测量信号;分别利用接收到的基准信号承载的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一波形,与接收到的定位测量信号承载的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一波形间的波形相对位置关系,获取第一时间差或第一相位差;根据获得的第一时间差或第一相位差及基准信号确定基准信号和定位测量信号接收网元之间之间的到达时间差;其中,基准信号和定位测量信号接收网元及无线电节点对应天线的地理位置坐标是已知的;基准信号包括用于获取所述第一时间差的时间基准信号或用于获取所述第一相位差的相位基准信号。通过本发明提供的技术方案,提高了到达时间差的测量精度,降低了带宽占用。
可选地,本发明技术方案中还进一步通过对多径干扰及横向滤波处理误差的抑制的处理,解决了无线电系统中到达时间差的测量精度因受多径干扰而降低的问题。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明到达时间差测量方法的第一实施例的流程图;
图2为本发明到达时间差测量方法的第二实施例的流程图;
图3为本发明到达时间差测量方法应用场景示意图;
图4为本发明到达时间差测量装置的组成结构示意图;
图5为本发明终端的组成结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本申请发明人通过研究发现,提高窄信道带宽下的定位精度,取决于两个关键技术环节:1)提高窄信道带宽下的时间差估计精度;2)抑制多径对时间差估计引入的误差。相位法激光测距方法可以提高窄信道带宽下的时间差估计精度,进行多径滤波处理可以抑制多径对时间差估计引入的误差。
相位式激光测距中采用的调制波形为正弦波波形,在该测距方式下,由正弦波调制的同一个激光源发射的激光测距信号被分为两路,其中一路作为测距信号往返于测距装置与被测目标之间,一路作为本地相位基准信号,测量测距信号与本地相位基准信号间的相位差即为激光测距信号的往返路径所引入的相位差,该相位差除以正弦调制波形的角速度即为激光测距信号的往返路径所引入的时间差,当本地基准信号的路径时延为零时,激光测距信号的往返路径所引入的时间差即为激光测距信号的往返路径所引入的传播时延。此种相位式激光测距技术的测距精度取决于鉴相器的相位分辨率,由于鉴相器的相位分辨率不受带宽限制,其测距精度也就不受带宽的限制,可以在较窄带宽下实现高的测距精度。
鉴相器的相位分辨率不受带宽限制的内在原因是鉴相器利用了正弦波的波形信息,也就是利用了正弦波波形上不同点间存在的确定的时间关联性,与对正弦波进行鉴相处理类似,也可以利用正弦波或某些其它具有相位连续特性的波形的形状信息进行直接的时间差测量,也就是利用正弦波波形或其它具有相位连续特性的波形上不同点间存在的确定的时间关联性得到较高的到达时间差测量结果,从而在较窄带宽下实现较高的时间分辨率,而且,利用正弦波或某些其它具有相位连续特性的波形的形状的先验信息也可以抑制多径干扰或杂波干扰。
对相位法激光测距方法的借鉴,有两种基本的借鉴方式:基于正弦调制波形的到达时间差测量方法(SWMB-TDOA;SWMB:Sine Wave Modulation Based TDOA)和基于正弦调制波形的到达相位差测量方法(SWMB-PDOA;SWMB:Sine Wave Modulation Based;PDOA:Phase Difference Of Arrival)。
其中,SWMB-TDOA只借鉴相位式激光测距中使用的正弦波波形,具体测量量则不是相位式激光测距中对两路正弦波相位差的测量,而是利用正弦波的波形上的相位特征点或波形特征点直接估计该正弦波波形的到达时间TOA,定位测量单元1(LMU1:LocationMeasurement Unit)通过测量时间基准信号使用的正弦调制波形S1的到达时间TOA1与定位测量信号的正弦调制波形S2的到达时间TOA2的差获取S1与S2之间的到达时间差TDOA1,LMU2则采用同样的方法获取TDOA2,通过TDOA1减去TDOA2得到的差值获取LMU1与LMU2之间的UTDOA;
SWMB-PDOA不但借鉴相位式激光测距中使用的正弦波波形,还借鉴相位式激光测距中对两路正弦波的相位差测量。SWMB-PDOA方式下,时间基准发射端(基站)发送时间基准信号使用的正弦调制波形S1与终端发送的定位测量信号使用的正弦调制波形S2具有相同的频率,LMU1测量S1与S2的相位差。LMU1获取S1与S2之间的到达相位差PDOA1,LMU2则获取S1与S2之间的到达相位差PDOA2,通过PDOA1减去PDOA2得到的差值获取LMU1与LMU2之间相位差UPDOA,使用UPDOA及S1或S2的频率计算出LMU1与LMU2之间的UTDOA;
在具体介绍实现方式之前,先以正弦波为例说明本发明给出的基于正弦调制波形的到达时间差测量方法,及基于正弦调制波形的到达相位差测量方法SWMB-PDOA与现有激光测距的相同和不同。
基于正弦调制波形的到达时间差测量方法SWMB-TDOA,基于正弦调制波形的SWMB-TDOA定位借鉴了相位法测距中的正弦波调制波形,因此,SWMB-TDOA具有在窄频带下获取高的时延估计精度的能力。
SWMB-TDOA与相位法测距有如下区别:1)相位法激光测距中,本地正弦波信号与反射回来的正弦波信号之间要严格由于传播路径时延引入的相位差,而SWMB-TDOA不需要保持这种相位差。事实上,a)SWMB-TDOA中的LMU接收的基站发送的作为时间基准信号的正弦波波形S1与终端发送的作为定位测量信号的正弦波波形S2之间并不存在确定的相位关系,而这种不确定的相位关系并不影响通过对S1和S2上的相位特征点或波形特征点(峰值点或过零点)的到达时间的估计来测量S1与S2之间的到达时间差;b)SWMB-TDOA中的LMU接收的基站发送的作为时间基准信号的正弦波波形S1与终端发送的作为定位测量信号的正弦波波形S2之间并不需要在周期、初始相位、发送周期数上保持一致,而这种差异并不影响通过对S1和S2上的相位特征点或波形特征点(峰值点或过零点)的到达时间的估计来测量S1与S2之间的到达时间差;2)SWMB-TDOA除了利用正弦波的窄带特性之外,还对正弦波做了如下利用:a)利用正弦波的形状的先验信息估计相位特征点或波形特征点的位置,进一步估计该位置对应的时间TOA;b)利用正弦波的形状的先验信息通过曲线拟合(使用正弦波对解调波形进行拟合)实现对噪声或多径干扰的抑制(只对LOS信道下主径较强时有效)。
基于正弦调制波形的到达相位差测量方法SWMB-PDOA,基于正弦调制波形的SWMB-PDOA定位借鉴了相位法测距中的正弦波调制波形,并且借鉴了相位差测量方法,因此,SWMB-PDOA具有在窄频带下获取高的时延估计精度的优点,也潜在地具有相位测距的问题——相位差跨周期后导致的距离模糊。
SWMB-PDOA与相位法测距有如下区别:1)相位法激光测距中,本地正弦波信号与反射回来的正弦波信号之间要严格保持由传播路径时延引入的相位差,而SWMB-PDOA不需要保持这种相位差。事实上,a)SWMB-PDOA中的LMU接收的基站发送的作为时间基准信号的正弦波波形S1与终端发送的作为定位测量信号的正弦波波形S2之间并不存在包含基站与终端间的距离信息的相位差关系,因此,不能用这种相位差测量基站与终端间的距离,但是,可以通过这种相位差以及LMU之间的已知相位差来计算出LMU之间的PDOA,利用LMU之间的PDOA计算出UTDOA;b)在相位式激光测距中,鉴相器接收到的两路正弦信号的频率是严格一致的,是同一路信号的两个样本,而SWMB-PDOA中的LMU接收的基站发送的作为时间基准信号的正弦波波形S1与终端发送的作为定位测量信号的正弦波波形S2之间的频率来自两个时钟源,其频率并不会绝对一致,但是,通过信号处理,可以实现S1与S2在频率上的高度一致,如误差小于1个ppm;2)SWMB-PDOA除了利用相位差测距中正弦波的窄带特性和相位差关系之外,还可以对正弦波做如下利用:利用正弦波的形状的先验信息通过曲线拟合(使用正弦波对解调波形进行拟合)实现对噪声或多径干扰的抑制(只对LOS信道下主径较强时有效)。
实施例一、
图1为本发明到达时间差测量方法的第一实施例的流程图,需要说明的是,本发明方法中,步骤100和步骤101可以由同址差值测量网元中执行;步骤102可以由异址差值计算网元中执行。同址差值测量网元与异址差值计算网元可以设置在同一网元中,也可以分别设置在不同的网元中。
如图1所示,包括:
步骤100:分别接收来自无线电节点的基准信号和来自终端的定位测量信号。
本步骤中的同址差值测量网元及无线电节点对应天线的地理位置坐标是已知的。
本步骤中的基准信号包括用于获取第一时间差的时间基准信号或用于获取第一相位差的相位基准信号。
以LTE网络为例,在LTE上行信道带宽内的保护带内接收终端发送的定位测量信号,在LTE上行信道带宽内非保护频带上接收终端发送的定位测量信号,在LTE上行信道带宽之外以独立部署方式配置给NB-IOT的上行信道带宽内接收终端发送的定位测量信号。其中,
终端发送的定位测量信号在为NB-IOT上行信道配置的带宽内。其中,NB-IOT的信道带宽可以为200KHz。
步骤101:分别利用接收到的基准信号承载的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一波形,与接收到的定位测量信号承载的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一波形间的波形相对位置关系,获取第一时间差或第一相位差。
本步骤中,基准信号承载的或定位测量信号承载的模拟调制波形包括:正弦信号波形、余弦信号波形和三角波信号波形中的任一波形。
较佳地,所述模拟调制波形为正弦信号波形或为余弦信号波形。
其中,所述模拟调制波形用于对基准信号或定位测量信号的载波进行模拟相位调制、模拟幅度调制和模拟频率调制中任一项调制;
其中,所述模拟调制波形为所述时间基准信号的波形、所述相位基准信号的波形、所述第一时间差的测量用波形,以及所述第一相位差的测量用波形中的一种或多种;
本步骤中,基准信号承载的或定位测量信号承载的数字调制产生的相位变化波形包括:使用最小相移键控(MSK,Minimum Shift Keying)或高斯最小相移键控(GMSK,GaussMinimum Shift Keying)任一种数字调制产生载波相位连续变化的三角形波形或经高斯滤波平滑的三角形波形;
具体地,使用MSK和GMSK任一种数字调制的具体方法包括:交替发送符号“0”和符号“1”。
其中,交替发送符号“0”和符号“1”的具体方法包括:在第一时间区间内发送至少一个符号“0”,在与第一时间区间相邻的第二时间区间内发送至少一个符号“1”;或者,在第一时间区间内发送至少一个符号“1”,在与第一时间区间相邻的第二时间区间内发送至少一个符号“0”。举例来看,当使用MSK调制周期地发送“0”“0”“0”“1”“1”“1”“0”“0”“0”“1”“1”“1”符号时,可以获得相位变化的三角波波形,可以使用该三角波波形代替所述的正弦调制波形进行时间差或相位差估计。
其中,所述数字调制产生的相位变化波形为:时间基准信号的波形、相位基准信号的波形、第一时间差的测量用波形和第一相位差的测量用波形中的一种或多种。
步骤101中,对于获取第一时间差的具体实现可以采用以下任一方式:
方式一:利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系获取所述第一时间差,包括:
从所述接收到的定位测量信号中恢复出所述定位测量信号的模拟调制波形;从所述接收到的基准信号包含的时间基准信号中恢复出所述基准信号模拟调制波形;
根据恢复出的定位测量信号的模拟调制波形的波形特征点的时间位置,确定所述定位测量信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间;根据恢复出的基准信号的模拟调制波形的波形特征点的时间位置,确定所述时间基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间;
计算所述定位测量信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间与所述时间基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间之间的到达时间差,将计算出的到达时间差作为所述第一时间差;
方式二:利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系获取第一时间差,包括:
从所述接收到的定位测量信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;从所述接收到的基准信号包含的时间基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;
根据检测出的定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形的波形特征点的时间位置,确定所述定位测量信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间;根据检测出的时间基准信号的数字调制产生的相位变化波形的波形特征点的时间位置,确定所述时间基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间;
计算所述定位测量信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间与所述时间基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间之间的到达时间差,将计算出的到达时间差作为所述第一时间差;
方式三:利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系获取所述第一时间差,包括:
从所述接收到的定位测量信号中恢复出所述定位测量信号的模拟调制波形,从所述接收到的基准信号包含的时间基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;
根据恢复出的模拟调制波形的波形特征点的时间位置确定所述定位测量信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间;根据检测出的数字调制产生的相位变化波形的波形特征点的时间位置,确定所述时间基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间;
计算所述定位测量信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间与所述时间基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间之间的到达时间差,将计算出的到达时间差作为所述第一时间差;
方式四:利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系获取所述第一时间差,包括:
从所述接收到的定位测量信号中检测出数字调制产生的相位变化波形,从所述接收到的基准信号包含的时间基准信号中恢复出所述基准信号的模拟调制波形;
根据检测出的数字调制产生的相位变化波形的波形特征点的时间位置,确定所述定位测量信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间;根据检测出的模拟调制波形的波形特征点的时间位置确定所述时间基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间;
计算所述定位测量信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间与所述时间基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间之间的到达时间差,将计算出的到达时间差作为所述第一时间差。
步骤101中,对于获取第一相位差的具体实现可以采用以下任一方式:
方式一:利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系获取所述第一相位差,包括:
从所述接收到的定位测量信号中恢复出所述定位测量信号的模拟调制波形;从所述接收到的基准信号包含的相位基准信号中恢复出所述基准信号的模拟调制波形模拟调制波形;
根据从相位基准信号中恢复出的模拟调制波形的相位特征点与从定位测量信号恢复出的模拟调制波形的相位特征点间的相对位置对应的相位差,确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差,将该到达相位差作为所述第一相位差;
方式二:利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系获取第一相位差,包括:
从所述接收到的定位测量信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;从所述接收到的基准信号包含的相位基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;
根据从定位测量信号检测出的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点与从基准信号中检测出的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点间的相对位置对应的相位差,确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差,将该到达相位差作为所述第一相位差;
方式三:利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系,获取所述第一相位差,包括:
从所述接收到的定位测量信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;从所述接收到的所述基准信号包含的相位基准信号中恢复出模拟调制波形;
根据检测出的定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点与恢复出的基准信号的模拟调制波形的相位特征点间的相对位置对应的相位差,确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差,将该到达相位差作为所述第一相位差;
方式四:利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系,获取所述第一相位差,包括:
从所述接收到的定位测量信号中恢复出模拟调制波形;从所述接收到的基准信号包含的相位基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;
根据从定位测量信号中恢复出的模拟调制波形的相位特征点与从基准信号中检测出的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点间的相对位置对应的相位差,确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差,将该到达相位差作为所述第一相位差。
可选地,在上述获取第一时间差或第一相位差的方式中,
从定位测量信号或从基准信号中恢复出模拟调制波形,具体包括:
对采用模拟调幅、或模拟调频、或模拟调相产生的所述定位测量信号或基准信号进行相应的解调,获取解调出的波形的采样值;
对解调出的采样值进行曲线拟合,得到所述模拟调制波形的估计波形;
从定位测量信号或从基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形,具体包括:
使用模拟或数字鉴相器对采用MSK或GMSK数字调制的定位测量信号进行鉴相,获取数字调制产生的相位变化波形;其中,该数字调制产生的相位变化波形为幅度随定位测量信号的相位变化而变化的时域信号;
对模拟或数字鉴相器输出的数字调制产生的相位变化波形的采样值进行曲线拟合,得到数字调制产生的相位变化波形的估计波形。
进一步地,
对解调出的采样值进行曲线拟合包括:
使用所述定位测量信号或所述基准信号中采用的模拟调制波形的描述曲线对所述解调出的模拟调制波形的采样值进行曲线拟合;或者,
使用多项式对所述解调出的模拟调制波形的采样值进行曲线拟合;
所述对模拟或数字鉴相器输出的数字调制产生的相位变化波形的采样值进行曲线拟合包括:
使用MSK或GMSK数字调制产生的相位变化的描述曲线对所述模拟或数字鉴相器输出的相位变化波形的采样值进行曲线拟合;或者,
使用多项式对所述模拟或数字鉴相器输出的相位变化波形的采样值进行曲线拟合。
可选地,
当采用方式一获取第一相位差时,确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差,包括:
当所述从相位基准信号中恢复出的模拟调制波形与从定位测量信号恢复出的模拟调制波形为频率相同或不相同的正弦或余弦波形中的任一波形时,将波形的过零点、峰值点和极值点中的任一项作为相位特征点或波形特征点,将从定位测量信号恢复出的模拟调制波形的相位特征点或波形特征点的出现的时间位置所对应的从相位基准信号中恢复出的模拟调制波形上的相位点作为相位差测量点;
将该相位差测量点与从相位基准信号中恢复出的模拟调制波形上的相位特征点间的相位差作为所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差;
当采用方式二获取第一相位差时,确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差,包括:
当所述从定位测量信号检测出的数字调制产生的相位变化波形为采用MSK或GMSK数字调制产生的三角波或经高斯滤波平滑的三角波中的任一相位变化波形时,将波形的过零点、峰值点和极值点中的任一项作为相位特征点或波形特征点,将从定位测量信号检测出的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点的出现时间位置所对应的从基准信号中检测出的数字调制产生的相位变化波形上的相位点作为相位差测量点;
将该相位差测量点与从基准信号中检测出的数字调制产生的相位变化波形上的相位特征点间的相位差作为所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差;
当采用方式三获取第一相位差时,确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差,包括:
当所述数字调制产生的相位变化波形采用MSK或GMSK数字调制产生的三角波或经高斯滤波平滑的三角波中的任一相位变化波形,基准信号的模拟调制波形为正弦或余弦波形时,将过零点、峰值点和极值点中任一项作为基准信号的模拟调制波形的相位特征点,将过零点、峰值点和极值点中任一项作为所述数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点;
将所述数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点的出现时间位置所对应的基准信号的模拟调制波形上的相位点作为相位差测量点,将该相位差测量点与基准信号的模拟调制波形上的相位特征点间的相位差确定为所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差;
当采用方式四获取第一相位差时,确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差,包括:
当所述模拟调制波形采用正弦或余弦波形,所述数字调制产生的相位变化波形为MSK和GMSK中任一数字调制产生的三角波和经高斯滤波平滑的三角波中的任一相位变化波形时,将过零点、峰值点和极值点中的任一项作为数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点,将过零点、峰值点和极值点中的任一项作为所述模拟调制波形的相位特征点,将数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点的出现时间位置所对应的所述模拟调制波形上的相位点作为相位差测量点;
将该相位差测量点与所述模拟调制波形上的相位特征点间的相位差确定为所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差。
可选地,步骤101中,确定相位基准波形上的相位差测量点的包括:
确定定位测量波形承载的模拟调制波形或数字调制产生的相位波形上的预定相位特征点或预定波形特征点中的任一种的出现位置,在所述相位基准波形上确定与所述出现位置对应的一个点,该点即为所述相位差测量点;所述出现位置为所述预定相位特征点或预定波形特征点出现的时间位置或相位位置;
其中,所述预定相位特征点或预定波形特征点中的任一种的出现位置用于为所述相位基准波形上的相位差测量点的位置打一个标记或时间戳;
可选地,步骤101中,确定定位测量信号承载的模拟调制波形上的相位差测量点的包括:
确定基准波形承载的模拟调制波形或数字调制产生的相位波形上的预定相位特征点或预定波形特征点中的任一种的出现位置,在所述定位测量信号承载的模拟调制波形上确定与所述出现位置对应的一个点,该点即为所述相位差测量点;所述出现位置为所述预定相位特征点或预定波形特征点出现的时间位置或相位位置;
其中,所述预定相位特征点或预定波形特征点中的任一种的出现位置用于为所述定位测量信号承载的模拟调制波形上的相位差测量点的位置打一个标记或时间戳。
步骤102:根据获得的第一时间差或第一相位差及基准信号确定基准信号和定位测量信号接收网元之间的到达时间差。
可选地,当基准信号为时间基准信号时,步骤102具体包括:
计算两个基准信号和定位测量信号接收网元的第一时间差间的差值作为第一差值;
计算基准信号包含的时间基准信号到达上述两个基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间的差值作为第二差值;
计算第一差值与第二差值之间的差值,作为终端发送的定位测量信号在该两个基准信号和定位测量信号接收网元之间的到达时间差。
可选地,该第二差值为时间基准信号从无线电节点的发射天线至两个基准信号和定位测量信号接收网元的接收天线间的传播时间差,可以使用已知的无线电节点的发射天线至两个基准信号和定位测量信号接收网元的接收天线间的距离差和电波传播速度计算得到。
可选地,当基准信号为相位基准信号时,步骤102具体包括:
计算两个基准信号和定位测量信号接收网元的第一相位差间的差值作为第一相位差值;
计算基准信号包含的相位基准信号到达所述两个基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位的差值作为第二相位差值;
计算第一相位差值与第二相位差值之间的差值,作为所述终端发送的定位测量信号在所述两个基准信号和定位测量信号接收网元之间的到达相位差;
将所述两个基准信号和定位测量信号接收网元之间的到达相位差除以所述终端发送的定位测量信号的调制波形的角速度得到的时间值作为定位测量信号在这两个基准信号和定位测量信号接收网元之间的到达时间差。
可选地,该第二相位差值为相位基准信号从无线电节点的发射天线至两个基准信号和定位测量信号接收网元的接收天线间的传播相位差,可以使用已知的无线电节点的发射天线至两个基准信号和定位测量信号接收网元的接收天线间的距离差、电波传播速度和相位基准信号的角速度计算得到。
进一步地,
本发明方法还包括:以下至少一种多径时延误差矫正方式:
对所述定位测量信号或所述基准信号包含的多径信号进行横向滤波处理;使用所述模拟调制波形、所述数字调制产生的相位变化波形及多项式中的任一项,对经过横向滤波处理的多径信号中的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一项进行曲线拟合处理,以实现对多径干扰及横向滤波处理误差的抑制;
或者,
对包含多径分量的所述定位测量信号或所述基准信号中的主径信号进行反卷积信号复原处理;使用所述模拟调制波形、所述数字调制产生的相位变化波形及多项式中的任一项对经过反卷积信号复原处理的主径信号中的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一项进行曲线拟合处理,以实现对多径干扰及横向滤波处理误差的抑制。
通过上述多径时延误差矫正的方式,矫正了多径叠加对时延估计产生的首径时间滞后,从而矫正了相关处理中相关峰值滞后,进而减小了定位误差。
进一步地,本发明方法还包括:
所述基准信号和定位测量信号接收网元接收定位控制信息;
其中,定位控制信息携带以下至少一种信息:
定位测量信号的发送时频窗口位置;
定位测量信号采用的调制方式;
基准信号采用的调制方式;
模拟调制波形的周期或频率参数;
用于生成数字调制产生的相位变化波形需要的数字调制符号的序列参数或序列标识;
数字调制产生的相位变化波形的周期或频率参数。
进一步地,本发明方法还包括:
利用确定出的待测量到达时间差的网元之间的到达时间差,估计无线电终端的位置坐标。
进一步地,本发明方法还包括:对所述无线电节点与所述终端间的信号进行频率同步处理;具体包括:
所述无线电节点向所述同址差值测量网元及所述终端发送使用定位用预定调制波形作为调制波形进行相位、幅度和频率中任一项调制得到的基准信号;
所述终端检测接收到的基准信号包含的定位用预定调制波形的频率或周期参数;
所述终端采用检测到的无线电节点发送的定位用预定调制波形及其频率或周期参数作为其自身发送定位测量信号使用的定位用预定调制波形及波形参数,向所述同址差值测量网元发送定位测量信号;
或者,
所述终端向所述基准信号和定位测量信号接收网元及所述无线电节点发送使用定位用预定调制波形作为调制波形进行相位、幅度和频率中任一项调制得到的定位测量信号;
所述无线电节点检测接收到的定位测量信号包含的定位用预定调制波形的频率或周期参数;
所述无线电节点采用检测到的终端发送的所述定位用预定调制波形及其频率或周期参数作为其自身发送基准信号使用的调制波形及波形参数,向所述同址差值测量网元发送相位基准信号。
所述无线电节点为向所述终端提供无线数据传输服务的网络中的一个节点,或为叠加在向所述为终端提供无线数据传输服务的网络中的无线电定位网中的一个节点。
所述无线电节点从为所述终端提供数据传输服务的调度器或无线电资源管理RRM单元获取定位触发信息、定位请求信息、终端识别信息和可用于终端定位的时频资源信息中的至少一种。
具体地,结合图3所示,实现频率同步的方法一包括:由基站侧的基准信号发送单元发送正弦调制波形S1(由信号412承载)至三个LMU301~3及终端300,终端300对正弦调制波形S1进行频率同步处理,产生与正弦调制波形S1在频率上同步的正弦调制波形S2,并使用正弦调制波形S2对其发射的载波进行调制,产生信号422;
实现频率同步方法二包括:终端300发送正弦调制波形S2至三个LMU301~3及网络侧的基准信号发送单元,由基准信号发送单元对正弦调制波形S2进行频率同步处理,产生与正弦调制波形S2在频率上同步的正弦调制波形S1,然后基准信号发送单元311用正弦调制波形S1对其发送的载波进行调制,得到信号412,基准信号发送单元311将信号412被发送至三个LMU301~3。从降低终端复杂度及功耗的角度考虑,频率同步方法二更适用于NB-IOT低成本终端的定位。
进一步地,
在异址差值计算网元根据获得的第一时间差或第一相位差及基准信号确定同址差值测量网元之间的到达时间差之后,还包括:
异址差值计算网元将确定的同址差值测量网元之间的到达时间差发送给位置估计单元;位置估计单元使用该到达时间差估计终端的位置坐标。
其中,异址差值计算网元与同址差值测量网元属于同一个网元或属于不同的网元。
实施例二、
图2为本发明到达时间差测量方法的第二实施例的流程图,如图2所示,包括:
步骤200:终端使用模拟调制波形对定位测量信号的载波进行模拟相位调制、模拟幅度调制和模拟频率调制中任一项调制;或者,使用数字调制符号对定位测量信号的载波进行连续相位调制,得到承载数字调制产生的相位变化波形的定位测量信号。
其中,终端使用的模拟调制波形包括但不限于:正弦信号波形、余弦信号波形和三角波信号波形中的任一波形;
其中,终端使用数字调制符号对定位测量信号的载波进行连续相位调制,得到数字调制产生的相位变化波形,包括:使用最小相移键控MSK和高斯最小相移键控GMSK任一种数字调制产生载波相位连续变化的三角形波形或经高斯滤波平滑的三角形波形。其中,
使用MSK和GMSK任一种数字调制包括:交替发送符号“0”和符号“1”。
其中,交替发送符号“0”和符号“1”的具体方法包括:在第一时间区间内发送至少一个符号“0”,在与第一时间区间相邻的第二时间区间内发送至少一个符号“1”;或者,在第一时间区间内发送至少一个符号“1”,在与第一时间区间相邻的第二时间区间内发送至少一个符号“0”。举例来看,当使用MSK调制周期地发送“0”“0”“0”“1”“1”“1”“0”“0”“0”“1”“1”“1”符号时,可以获得相位变化的三角波波形,可以使用该三角波波形代替所述的正弦调制波形进行时间差或相位差估计。
步骤201:终端发送调制后的信号。
本步骤中,终端可以将生成的定位测量信号发送给同址差值测量网元,或者同址差值测量网元和异址差值计算网元所在的网元。
进一步地,本发明方法还包括:
终端从网络侧接收定位控制信息,该定位控制信息携带如下至少一种信息:
定位测量信号的发送时频窗口位置;
定位测量信号采用的调制方式;
基准信号采用的调制方式;
模拟调制波形的周期或频率参数;
用于生成数字调制产生的相位变化波形需要的数字调制符号的序列参数或序列标识;
数字调制产生的相位变化波形的周期或频率参数。
进一步地,还包括:
终端与无线电节点间进行调制信号频率同步处理,包括:
终端接收无线电节点向基准信号和定位测量信号接收网元及终端发送的基准信号,该基准信号承载模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形;
终端检测所述基准信号包含的模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形的频率或周期参数;
终端采用其检测到的频率或周期参数作为其发送定位测量信号使用的模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形的波形参数,向同址差值测量网元发送定位测量信号。
下面对实施例一中给出的本发明方法进行详细描述。
图3为本发明到达时间差测量方法应用场景示意图,如图3所示,无线电节点311向位置已知的基准信号和定位测量信号接收网元即无线电定位测量单元301、无线电定位测量单元302以及无线电定位测量单元303分别发送时间基准信号或相位基准信号412;终端300向无线电定位测量单元301、无线电定位测量单元302以及无线电定位测量单元303分别发送定位测量信号422;
时间基准信号或相位基准信号412到达无线电定位测量单元301、无线电定位测量单元302以及无线电定位测量单元303的天线421a、天线412b及天线412c所在位置的信号分别为信号412a、信号412b以及信号412c;定位测量信号422到达无线电定位测量单元301、无线电定位测量单元302及无线电定位测量单元303的天线421a、天线412b及天线412c所在位置的信号分别为信号422a、信号422b即信号422c。
本实施例中,步骤101的第一时间差测量具体包括:
从定位测量信号中恢复出模拟调制波形;具体地,如图3所示,无线电定位测量单元301、无线电定位测量单元302及无线电定位测量单元303各自对其接收到的定位测量信号422a、定位测量信号422b及定位测量信号422c进行波形恢复,得到定位测量信号422a~c承载的模拟调制波形340a、模拟调制波形340b及模拟调制波形340c;
确定恢复出的模拟调制波形的波形特征点或相位特征点对应的时间点或时间位置;具体地,如图3所示,无线电定位测量单元301、无线电定位测量单元302及无线电定位测量单元303各自在其恢复得到的模拟调制波形340a、模拟调制波形340b及模拟调制波形340c上确定出波形特征点341a、波形特征点341b及波形特征点341c或相位特征点341a、相位特征点341b及相位特征点341c;波形特征点341a、波形特征点341b及波形特征点341c所对应的时间点342a、时间点342b及时间点342c的时间值t(a)、时间值t(b)及时间值t(c)即为所述模拟调制波形340a、模拟调制波形340b及模拟调制波形340c到达无线电定位测量单元301、无线电定位测量单元302及无线电定位测量单元303的到达时间;假设本实施例中使用的定位用预定调制波形为正弦波波形,那么,可以将正弦波波形上的峰值点341a、峰值点341b及峰值点341c确定为波形特征点或相位特征点,也可以将正弦波波形上的其它点作为波形特征点或相位特征点,比如,将正弦波波形上的过零点、具有特定相位角度的点中的任一种作为相位特征点或波形特征点;
确定定位测量信号承载的模拟调制波形340a、模拟调制波形340b及模拟调制波形340c的波形特征点或相位特征点对应的时间点与时间基准信号412对应的到达时间点间的到达时间差包括:
无线电定位测量单元301、无线电定位测量单元302及无线电定位测量单元303分别用其接收到的定位测量信号承载的模拟调制波形340a、模拟调制波形340b及模拟调制波形340c的波形特征点或相位特征点对应的时间点的时间值t(a)、t(b)及t(c)与其接收到的时间基准信号412a、时间基准信号412b及时间基准信号412c的波形特征点或相位特征点对应的到达时间值T(a)、时间值T(b)及时间值T(c)间进行减法运算;具体地,如图3所示,无线电定位测量单元301在其接收到的模拟调制波形340a的波形特征点或相位特征点341a对应的时间点342a与时间基准信号412a的恢复波形350a的波形特征点或相位特征点351a对应的到达时间点352a间进行相减运算,得到到达时间差TD(R,P)_A=T(a)-t(a)或TD(R,P)_A=t(a)-T(a),在TD(R,P)_A中,TD表示时间差(Time Difference),R表示时间基准信号(Reference),P表示定位测量信号(Position),A表示TD(R,P)与无线电定位测量单元301相对应;这里只给出了与无线电定位测量单元301相对应的到达时间差TD(R,P)_A的确定方法,与无线电定位测量单元302、无线电定位测量单元303相对应的TD(R,P)_B、TD(R,P)_C的确定方法与无线电定位测量单元301对应的TD(R,P)_A的确定方法相同,这里不再赘述;这里的TD(R,P)_A、TD(R,P)_B及TD(R,P)_C分别为无线电定位测量单元301、无线电定位测量单元302及无线电定位测量单元303获取的第一时间差;
如图3所示出的无线电定位测量单元301、无线电定位测量单元302及无线电定位测量单元303分别从其接收到的时间基准信号412a、时间基准信号412b及时间基准信号412c中恢复出时间基准信号承载的模拟调制波形350a、时间基准信号承载的模拟调制波形350b及时间基准信号承载的模拟调制波形350c;确定所恢复出的时间基准信号承载的模拟调制波形350a、时间基准信号承载的模拟调制波形350b及时间基准信号承载的模拟调制波形350c的波形特征点或相位特征点对应的时间点,如图3中仅以无线电定位测量单元301恢复出的时间基准信号承载的模拟调制波形350a的波形特征点或相位特征点351a及其对应的时间点352a为例并进行了标示。本实施例中,时间基准信号承载的模拟调制波形350b及时间基准信号承载的模拟调制波形350c与时间基准信号承载的模拟调制波形350a都是将波形上的峰值点作为其波形特征点或相位特征点;将时间基准信号承载的模拟调制波形的波形特征点或相位特征点对应的时间点作为时间基准信号对应的到达时间点。
结合图3所示的实施例中,步骤102一种实现方式包括:
使用无线电定位测量单元301对应的时间基准信号与定位测量信号间的所述到达时间差TD(R,P)_A、无线电定位测量单元302对应的时间基准信号与定位测量信号间的所述到达时间差TD(R,P)_B以及无线电定位测量单元303对应的时间基准信号与定位测量信号间的所述到达时间差TD(R,P)_C计算无线电定位测量单元间的到达时间差;其中,TD(R,P)_A=T(a)-t(a)或TD(R,P)_A=t(a)-T(a),TD(R,P)_B=T(b)-t(b)或TD(R,P)_B=t(b)-T(b),TD(R,P)_C=T(c)-t(c)或TD(R,P)_C=t(c)-T(c)。
获取定位测量信号422到达无线电定位测量单元301与到达无线电定位测量单元302的到达时间差TD(A,B)的具体计算方法包括:TD(A,B)=TD(R,P)_A-TD(R,P)_B-TDR(A,B)=T(a)-t(a)-[T(b)-t(b)]-TDR(A,B)=t(b)-t(a)+T(a)-T(b)-TDR(A,B)=t(b)-t(a);其中,TDR(A,B)为时间基准信号至无线电定位测量单元301的到达时间与至无线电定位测量单元302的到达时间之间的到达时间差;并且TDR(A,B)=T(a)-T(b)。
获取定位测量信号422到达无线电定位测量单元301与到达无线电定位测量单元303的到达时间差TD(A,C)的具体计算方法包括:TD(A,C)=TD(R,P)_A-TD(R,P)_C-TDR(A,C)=T(a)-t(a)-[T(c)-t(c)]-TDR(A,C)=t(c)-t(a)+T(a)-T(c)-TDR(A,C)=t(c)-t(a);其中,TDR(A,C)为时间基准信号至无线电定位测量单元301的到达时间与至无线电定位测量单元303的到达时间之间的到达时间差,TDR(A,C)可以利用发送时间基准信号的无线电节点311至无线电定位测量单元301和至无线电定位测量单元303的距离计算出来;并且TDR(A,C)=T(a)-T(c)。
使用TD(A,B)和TD(A,C)进行双曲线位置估计即可获得终端的位置坐标。
本实施例中,步骤101的第一相位差测量具体包括:
从定位测量信号中恢复出模拟调制波形;具体地,如图3所示,无线电定位测量单元301、无线电定位测量单元302及无线电定位测量单元303各自对其接收到的定位测量信号422a、定位测量信号422b及定位测量信号422c进行波形恢复,得到定位测量信号422a~c承载的模拟调制波形340a、模拟调制波形340b及模拟调制波形340c;
确定恢复出的定位测量信号承载的模拟调制波形的波形特征点或相位特征点出现的时间位置,并使用该时间位置在相位基准波形上确定相位差测量点的位置;具体地,如图3所示,无线电定位测量单元301、无线电定位测量单元302及无线电定位测量单元303各自在其恢复得到的定位测量信号承载的模拟调制波形340a、模拟调制波形340b及模拟调制波形340c上确定出相位特征点341a、相位特征点341b及相位特征点341c;使用相位特征点341a、相位特征点341b及相位特征点341c的出现时间位置342a~时间位置342c在相位基准波形350a~相位基准波形350c上对应的点作为相位差测量点,比如,将相位特征点341a的出现时间位置342a在相位基准波形350a上对应的点353a作为相位基准波形350a上的相位差测量点,该相位差测量点353a与基准波形350a上的相位特征点或相位基准点351a间的相位差即为第一相位差;
具体地,如图3所示,无线电定位测量单元301~无线电定位测量单元303分别得到到达相位差PD(R,P)_A=P(a)-p(a),在PD(R,P)_A中,PD表示相位差(Phase Difference),R表示相位基准信号(Reference),P表示定位测量信号(Position),A表示PD(R,P)与无线电定位测量单元301相对应;这里只给出了与无线电定位测量单元301相对应的到达相位差PD(R,P)_A的确定方法,与无线电定位测量单元302、无线电定位测量单元303相对应的到达相位差PD(R,P)_B、到达相位差PD(R,P)_C的确定方法与无线电定位测量单元301对应的到达相位差PD(R,P)_A的确定方法相同,这里不再赘述;这里的到达相位差PD(R,P)_A、到达相位差PD(R,P)_B及到达相位差PD(R,P)_C分别为无线电定位测量单元301、无线电定位测量单元302及无线电定位测量单元303获取的第一相位差;
结合图3所示的实施例中,步骤102使用第一相位差获取无线电定位测量单元间的到达时间差的一种实现方式包括:
使用无线电定位测量单元301~无线电定位测量单元303对应的相位基准信号与定位测量信号间的所述到达相位差PD(R,P)_A、到达相位差PD(R,P)_B及到达相位差PD(R,P)_C计算无线电定位测量单元间的到达时间差;其中,PD(R,P)_A=P(a)-p(a),PD(R,P)_B=P(b)-p(b),PD(R,P)_C=P(c)-p(c);其中,P(a)、P(b)及P(c)分别为相位基准信号到达无线电定位测量单元301~无线电定位测量单元303的相位,p(a)、p(b)及p(c)分别为定位测量信号到达无线电定位测量单元301~无线电定位测量单元303的相位。
获取定位测量信号422到达无线电定位测量单元301与到达无线电定位测量单元302的到达相位差PD(A,B)的具体计算方法包括:PD(A,B)=PD(R,P)_A-PD(R,P)_B-PDR(A,B)=P(a)-p(a)-[P(b)-p(b)]-PDR(A,B)=[p(b)-p(a)+P(a)-P(b)-PDR(A,B)=p(b)-p(a);其中,PDR(A,B)为相位基准信号至无线电定位测量单元301的到达相位与至无线电定位测量单元302的到达相位之间的到达相位差;并且PDR(A,B)=P(a)-P(b);PDR(A,B)可以利用发送相位基准信号的无线电节点311至无线电定位测量单元301和至无线电定位测量单元302的距离差计算出来;
获取定位测量信号422到达无线电定位测量单元301与到达无线电定位测量单元303的到达相位差PD(A,C)的具体计算方法包括:PD(A,C)=PD(R,P)_A-PD(R,P)_C-PDR(A,C)=P(a)-p(a)-[P(c)-p(c)]-PDR(A,C)=[p(c)-p(a)+P(a)-P(c)-PDR(A,C)=p(c)-p(a);其中,PDR(A,C)为相位基准信号至无线电定位测量单元301的到达相位与至无线电定位测量单元303的到达相位之间的到达相位差;并且PDR(A,C)=P(a)-P(c);PDR(A,C)可以利用发送相位基准信号的无线电节点311至无线电定位测量单元301和至无线电定位测量单元303的距离差计算出来;
将获得的PD(A,B)的值除以相位基准信号的角速度得到定位测量信号到达无线电定位测量单元301与到达无线电定位测量单元302间的到达时间差TD(A,B);将获得的PD(A,C)的值除以相位基准信号的角速度得到定位测量信号到达无线电定位测量单元301与到达无线电定位测量单元303间的到达时间差TD(A,C)。
进一步地,使用TD(A,B)和TD(A,C)进行双曲线位置估计即可获得终端的位置坐标。
实施例三、
图4为本发明到达时间差测量装置的组成结构示意图,本发明到达时间差测量装置的地理位置坐标是已知的,如图4所示,至少包括第一接收模块、第一处理模块,以及第二处理模块;其中,
第一接收模块,用于接收来自无线电节点的基准信号和来自终端的定位测量信号;
第一处理模块,用于利用接收到的基准信号承载的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一波形,与接收到的定位测量信号承载的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一波形间的波形相对位置关系,获取第一时间差或第一相位差;
第二处理模块,用于根据获得的第一时间差或第一相位差及时间基准信号确定第一接收模块所在同址差值测量网元之间的到达时间差。
其中,第一接收模块所在同址差值测量网元及所述无线电节点对应的天线的地理位置坐标是已知的;
其中,基准信号包括用于获取所述第一时间差的时间基准信号或用于获取所述第一相位差的相位基准信号。
实际应用中,第一接收模块和第一处理模块设置在同址差值测量网元(也就是上文中的基准信号和定位测量信号接收网元)中,第二处理模块设置于异址差值计算网元中;
其中,同址差值测量网元与异址差值计算网元设置在相同或不同的网元中。
实际应用中,第一接收模块可以包括天线子模块、射频接收通道子模块。
可选地,
基准信号承载的或所述定位测量信号承载的模拟调制波形包括:
正弦信号波形、余弦信号波形和三角波信号波形中的任一波形;
模拟调制波形用于对所述基准信号的载波或所述定位测量信号的载波进行模拟相位调制、模拟幅度调制和模拟频率调制中任一项调制;
基准信号承载的或定位测量信号承载的数字调制产生的相位变化波形包括:
使用最小相移键控MSK和高斯最小相移键控GMSK任一种数字调制产生载波相位连续变化的三角形波形或经高斯滤波平滑的三角形波形。
可选地,模拟调制波形为:所述时间基准信号的波形、所述相位基准信号的波形、所述第一时间差的测量用波形,以及所述第一相位差的测量用波形中的一种或多种;
数字调制产生的相位变化波形为:所述时间基准信号的波形、所述相位基准信号的波形、所述第一时间差的测量用波形,以及所述第一相位差的测量用波形中的一种或多种。
可选地,使用MSK和GMSK任一种数字调制包括:交替发送符号“0”和符号“1”。
当用于获取第一时间差时,图4所示的到达时间差测量装置中的第一处理模块具体用于:
当利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系获取所述第一时间差时,包括:
从所述接收到的定位测量信号中恢复出所述定位测量信号的模拟调制波形;从所述接收到的基准信号包含的时间基准信号中恢复出所述基准信号模拟调制波形;
根据恢复出的定位测量信号的模拟调制波形的波形特征点的时间位置,确定所述定位测量信号到达所述同址差值测量网元的到达时间;根据恢复出的基准信号的模拟调制波形的波形特征点的时间位置,确定所述时间基准信号到达所述同址差值测量网元的到达时间;
计算所述定位测量信号到达所述同址差值测量网元的到达时间与所述时间基准信号到达所述同址差值测量网元的到达时间之间的到达时间差,将计算出的到达时间差作为所述第一时间差;
或者,
当利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系获取所述第一时间差时,包括:
从所述接收到的定位测量信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;从所述接收到的基准信号包含的时间基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;
根据检测出的定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形的波形特征点的时间位置,确定所述定位测量信号到达所述同址差值测量网元的到达时间;根据检测出的时间基准信号的数字调制产生的相位变化波形的波形特征点的时间位置,确定所述时间基准信号到达所述同址差值测量网元的到达时间;
计算所述定位测量信号到达所述同址差值测量网元的到达时间与所述时间基准信号到达所述同址差值测量网元的到达时间之间的到达时间差,将计算出的到达时间差作为所述第一时间差;
或者,
当利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系获取所述第一时间差时,包括:
从所述接收到的定位测量信号中恢复出所述定位测量信号的模拟调制波形,从所述接收到的基准信号包含的时间基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;
根据恢复出的模拟调制波形的波形特征点的时间位置确定所述定位测量信号到达所述同址差值测量网元的到达时间;根据检测出的数字调制产生的相位变化波形的波形特征点的时间位置,确定所述时间基准信号到达所述同址差值测量网元的到达时间;
计算所述定位测量信号到达所述同址差值测量网元的到达时间与所述时间基准信号到达所述同址差值测量网元的到达时间之间的到达时间差,将计算出的到达时间差作为所述第一时间差;
或者,
当利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系获取所述第一时间差时,包括:
从所述接收到的定位测量信号中检测出数字调制产生的相位变化波形,从所述接收到的基准信号包含的时间基准信号中恢复出所述基准信号的模拟调制波形;
根据检测出的数字调制产生的相位变化波形的波形特征点的时间位置,确定所述定位测量信号到达所述同址差值测量网元的到达时间;根据检测出的模拟调制波形的波形特征点的时间位置确定所述时间基准信号到达所述同址差值测量网元的到达时间;
计算所述定位测量信号到达所述同址差值测量网元的到达时间与所述时间基准信号到达所述同址差值测量网元的到达时间之间的到达时间差,将计算出的到达时间差作为所述第一时间差。
当用于获取第一相位差时,图4所示的到达时间差测量装置中的第一处理模块具体用于:
当利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系获取所述第一相位差时,包括:
从所述接收到的定位测量信号中恢复出所述定位测量信号的模拟调制波形;从所述接收到的基准信号包含的相位基准信号中恢复出所述基准信号的模拟调制波形模拟调制波形;
根据从相位基准信号中恢复出的模拟调制波形的相位特征点与从定位测量信号恢复出的模拟调制波形的相位特征点间的相对位置对应的相位差,确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差,将该到达相位差作为所述第一相位差;
或者,
当利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系获取所述第一相位差时,包括:
从所述接收到的定位测量信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;从所述接收到的基准信号包含的相位基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;
根据从定位测量信号检测出的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点与从基准信号中检测出的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点间的相对位置对应的相位差,确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差,将该到达相位差作为所述第一相位差;
或者,
当利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系,获取所述第一相位差时,包括:
从所述接收到的定位测量信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;从所述接收到的所述基准信号包含的相位基准信号中恢复出模拟调制波形;
根据检测出的定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点与恢复出的基准信号的模拟调制波形的相位特征点间的相对位置对应的相位差,确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差,将该到达相位差作为所述第一相位差;
或者,
当利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系,获取所述第一相位差时,包括:
从所述接收到的定位测量信号中恢复出模拟调制波形;从所述接收到的基准信号包含的相位基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;
根据从定位测量信号中恢复出的模拟调制波形的相位特征点与从基准信号中检测出的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点间的相对位置对应的相位差,确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差,将该到达相位差作为所述第一相位差。
可选地,从定位测量信号或从基准信号中恢复出模拟调制波形,包括:
对采用模拟调幅、或模拟调频、或模拟调相产生的所述定位测量信号或基准信号进行相应的解调,获取解调出的波形的采样值;
对解调出的采样值进行曲线拟合,得到所述模拟调制波形的估计波形;
可选地,从定位测量信号或从基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形,包括:
使用模拟或数字鉴相器对采用MSK或GMSK数字调制的定位测量信号进行鉴相,获取数字调制产生的相位变化波形;其中,该数字调制产生的相位变化波形为幅度随定位测量信号的相位变化而变化的时域信号;
对模拟或数字鉴相器输出的数字调制产生的相位变化波形的采样值进行曲线拟合,得到数字调制产生的相位变化波形的估计波形。
第一处理模块用于获取第一时间差时,当获取第一相位差为利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系获取时,
确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差,包括:
当所述从相位基准信号中恢复出的模拟调制波形与从定位测量信号恢复出的模拟调制波形为频率相同或不相同的正弦或余弦波形中的任一波形时,将波形的过零点、峰值点和极值点中的任一项作为相位特征点或波形特征点,将从定位测量信号恢复出的模拟调制波形的相位特征点或波形特征点的出现的时间位置所对应的从相位基准信号中恢复出的模拟调制波形上的相位点作为相位差测量点;
将该相位差测量点与从相位基准信号中恢复出的模拟调制波形上的相位特征点间的相位差作为所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差;
第一处理模块用于获取第一时间差时,当获取第一相位差为利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系获取时,
所述确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差,包括:
当所述从定位测量信号检测出的数字调制产生的相位变化波形为采用MSK或GMSK数字调制产生的三角波或经高斯滤波平滑的三角波中的任一相位变化波形时,将波形的过零点、峰值点和极值点中的任一项作为相位特征点或波形特征点,将从定位测量信号检测出的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点的出现时间位置所对应的从基准信号中检测出的数字调制产生的相位变化波形上的相位点作为相位差测量点;
将该相位差测量点与从基准信号中检测出的数字调制产生的相位变化波形上的相位特征点间的相位差作为所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差;
第一处理模块用于获取第一时间差时,当获取第一相位差为利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系获取时,
所述确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差,包括:
当所述数字调制产生的相位变化波形采用MSK或GMSK数字调制产生的三角波或经高斯滤波平滑的三角波中的任一相位变化波形,基准信号的模拟调制波形为正弦或余弦波形时,将过零点、峰值点和极值点中任一项作为基准信号的模拟调制波形的相位特征点,将过零点、峰值点和极值点中任一项作为所述数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点;
将所述数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点的出现时间位置所对应的基准信号的模拟调制波形上的相位点作为相位差测量点,将该相位差测量点与基准信号的模拟调制波形上的相位特征点间的相位差确定为所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差;
第一处理模块用于获取第一时间差时,当获取第一相位差为利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系获取时,
所述确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差,包括:
当所述模拟调制波形采用正弦或余弦波形,所述数字调制产生的相位变化波形为MSK和GMSK中任一数字调制产生的三角波和经高斯滤波平滑的三角波中的任一相位变化波形时,将过零点、峰值点和极值点中的任一项作为数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点,将过零点、峰值点和极值点中的任一项作为所述模拟调制波形的相位特征点,将数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点的出现时间位置所对应的所述模拟调制波形上的相位点作为相位差测量点;
将该相位差测量点与所述模拟调制波形上的相位特征点间的相位差确定为所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差。
可选地,
当基准信号为时间基准信号时,图4所示到达时间差测量装置中的第二处理模块具体用于:
计算两个所述基准信号和定位测量信号接收网元的第一时间差间的差值作为第一差值;
计算所述基准信号包含的时间基准信号到达所述两个基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间的差值作为第二差值;
计算第一差值与第二差值之间的差值,作为所述终端发送的定位测量信号在所述两个基准信号和定位测量信号接收网元之间的到达时间差;
当所述基准信号为相位基准信号时,所述图4所示到达时间差测量装置中的第二处理模块具体用于:
计算两个所述基准信号和定位测量信号接收网元的第一相位差间的差值作为第一相位差值;
计算所述基准信号包含的相位基准信号到达所述两个基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位的差值作为第二相位差值;
计算第一相位差值与第二相位差值之间的差值,作为所述终端发送的定位测量信号在所述两个基准信号和定位测量信号接收网元之间的到达相位差;
将所述两个基准信号和定位测量信号接收网元之间的到达相位差除以所述终端发送的定位测量信号的调制波形的角速度得到的时间值作为所述定位测量信号在所述两个基准信号和定位测量信号接收网元之间的到达时间差。
可选地,
对解调出的采样值进行曲线拟合包括:
使用所述定位测量信号或所述基准信号中采用的模拟调制波形的描述曲线对所述解调出的模拟调制波形的采样值进行曲线拟合;或者,
使用多项式对所述解调出的模拟调制波形的采样值进行曲线拟合。
可选地,
对模拟或数字鉴相器输出的数字调制产生的相位变化波形的采样值进行曲线拟合包括:
使用MSK或GMSK数字调制产生的相位变化的描述曲线对所述模拟或数字鉴相器输出的相位变化波形的采样值进行曲线拟合;或者,
使用多项式对所述模拟或数字鉴相器输出的相位变化波形的采样值进行曲线拟合。
进一步地,
第一处理模块还用于:
对所述定位测量信号或所述基准信号包含的多径信号进行横向滤波处理;使用所述模拟调制波形、所述数字调制产生的相位变化波形及多项式中的任一项,对经过横向滤波处理的多径信号中的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一项进行曲线拟合处理,以实现对多径干扰及横向滤波处理误差的抑制;
或者,
对包含多径分量的所述定位测量信号或所述基准信号中的主径信号进行反卷积信号复原处理;使用所述模拟调制波形、所述数字调制产生的相位变化波形及多项式中的任一项对经过反卷积信号复原处理的主径信号中的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一项进行曲线拟合处理,以实现对多径干扰及横向滤波处理误差的抑制。
进一步地,
第一接收模块还用于:接收定位控制信息;
其中,定位控制信息携带以下至少一种信息:
定位测量信号的发送时频窗口位置;
定位测量信号采用的调制方式;
基准信号采用的调制方式;
模拟调制波形的周期或频率参数;
用于生成数字调制产生的相位变化波形需要的数字调制符号的序列参数或序列标识;
数字调制产生的相位变化波形的周期或频率参数。
进一步地,
所述第二处理模块还用于:
向网络侧的位置估计单元发送所述同址差值测量网元间的到达时间差;
所述第二处理模块与第一处理模块位于同一个网元或不同的网元。
实施例四、
图5为本发明终端的组成结构示意图,如图5所示,至少包括:调制模块、发送模块,其中,
调制模块,用于使用模拟调制波形对定位测量信号的载波进行模拟相位调制、模拟幅度调制和模拟频率调制中任一项调制;或者,使用数字调制符号对定位测量信号的载波进行连续相位调制,得到承载数字调制产生的相位变化波形的定位测量信号;
发送模块,用于发送调制后的信号。
可选地,使用的模拟调制波形包括:正弦信号波形、余弦信号波形和三角波信号波形中的任一波形;
可选地,使用数字调制符号对定位测量信号的载波进行连续相位调制,得到数字调制产生的相位变化波形,包括:使用最小相移键控MSK和高斯最小相移键控GMSK任一种数字调制产生载波相位连续变化的三角形波形或经高斯滤波平滑的三角形波形。
可选地,使用MSK和GMSK任一种数字调制包括:交替发送符号“0”和符号“1”。
本发明终端还包括:第二接收模块(图5中未示出),用于从网络侧接收定位控制信息;
其中,定位控制信息携带如下至少一种信息:
定位测量信号的发送时频窗口位置;
定位测量信号采用的调制方式;
基准信号采用的调制方式;
模拟调制波形的周期或频率参数;
用于生成数字调制产生的相位变化波形需要的数字调制符号的序列参数或序列标识;
数字调制产生的相位变化波形的周期或频率参数。
本发明终端还包括:频率同步处理模块(图5中未示出),用于:
接收来自无线电节点的基准信号,该基准信号使用模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形;
检测所述基准信号包含的模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形的频率或周期参数;
采用其检测到的无线电节点发送的模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形的频率或周期参数作为其发送定位测量信号使用的模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形的波形参数,向同址差值测量网元发送定位测量信号。
实施例五、
本发明还提供一种到达时间差测量控制装置,至少包括基准信号发送模块,定位控制信息发送模块,同步控制模块;其中,
基准信号发送模块,用于向系统中的各到达时间差测量装置发送基准信号;
定位控制信息发送模块,用于向无线电定位测量装置,或向所述无线电定位测量装置及终端发送定位控制信息;
同步控制模块,用于对基准信号使用的模拟调制波形或基准信号使用的数字调制产生的相位变化波形的周期和频率中的任一项进行控制,以实现基准信号与终端发送的定位测量信号间的频率同步和/或周期同步。
可选地,定位控制信息携带以下至少一种信息:
定位测量信号的发送时频窗口位置;
定位测量信号采用的调制方式;
基准信号采用的调制方式;
模拟调制波形的周期或频率参数;
用于生成数字调制产生的相位变化波形需要的数字调制符号的序列参数或序列标识;
数字调制产生的相位变化波形的周期或频率参数。
具体地,同步控制模块具体用于:
从终端接收其发送的使用定位用模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形得到的定位测量信号;
检测所述定位测量信号包含的模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形的频率或周期参数;
采用其检测到的所述频率或周期参数作为其发送基准信号使用的模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形的波形参数,向同址差值测量网元发送基准信号。
实施例六、
本发明还提供一种到达时间差测量系统,至少包括图4所示的两个或两个以上到达时间差测量装置,以及无线电节点,其中,
到达时间差测量装置,用于分别接收来自无线电节点的基准信号和来自终端的定位测量信号;分别利用接收到的基准信号承载的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一波形,与接收到的定位测量信号承载的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一波形间的波形相对位置关系,获取第一时间差或第一相位差;根据获得的第一时间差或第一相位差及基准信号确定同址差值测量网元之间的到达时间差。
无线电节点,用于向系统中的各到达时间差测量装置发送基准信号。
其中,无线电节点还用于:向无线电定位测量装置,或向无线电定位测量装置及终端发送定位控制信息,该定位控制信息携带以下至少一种信息:
定位测量信号的发送时频窗口位置;
定位测量信号采用的调制方式;
基准信号采用的调制方式;
模拟调制波形的周期或频率参数;
用于生成数字调制产生的相位变化波形需要的数字调制符号的序列参数或序列标识;
数字调制产生的相位变化波形的周期或频率参数。
可选地,
无线电节点还用于:从为终端提供数据传输服务的调度器或无线电资源管理(RRM)单元获取定位触发信息、定位请求信息、终端识别信息和可用于终端定位的时频资源信息中的至少一种。
可选地,
无线电节点还用于:
从终端接收其发送的使用定位用预定调制波形作为调制波形进行相位、幅度和频率中任一项调制得到的定位测量信号;
检测所述定位测量信号包含的定位用预定调制波形的频率或周期参数;
采用其检测到的终端发送的所述定位用预定调制波形及其频率或周期参数作为其自身发送基准信号使用的调制波形及波形参数,向到达时间差测量装置发送相位基准信号。
其中,
无线电节点为:向终端提供无线数据传输服务的网络中的一个节点,或为叠加在向为终端提供无线数据传输服务的网络中的无线电定位网中的一个节点。
实施例七、以一种基于到达时间差测量的车辆定位系统为例进行描述如下:
本发明基于到达时间差测量的车辆定位系统,包括:
两个或两个以上的无线电定位测量装置LMU,无线电节点,车载无线电终端及位置估计网元;其中,
所述无线电定位测量装置LMU,用于测量无线电终端发送的定位信号与无线电节点发送的基准信号间的到达时间差或达到相位差;
所述无线电节点,用于向无线电定位测量装置LMU发送基准信号和向终端发送定位控制信号;
所述车载无线电终端,用于发送定位测量信号;
所述位置估计网元,用于使用无线电定位测量装置LMU测量得到的第一时间差或使用定位测量信号在不同无线电定位测量装置LMU间的到达时间差估计无线电终端的位置。
具体地,
多个无线电定位测量装置LMU、无线电节点部署在高速公路或街道的两侧,具体部署方式为:无线电定位测量装置LMU和无线电节点部署在如高度为10米、间隔为100米的支撑杆上,所述支撑杆沿高速公路或街道的两侧部署;一个无线电节点如覆盖4至10个无线电定位测量装置LMU;位置估计网元部署在网络侧;
车载无线电终端部署在在高速公路或街道上行驶的车辆上,位置估计网元估计该车载无线电终端的位置,通过该车载无线电终端的位置确定车辆的位置及行驶参数,所述行驶参数包括车辆位置、移动速度、行驶轨迹及行驶姿态等参数。通过对车辆的行驶参数的分析,实现对车辆的自动驾驶控制、行驶状态监测。
可选地,所述无线电定位测量装置LMU,无线电节点,车载无线电终端使用毫米波频段发送和接收定位测量信号和基准信号;车载无线电终端使用车载毫米波方向性天线向部署在支撑柱上的无线电定位测量装置LMU发送定位测量信号,该车载毫米波方向性天线主瓣内包含三个或三个以上的位于支撑柱上的无线电定位测量装置LMU,该车载毫米波方向性天线的波束的副瓣或天线的后向朝向路面方向,该车载毫米波方向性天线的辐射方向可以抑制路面反射对无线电定位测量装置LMU的测量引入的多径干扰,保证定位精度。
本实施例给出的到达时间差测量方法,可以在200KHz信道带宽内实现厘米级的定位精度所需要的到达时间差测量精度。将该到达时间差测量方法应用于NB-IOT终端的定位,可以将其定位误差从目前的几十米降低到几厘米以内,从而使得具有该定位精度的NB-IOT终端可以应用到车辆行驶状态监测和控制、车辆自动驾驶、无人机自动驾驶等领域中,可以提高智能交通管理中对车辆行驶状态的准确监测,可以大幅度降低车载自动驾驶装置、无人机载自动驾驶装置的复杂度和成本。
本实施例给出的到达时间差测量方法,可在信道带宽大于、等于和小于200KHz的情况下进行到达时间差测量,本发明所述的终端包括物联网终端、移动通信终端、无线局域网(WiFi)终端以及蓝牙(Bluetooth)终端的基于到达时间差测量的定位。
以上所述,仅为本发明的较佳实例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (35)
1.一种到达时间差测量方法,其特征在于,包括:
分别接收来自无线电节点的基准信号和来自终端的定位测量信号;
分别利用接收到的基准信号承载的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一波形,与接收到的定位测量信号承载的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一波形间的波形相对位置关系,获取第一时间差或第一相位差;
根据获得的第一时间差或第一相位差及基准信号确定基准信号和定位测量信号接收网元之间的到达时间差;
其中,所述基准信号和定位测量信号接收网元及所述无线电节点对应天线的地理位置坐标是已知的;
所述基准信号包括用于获取所述第一时间差的时间基准信号或用于获取所述第一相位差的相位基准信号;
其中,所述方法还包括:
对所述定位测量信号或所述基准信号包含的多径信号进行横向滤波处理;使用所述模拟调制波形、所述数字调制产生的相位变化波形及多项式中的任一项,对经过横向滤波处理的多径信号中包含的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一项进行曲线拟合处理,以实现对多径干扰及横向滤波处理误差的抑制;
或者,
对包含多径分量的所述定位测量信号或所述基准信号中的主径信号进行反卷积信号复原处理;使用所述模拟调制波形、所述数字调制产生的相位变化波形及多项式中的任一项对经过反卷积信号复原处理的主径信号中的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一项进行曲线拟合处理,以实现对多径干扰及横向滤波处理误差的抑制。
2.根据权利要求1所述的到达时间差测量方法,其特征在于,所述基准信号承载的或所述定位测量信号承载的模拟调制波形包括:
正弦信号波形、余弦信号波形和三角波信号波形中的任一波形;
所述模拟调制波形用于对所述基准信号的载波或所述定位测量信号的载波进行模拟相位调制、模拟幅度调制和模拟频率调制中任一项调制;
所述基准信号承载的或定位测量信号承载的数字调制产生的相位变化波形包括:
使用最小相移键控MSK和高斯最小相移键控GMSK任一种数字调制产生载波相位连续变化的三角形波形或经高斯滤波平滑的三角形波形。
3.根据权利要求2所述的到达时间差测量方法,其特征在于,
所述模拟调制波形为:所述时间基准信号的波形、所述相位基准信号的波形、所述第一时间差的测量用波形,以及所述第一相位差的测量用波形中的一种或多种;
所述数字调制产生的相位变化波形为:所述时间基准信号的波形、所述相位基准信号的波形、所述第一时间差的测量用波形,以及所述第一相位差的测量用波形中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的到达时间差测量方法,其特征在于,使用MSK和GMSK任一种数字调制包括:交替发送符号“0”和符号“1”。
5.根据权利要求1所述的到达时间差测量方法,其特征在于,所述获取第一时间差包括:
利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系获取所述第一时间差,包括:
从所述接收到的定位测量信号中恢复出所述定位测量信号的模拟调制波形;从所述接收到的基准信号包含的时间基准信号中恢复出所述基准信号模拟调制波形;
根据恢复出的定位测量信号的模拟调制波形的波形特征点的时间位置,确定所述定位测量信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间;根据恢复出的基准信号的模拟调制波形的波形特征点的时间位置,确定所述时间基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间;
计算所述定位测量信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间与所述时间基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间之间的到达时间差,将计算出的到达时间差作为所述第一时间差;
或者,
利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系获取第一时间差,包括:
从所述接收到的定位测量信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;从所述接收到的基准信号包含的时间基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;
根据检测出的定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形的波形特征点的时间位置,确定所述定位测量信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间;根据检测出的时间基准信号的数字调制产生的相位变化波形的波形特征点的时间位置,确定所述时间基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间;
计算所述定位测量信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间与所述时间基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间之间的到达时间差,将计算出的到达时间差作为所述第一时间差;
或者,
利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系获取所述第一时间差,包括:
从所述接收到的定位测量信号中恢复出所述定位测量信号的模拟调制波形,从所述接收到的基准信号包含的时间基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;
根据恢复出的模拟调制波形的波形特征点的时间位置确定所述定位测量信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间;根据检测出的数字调制产生的相位变化波形的波形特征点的时间位置,确定所述时间基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间;
计算所述定位测量信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间与所述时间基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间之间的到达时间差,将计算出的到达时间差作为所述第一时间差;
或者,
利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系获取所述第一时间差,包括:
从所述接收到的定位测量信号中检测出数字调制产生的相位变化波形,从所述接收到的基准信号包含的时间基准信号中恢复出所述基准信号的模拟调制波形;
根据检测出的数字调制产生的相位变化波形的波形特征点的时间位置,确定所述定位测量信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间;根据检测出的模拟调制波形的波形特征点的时间位置确定所述时间基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间;
计算所述定位测量信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间与所述时间基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间之间的到达时间差,将计算出的到达时间差作为所述第一时间差。
6.根据权利要求1所述的到达时间差测量方法,其特征在于,所述获取第一相位差包括:
利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系获取所述第一相位差,包括:
从所述接收到的定位测量信号中恢复出所述定位测量信号的模拟调制波形;从所述接收到的基准信号包含的相位基准信号中恢复出所述基准信号的模拟调制波形模拟调制波形;
根据从相位基准信号中恢复出的模拟调制波形的相位特征点与从定位测量信号恢复出的模拟调制波形的相位特征点间的相对位置对应的相位差,确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差,将该到达相位差作为所述第一相位差;
或者,
利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系获取第一相位差,包括:
从所述接收到的定位测量信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;从所述接收到的基准信号包含的相位基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;
根据从定位测量信号检测出的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点与从基准信号中检测出的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点间的相对位置对应的相位差,确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差,将该到达相位差作为所述第一相位差;
或者,
利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系,获取所述第一相位差,包括:
从所述接收到的定位测量信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;从所述接收到的所述基准信号包含的相位基准信号中恢复出模拟调制波形;
根据检测出的定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点与恢复出的基准信号的模拟调制波形的相位特征点间的相对位置对应的相位差,确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差,将该到达相位差作为所述第一相位差;
或者,
利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系,获取所述第一相位差,包括:
从所述接收到的定位测量信号中恢复出模拟调制波形;从所述接收到的基准信号包含的相位基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;
根据从定位测量信号中恢复出的模拟调制波形的相位特征点与从基准信号中检测出的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点间的相对位置对应的相位差,确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差,将该到达相位差作为所述第一相位差。
7.根据权利要求5或6所述的到达时间差测量方法,其特征在于,
从定位测量信号或从基准信号中恢复出模拟调制波形,包括:
对采用模拟调幅、或模拟调频、或模拟调相产生的所述定位测量信号或基准信号进行相应的解调,获取解调出的波形的采样值;
对解调出的采样值进行曲线拟合,得到所述模拟调制波形的估计波形;
所述从定位测量信号或从基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形,包括:
使用模拟或数字鉴相器对采用MSK或GMSK数字调制的定位测量信号进行鉴相,获取数字调制产生的相位变化波形;其中,该数字调制产生的相位变化波形为幅度随定位测量信号的相位变化而变化的时域信号;
对模拟或数字鉴相器输出的数字调制产生的相位变化波形的采样值进行曲线拟合,得到数字调制产生的相位变化波形的估计波形。
8.根据权利要求6所述的到达时间差测量方法,其特征在于,
当所述获取第一相位差为利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系获取时,
所述确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差,包括:
当所述从相位基准信号中恢复出的模拟调制波形与从定位测量信号恢复出的模拟调制波形为频率相同或不相同的正弦或余弦波形中的任一波形时,将波形的过零点、峰值点和极值点中的任一项作为相位特征点或波形特征点,将从定位测量信号恢复出的模拟调制波形的相位特征点或波形特征点的出现的时间位置所对应的从相位基准信号中恢复出的模拟调制波形上的相位点作为相位差测量点;
将该相位差测量点与从相位基准信号中恢复出的模拟调制波形上的相位特征点间的相位差作为所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差;
当所述获取第一相位差为利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系获取时,
所述确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差,包括:
当所述从定位测量信号检测出的数字调制产生的相位变化波形为采用MSK或GMSK数字调制产生的三角波或经高斯滤波平滑的三角波中的任一相位变化波形时,将波形的过零点、峰值点和极值点中的任一项作为相位特征点或波形特征点,将从定位测量信号检测出的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点的出现时间位置所对应的从基准信号中检测出的数字调制产生的相位变化波形上的相位点作为相位差测量点;
将该相位差测量点与从基准信号中检测出的数字调制产生的相位变化波形上的相位特征点间的相位差作为所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差;
当所述获取第一相位差为利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系获取时,
所述确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差,包括:
当所述数字调制产生的相位变化波形采用MSK或GMSK数字调制产生的三角波或经高斯滤波平滑的三角波中的任一相位变化波形,基准信号的模拟调制波形为正弦或余弦波形时,将过零点、峰值点和极值点中任一项作为基准信号的模拟调制波形的相位特征点,将过零点、峰值点和极值点中任一项作为所述数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点;
将所述数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点的出现时间位置所对应的基准信号的模拟调制波形上的相位点作为相位差测量点,将该相位差测量点与基准信号的模拟调制波形上的相位特征点间的相位差确定为所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差;
当所述获取第一相位差为利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系获取时,
所述确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差,包括:
当所述模拟调制波形采用正弦或余弦波形,所述数字调制产生的相位变化波形为MSK和GMSK中任一数字调制产生的三角波和经高斯滤波平滑的三角波中的任一相位变化波形时,将过零点、峰值点和极值点中的任一项作为数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点,将过零点、峰值点和极值点中的任一项作为所述模拟调制波形的相位特征点,将数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点的出现时间位置所对应的所述模拟调制波形上的相位点作为相位差测量点;
将该相位差测量点与所述模拟调制波形上的相位特征点间的相位差确定为所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位差。
9.根据权利要求1所述的到达时间差测量方法,其特征在于,
当所述基准信号为时间基准信号时,所述根据获得的第一时间差及基准信号确定基准信号和定位测量信号接收网元之间的到达时间差包括:
计算两个所述基准信号和定位测量信号接收网元的第一时间差间的差值作为第一差值;
计算所述基准信号包含的时间基准信号到达两个所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达时间的差值作为第二差值;
计算第一差值与第二差值之间的差值,作为所述终端发送的定位测量信号在两个所述基准信号和定位测量信号接收网元之间的到达时间差;
当所述基准信号为相位基准信号时,所述根据获得的第一相位差及基准信号确定到达基准信号和定位测量信号接收网元之间的到达时间差包括:
计算两个所述基准信号和定位测量信号接收网元的第一相位差间的差值作为第一相位差值;
计算所述基准信号包含的相位基准信号到达两个所述基准信号和定位测量信号接收网元的到达相位的差值作为第二相位差值;
计算第一相位差值与第二相位差值之间的差值,作为所述终端发送的定位测量信号在两个所述基准信号和定位测量信号接收网元之间的到达相位差;
将两个所述基准信号和定位测量信号接收网元之间的到达相位差除以所述终端发送的定位测量信号的调制波形的角速度得到的时间值作为所述定位测量信号在两个所述基准信号和定位测量信号接收网元之间的到达时间差。
10.根据权利要求7所述的到达时间差测量方法,其特征在于,
所述对解调出的采样值进行曲线拟合包括:
使用所述定位测量信号或所述基准信号中采用的模拟调制波形的描述曲线对所述解调出的模拟调制波形的采样值进行曲线拟合;或者,
使用多项式对所述解调出的模拟调制波形的采样值进行曲线拟合;
所述对模拟或数字鉴相器输出的数字调制产生的相位变化波形的采样值进行曲线拟合包括:
使用MSK或GMSK数字调制产生的相位变化的描述曲线对所述模拟或数字鉴相器输出的相位变化波形的采样值进行曲线拟合;或者,
使用多项式对所述模拟或数字鉴相器输出的相位变化波形的采样值进行曲线拟合。
11.根据权利要求1~10任一项所述的到达时间差测量方法,其特征在于,还包括:
所述基准信号和定位测量信号接收网元接收定位控制信息;
其中,定位控制信息携带以下至少一种信息:
定位测量信号的发送时频窗口位置;
定位测量信号采用的调制方式;
基准信号采用的调制方式;
模拟调制波形的周期或频率参数;
用于生成数字调制产生的相位变化波形需要的数字调制符号的序列参数或序列标识;
数字调制产生的相位变化波形的周期或频率参数。
12.根据权利要求1所述的到达时间差测量方法,其特征在于,还包括:对所述无线电节点与所述终端间的信号进行频率同步处理;包括:
所述无线电节点向同址差值测量网元及所述终端发送使用定位用预定调制波形作为调制波形进行相位、幅度和频率中任一项调制得到的基准信号;
所述终端检测接收到的基准信号包含的定位用预定调制波形的频率或周期参数;
所述终端采用检测到的无线电节点发送的定位用预定调制波形及其频率或周期参数作为其自身发送定位测量信号使用的定位用预定调制波形及波形参数,向所述同址差值测量网元发送定位测量信号;
或者,
所述终端向所述基准信号和定位测量信号接收网元及所述无线电节点发送使用定位用预定调制波形作为调制波形进行相位、幅度和频率中任一项调制得到的定位测量信号;
所述无线电节点检测接收到的定位测量信号包含的定位用预定调制波形的频率或周期参数;
所述无线电节点采用检测到的终端发送的所述定位用预定调制波形及其频率或周期参数作为其自身发送基准信号使用的调制波形及波形参数,向所述同址差值测量网元发送相位基准信号。
13.一种到达时间差测量方法,其特征在于,包括:
终端使用模拟调制波形对定位测量信号的载波进行模拟相位调制、模拟幅度调制和模拟频率调制中任一项调制;或者,使用数字调制符号对定位测量信号的载波进行连续相位调制,得到承载数字调制产生的相位变化波形的定位测量信号;
终端发送调制后的信号;
其中,还包括所述终端与无线电节点间进行调制信号频率同步处理,包括:
所述终端接收无线电节点向基准信号和定位测量信号接收网元及终端发送的基准信号,该基准信号承载模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形;
终端检测所述基准信号包含的模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形的频率或周期参数;
终端采用其检测到的所述频率或周期参数作为其发送定位测量信号使用的模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形的波形参数,向同址差值测量网元发送定位测量信号。
14.根据权利要求13所述的到达时间差测量方法,其特征在于,
所述终端使用的模拟调制波形包括:正弦信号波形、余弦信号波形和三角波信号波形中的任一波形;
所述终端使用数字调制符号对定位测量信号的载波进行连续相位调制,得到数字调制产生的相位变化波形,包括:使用最小相移键控MSK和高斯最小相移键控GMSK任一种数字调制产生载波相位连续变化的三角形波形或经高斯滤波平滑的三角形波形。
15.根据权利要求14所述的到达时间差测量方法,其特征在于,使用MSK和GMSK任一种数字调制包括:交替发送符号“0”和符号“1”。
16.根据权利要求13~15任一项所述的到达时间差测量方法,其特征在于,还包括:所述终端从网络侧接收定位控制信息;
其中,定位控制信息携带如下至少一种信息:
定位测量信号的发送时频窗口位置;
定位测量信号采用的调制方式;
基准信号采用的调制方式;
模拟调制波形的周期或频率参数;
用于生成数字调制产生的相位变化波形需要的数字调制符号的序列参数或序列标识;
数字调制产生的相位变化波形的周期或频率参数。
17.一种到达时间差测量装置,其特征在于,包括第一接收模块、第一处理模块,以及第二处理模块;其中,
第一接收模块,用于接收来自无线电节点的基准信号和来自终端的定位测量信号;
第一处理模块,用于利用接收到的基准信号承载的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一波形,与接收到的定位测量信号承载的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一波形间的波形相对位置关系,获取第一时间差或第一相位差;
第二处理模块,用于根据获得的第一时间差或第一相位差及基准信号确定第一接收模块所在同址差值测量网元间的到达时间差;
所述第一接收模块所在同址差值测量网元及所述无线电节点对应的天线的地理位置坐标是已知的;
所述基准信号包括用于获取所述第一时间差的时间基准信号或用于获取所述第一相位差的相位基准信号;
其中,所述第一处理模块还用于:
对所述定位测量信号或所述基准信号包含的多径信号进行横向滤波处理;使用所述模拟调制波形、所述数字调制产生的相位变化波形及多项式中的任一项,对经过横向滤波处理的多径信号中的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一项进行曲线拟合处理,以实现对多径干扰及横向滤波处理误差的抑制;
或者,
对包含多径分量的所述定位测量信号或所述基准信号中的主径信号进行反卷积信号复原处理;使用所述模拟调制波形、所述数字调制产生的相位变化波形及多项式中的任一项对经过反卷积信号复原处理的主径信号中的模拟调制波形和数字调制产生的相位变化波形中的任一项进行曲线拟合处理,以实现对多径干扰及横向滤波处理误差的抑制。
18.根据权利要求17所述的到达时间差测量装置,其特征在于,所述第一接收模块和所述第一处理模块设置在同址差值测量网元中,所述第二处理模块设置于异址差值计算网元中;
其中,同址差值测量网元与异址差值计算网元设置在相同或不同的网元中。
19.根据权利要求17所述的到达时间差测量装置,其特征在于,所述基准信号承载的或所述定位测量信号承载的模拟调制波形包括:
正弦信号波形、余弦信号波形和三角波信号波形中的任一波形;
所述模拟调制波形用于对所述基准信号的载波或所述定位测量信号的载波进行模拟相位调制、模拟幅度调制和模拟频率调制中任一项调制;
所述基准信号承载的或定位测量信号承载的数字调制产生的相位变化波形包括:
使用最小相移键控MSK和高斯最小相移键控GMSK任一种数字调制产生载波相位连续变化的三角形波形或经高斯滤波平滑的三角形波形。
20.根据权利要求19所述的到达时间差测量装置,其特征在于,
所述模拟调制波形为:所述时间基准信号的波形、所述相位基准信号的波形、所述第一时间差的测量用波形,以及所述第一相位差的测量用波形中的一种或多种;
所述数字调制产生的相位变化波形为:所述时间基准信号的波形、所述相位基准信号的波形、所述第一时间差的测量用波形,以及所述第一相位差的测量用波形中的一种或多种。
21.根据权利要求19所述的到达时间差测量装置,其特征在于,使用MSK和GMSK任一种数字调制包括:交替发送符号“0”和符号“1”。
22.根据权利要求17所述的到达时间差测量装置,其特征在于,所述第一处理模块具体用于:
当利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系获取所述第一时间差时,包括:
从所述接收到的定位测量信号中恢复出所述定位测量信号的模拟调制波形;从所述接收到的基准信号包含的时间基准信号中恢复出所述基准信号模拟调制波形;
根据恢复出的定位测量信号的模拟调制波形的波形特征点的时间位置,确定所述定位测量信号到达所述同址差值测量网元的到达时间;根据恢复出的基准信号的模拟调制波形的波形特征点的时间位置,确定所述时间基准信号到达所述同址差值测量网元的到达时间;
计算所述定位测量信号到达所述同址差值测量网元的到达时间与所述时间基准信号到达所述同址差值测量网元的到达时间之间的到达时间差,将计算出的到达时间差作为所述第一时间差;
或者,
当利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系获取所述第一时间差时,包括:
从所述接收到的定位测量信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;从所述接收到的基准信号包含的时间基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;
根据检测出的定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形的波形特征点的时间位置,确定所述定位测量信号到达所述同址差值测量网元的到达时间;根据检测出的时间基准信号的数字调制产生的相位变化波形的波形特征点的时间位置,确定所述时间基准信号到达所述同址差值测量网元的到达时间;
计算所述定位测量信号到达所述同址差值测量网元的到达时间与所述时间基准信号到达所述同址差值测量网元的到达时间之间的到达时间差,将计算出的到达时间差作为所述第一时间差;
或者,
当利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系获取所述第一时间差时,包括:
从所述接收到的定位测量信号中恢复出所述定位测量信号的模拟调制波形,从所述接收到的基准信号包含的时间基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;
根据恢复出的模拟调制波形的波形特征点的时间位置确定所述定位测量信号到达所述同址差值测量网元的到达时间;根据检测出的数字调制产生的相位变化波形的波形特征点的时间位置,确定所述时间基准信号到达所述同址差值测量网元的到达时间;
计算所述定位测量信号到达所述同址差值测量网元的到达时间与所述时间基准信号到达所述同址差值测量网元的到达时间之间的到达时间差,将计算出的到达时间差作为所述第一时间差;
或者,
当利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系获取所述第一时间差时,包括:
从所述接收到的定位测量信号中检测出数字调制产生的相位变化波形,从所述接收到的基准信号包含的时间基准信号中恢复出所述基准信号的模拟调制波形;
根据检测出的数字调制产生的相位变化波形的波形特征点的时间位置,确定所述定位测量信号到达所述同址差值测量网元的到达时间;根据检测出的模拟调制波形的波形特征点的时间位置确定所述时间基准信号到达所述同址差值测量网元的到达时间;
计算所述定位测量信号到达所述同址差值测量网元的到达时间与所述时间基准信号到达所述同址差值测量网元的到达时间之间的到达时间差,将计算出的到达时间差作为所述第一时间差。
23.根据权利要求17所述的到达时间差测量装置,其特征在于,所述第一处理模块具体用于:
当利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系获取所述第一相位差时,包括:
从所述接收到的定位测量信号中恢复出所述定位测量信号的模拟调制波形;从所述接收到的基准信号包含的相位基准信号中恢复出所述基准信号的模拟调制波形模拟调制波形;
根据从相位基准信号中恢复出的模拟调制波形的相位特征点与从定位测量信号恢复出的模拟调制波形的相位特征点间的相对位置对应的相位差,确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差,将该到达相位差作为所述第一相位差;
或者,
当利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系获取所述第一相位差时,包括:
从所述接收到的定位测量信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;从所述接收到的基准信号包含的相位基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;
根据从定位测量信号检测出的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点与从基准信号中检测出的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点间的相对位置对应的相位差,确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差,将该到达相位差作为所述第一相位差;
或者,
当利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系,获取所述第一相位差时,包括:
从所述接收到的定位测量信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;从所述接收到的所述基准信号包含的相位基准信号中恢复出模拟调制波形;
根据检测出的定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点与恢复出的基准信号的模拟调制波形的相位特征点间的相对位置对应的相位差,确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差,将该到达相位差作为所述第一相位差;
或者,
当利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系,获取所述第一相位差时,包括:
从所述接收到的定位测量信号中恢复出模拟调制波形;从所述接收到的基准信号包含的相位基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形;
根据从定位测量信号中恢复出的模拟调制波形的相位特征点与从基准信号中检测出的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点间的相对位置对应的相位差,确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差,将该到达相位差作为所述第一相位差。
24.根据权利要求22或23所述的到达时间差测量装置,其特征在于,从定位测量信号或从基准信号中恢复出模拟调制波形,包括:
对采用模拟调幅、或模拟调频、或模拟调相产生的所述定位测量信号或基准信号进行相应的解调,获取解调出的波形的采样值;
对解调出的采样值进行曲线拟合,得到所述模拟调制波形的估计波形;
所述从定位测量信号或从基准信号中检测出数字调制产生的相位变化波形,包括:
使用模拟或数字鉴相器对采用MSK或GMSK数字调制的定位测量信号进行鉴相,获取数字调制产生的相位变化波形;其中,该数字调制产生的相位变化波形为幅度随定位测量信号的相位变化而变化的时域信号;
对模拟或数字鉴相器输出的数字调制产生的相位变化波形的采样值进行曲线拟合,得到数字调制产生的相位变化波形的估计波形。
25.根据权利要求23所述的到达时间差测量装置,其特征在于,
当所述获取第一相位差为利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系获取时,
所述确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差,包括:
当所述从相位基准信号中恢复出的模拟调制波形与从定位测量信号恢复出的模拟调制波形为频率相同或不相同的正弦或余弦波形中的任一波形时,将波形的过零点、峰值点和极值点中的任一项作为相位特征点或波形特征点,将从定位测量信号恢复出的模拟调制波形的相位特征点或波形特征点的出现的时间位置所对应的从相位基准信号中恢复出的模拟调制波形上的相位点作为相位差测量点;
将该相位差测量点与从相位基准信号中恢复出的模拟调制波形上的相位特征点间的相位差作为所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差;
当所述获取第一相位差为利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系获取时,
所述确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差,包括:
当所述从定位测量信号检测出的数字调制产生的相位变化波形为采用MSK或GMSK数字调制产生的三角波或经高斯滤波平滑的三角波中的任一相位变化波形时,将波形的过零点、峰值点和极值点中的任一项作为相位特征点或波形特征点,将从定位测量信号检测出的数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点的出现时间位置所对应的从基准信号中检测出的数字调制产生的相位变化波形上的相位点作为相位差测量点;
将该相位差测量点与从基准信号中检测出的数字调制产生的相位变化波形上的相位特征点间的相位差作为所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差;
当所述获取第一相位差为利用所述基准信号的模拟调制波形与所述定位测量信号的数字调制产生的相位变化波形间的相对位置关系获取时,
所述确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差,包括:
当所述数字调制产生的相位变化波形采用MSK或GMSK数字调制产生的三角波或经高斯滤波平滑的三角波中的任一相位变化波形,基准信号的模拟调制波形为正弦或余弦波形时,将过零点、峰值点和极值点中任一项作为基准信号的模拟调制波形的相位特征点,将过零点、峰值点和极值点中任一项作为所述数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点;
将所述数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点的出现时间位置所对应的基准信号的模拟调制波形上的相位点作为相位差测量点,将该相位差测量点与基准信号的模拟调制波形上的相位特征点间的相位差确定为所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差;
当所述获取第一相位差为利用所述基准信号的数字调制产生的相位变化波形与所述定位测量信号的模拟调制波形间的相对位置关系获取时,
所述确定所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差,包括:
当所述模拟调制波形采用正弦或余弦波形,所述数字调制产生的相位变化波形为MSK和GMSK中任一数字调制产生的三角波和经高斯滤波平滑的三角波中的任一相位变化波形时,将过零点、峰值点和极值点中的任一项作为数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点,将过零点、峰值点和极值点中的任一项作为所述模拟调制波形的相位特征点,将数字调制产生的相位变化波形的相位特征点或波形特征点的出现时间位置所对应的所述模拟调制波形上的相位点作为相位差测量点;
将该相位差测量点与所述模拟调制波形上的相位特征点间的相位差确定为所述定位测量信号与所述相位基准信号到达所述同址差值测量网元的到达相位差。
26.根据权利要求17所述的到达时间差测量装置,其特征在于,
当所述基准信号为时间基准信号时,所述第二处理模块具体用于:
计算两个所述同址差值测量网元的第一时间差间的差值作为第一差值;
计算所述基准信号包含的时间基准信号到达两个所述同址差值测量网元的到达时间的差值作为第二差值;
计算第一差值与第二差值之间的差值,作为所述终端发送的定位测量信号在两个所述同址差值测量网元之间的到达时间差;
当所述基准信号为相位基准信号时,所述第二处理模块具体用于:
计算两个所述同址差值测量网元的第一相位差间的差值作为第一相位差值;
计算所述基准信号包含的相位基准信号到达两个所述同址差值测量网元的到达相位的差值作为第二相位差值;
计算第一相位差值与第二相位差值之间的差值,作为所述终端发送的定位测量信号在两个所述同址差值测量网元之间的到达相位差;
将两个所述同址差值测量网元之间的到达相位差除以所述终端发送的定位测量信号的调制波形的角速度得到的时间值作为所述定位测量信号在两个所述同址差值测量网元之间的到达时间差。
27.根据权利要求24所述的到达时间差测量装置,其特征在于,
所述对解调出的采样值进行曲线拟合包括:
使用所述定位测量信号或所述基准信号中采用的模拟调制波形的描述曲线对所述解调出的模拟调制波形的采样值进行曲线拟合;或者,
使用多项式对所述解调出的模拟调制波形的采样值进行曲线拟合;
所述对模拟或数字鉴相器输出的数字调制产生的相位变化波形的采样值进行曲线拟合包括:
使用MSK或GMSK数字调制产生的相位变化的描述曲线对所述模拟或数字鉴相器输出的相位变化波形的采样值进行曲线拟合;或者,
使用多项式对所述模拟或数字鉴相器输出的相位变化波形的采样值进行曲线拟合。
28.根据权利要求17~27任一项所述的到达时间差测量装置,其特征在于,所述第一接收模块还用于:接收定位控制信息;
其中,定位控制信息携带以下至少一种信息:
定位测量信号的发送时频窗口位置;
定位测量信号采用的调制方式;
基准信号采用的调制方式;
模拟调制波形的周期或频率参数;
用于生成数字调制产生的相位变化波形需要的数字调制符号的序列参数或序列标识;
数字调制产生的相位变化波形的周期或频率参数。
29.根据权利要求17所述的到达时间差测量装置,其特征在于,所述第二处理模块还用于:
向网络侧的位置估计单元发送所述同址差值测量网元间的到达时间差;
所述第二处理模块与第一处理模块位于同一个网元或不同的网元。
30.一种终端,其特征在于,包括:调制模块、发送模块,其中,
调制模块,用于使用模拟调制波形对定位测量信号的载波进行模拟相位调制、模拟幅度调制和模拟频率调制中任一项调制;或者,使用数字调制符号对定位测量信号的载波进行连续相位调制,得到承载数字调制产生的相位变化波形的定位测量信号;
发送模块,用于发送调制后的信号;
其中,还包括频率同步处理模块,用于:
接收来自无线电节点的基准信号,该基准信号使用模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形;
检测所述基准信号包含的模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形的频率或周期参数;
采用其检测到的无线电节点发送的模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形的频率或周期参数作为其发送定位测量信号使用的模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形的波形参数,向同址差值测量网元发送定位测量信号。
31.根据权利要求30所述的终端,其特征在于,
所述使用的模拟调制波形包括:正弦信号波形、余弦信号波形和三角波信号波形中的任一波形;
所述使用数字调制符号对定位测量信号的载波进行连续相位调制,得到数字调制产生的相位变化波形,包括:使用最小相移键控MSK和高斯最小相移键控GMSK任一种数字调制产生载波相位连续变化的三角形波形或经高斯滤波平滑的三角形波形。
32.根据权利要求31所述的终端,其特征在于,所述使用MSK和GMSK任一种数字调制包括:交替发送符号“0”和符号“1”。
33.根据权利要求30~32任一项所述的终端,其特征在于,还包括第二接收模块,用于从网络侧接收定位控制信息;
其中,定位控制信息携带如下至少一种信息:
定位测量信号的发送时频窗口位置;
定位测量信号采用的调制方式;
基准信号采用的调制方式;
模拟调制波形的周期或频率参数;
用于生成数字调制产生的相位变化波形需要的数字调制符号的序列参数或序列标识;
数字调制产生的相位变化波形的周期或频率参数。
34.一种到达时间差测量控制装置,其特征在于,包括基准信号发送模块,定位控制信息发送模块,同步控制模块;其中,
基准信号发送模块,用于向系统中的各到达时间差测量装置发送基准信号;
定位控制信息发送模块,用于向无线电定位测量装置,或向所述无线电定位测量装置及终端发送定位控制信息;
同步控制模块,用于对基准信号使用的模拟调制波形或基准信号使用的数字调制产生的相位变化波形的周期和频率中的任一项进行控制,以实现基准信号与终端发送的定位测量信号间的频率同步和/或周期同步;
其中,所述同步控制模块,具体用于:
从终端接收其发送的使用定位用模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形得到的定位测量信号;
检测所述定位测量信号包含的模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形的频率或周期参数;
采用其检测到的所述频率或周期参数作为其发送基准信号使用的模拟调制波形或数字调制产生的相位变化波形的波形参数,向同址差值测量网元发送基准信号。
35.根据权利要求34所述的到达时间差测量控制装置,其特征在于,所述定位控制信息携带以下至少一种信息:
定位测量信号的发送时频窗口位置;
定位测量信号采用的调制方式;
基准信号采用的调制方式;
模拟调制波形的周期或频率参数;
用于生成数字调制产生的相位变化波形需要的数字调制符号的序列参数或序列标识;
数字调制产生的相位变化波形的周期或频率参数。
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