CN110045329A - 一种两基站二维定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种两基站二维定位方法，它涉及实时定位系统技术领域。它包括以下步骤：设定基站的部署位置；标签周期性的向周围基站发送广播报文，基站通过与标签通讯测量二者之间的距离；解算服务器通过两基站二维定位算法计算标签的实际位置。本发明减少了部署区域二维定位需要的基站数量，从最少需要三个基站减少到两个基站，降低了部署成本，复杂度低，解算算法简单，降低了解算服务器的处理性能要求；系统健壮性好，算法成熟、稳定，能够适应多种不同的实际场景。
Description
技术领域
本发明涉及的是实时定位系统技术领域，具体涉及一种两基站二维定位方法。
背景技术
实时定位系统RTLS(Real Time Location System)是一种利用无线电波的传递时延来对标签进行定位的手段。在现有的定位方法中，实现二维区域定位至少需要三个定位基站，实现方式有TOF和TDOA两种。
其中，TOF方式由标签广播报文，基站接收报文，根据电磁波在基站与标签之间的飞行时间，计算出标签与各个基站之间的距离，解算服务器分别以每个基站为圆心，以距离为半径画圆，多个圆相交得到一点，该点即为实际定位位置。TDOA方式由标签广播报文，基站接收报文，根据电磁波在两两基站与标签之间的飞行时间差，得到多对双曲线，解算服务器计算两条双曲线的交点，该点即为实际定位位置。
该技术存在的问题：实时定位系统RTLS是一种新兴的定位系统，其相对成本仍然较高，工程实现过程中不仅仅需要考虑定位精度和效果，还需要考虑成本，传统的定位算法至少需要三个定位基站来实现对一片区域的二维定位，复杂度高，成本高。综上，设计一种两基站二维定位方法尤为必要。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种两基站二维定位方法，降低了二维区域定位所需要的定位基站数量，具有实用性强，复杂度低，系统健壮性好的优点，降低成本，易于推广使用。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种两基站二维定位方法，包括以下步骤：
(1)设定基站的部署位置，位于所需定位区域的一侧。
(2)基站定期发送广播报文，定位基站通过与定位标签通信，根据电磁波在基站与标签之间的飞行时间，测量标签与各个基站之间的实际距离。
(3)解算服务器根据两个基站测量得到的距离，分别以每个基站为圆心，以距离为半径画圆，两个圆相交最多得到两点，若相交为一点，则该点即为目标标签的定位位置，若相交为两点，则两点为沿基站连线的对称分布，根据定位区域与基站位置的关系选择其中一点作为实际定位位置。
作为优选，所述的步骤(1)中的基站数量为2个，定位基站需要放置在定位区域的边缘，即定位目标在两基站连线的一侧区域活动。
作为优选，所述的服务器设置有至少一个，基站至少两个，标签至少一个，服务器接收来自基站的测距数据，计算定位结果；其中，标签具有无线模块，能够发送和接受TOF的数据报文，服务器实时的从基站接受测量数据，进行解算得出标签的具体位置，并在地图上显示出来。
本发明的有益效果：采用本发明设计的定位方法，在不明显降低定位范围和定位精度的前提下，可以将定位基站的数量降低到两个。
(1)减少了部署区域二维定位需要的基站数量，从最少需要三个基站减少到两个基站，降低了部署成本。
(2)复杂度低，解算算法简单，降低了解算服务器的处理性能要求。
(3)系统健壮性好，算法成熟、稳定，能够适应多种不同的实际场景。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明实施例1定位单个圆交点示意图；
图3为本发明实施例1定位两个圆交点示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参照图1-3，本具体实施方式采用以下技术方案：一种两基站二维定位方法，包括以下步骤：
(1)设定基站的部署位置。
(2)基站定期发送广播报文，每个基站通过与标签进行通讯测距得到二者之间的距离。
(3)解算服务器根据两个基站测量得到的距离。分别以每个基站为圆心，以距离为半径画圆，两个圆相交最多得到两点，若相交为一点，则该点即为目标标签的定位位置，若相交为两点，则两点为沿基站连线的对称分布，根据定位区域与基站位置的关系选择其中一点作为实际定位位置。
值得注意的是，所述的步骤(1)中的基站数量为2个，定位基站需要放置在定位区域的边缘，即定位目标在两基站连线的一侧区域活动。
此外，所述的两基站二维定位方法至少需要一个服务器，至少两个基站，至少一个标签，服务器接收来自基站的测距数据，计算定位结果；其中，标签具有无线模块，能够发送和接受TOF的数据报文，服务器实时的从基站接受测量数据，进行解算得出标签的具体位置，并在地图上显示出来。
实施例1：本实施例涉及一种定位系统，主要由三部分组成：
(1)基站
基站和标签进行周期性通信，并进行时间测算，根据往返时间可计算得出基站和标签之间的距离：
D＝(Tr-Ts-ttag)×C/2
其中D为基站和标签之间的测算距离，Ts为基站发送定位信号的时刻，Tr为基站接受到来自标签的信号响应的时刻，ttag为标签的天线发送延迟，C为光速。
(2)标签
标签带有无线信号发射设备，能够发送定位报文，标签与人员、车辆或者物资相关联，是被定位的对象。
(3)服务器
解算服务器接收来自各个基站的测距数据，对其进行运算，计算出标签的定位结果，然后在地图上予以显示。
解算服务器根据两个基站测量得到的距离，分别以每个基站为圆心，以距离为半径画圆，两个圆相交最多得到两点，若相交为一点，则该点即为目标标签的定位位置，若相交为两点，则两点为沿基站连线的对称分布，根据定位区域与基站位置的关系选择其中一点作为实际定位位置。
如图2所示为单交点的示意，两个圆在基站连线的位置上相切，该交点即为目标标签的定位位置；图3所示为双交点的示意，两个圆相交于两点，两点沿基站连线对称分布，位于连线的两侧，则解算服务器选择位于定位区域内的其中一点为最终定位结果。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种两基站二维定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)设定基站的部署位置，位于所需定位区域的一侧；
(2)基站定期发送广播报文，定位基站通过与定位标签通信，根据电磁波在基站与标签之间的飞行时间，测量标签与各个基站之间的实际距离；
(3)解算服务器根据两个基站测量得到的距离，分别以每个基站为圆心，以距离为半径画圆，两个圆相交最多得到两点，若相交为一点，则该点即为目标标签的定位位置，若相交为两点，则两点为沿基站连线的对称分布，根据定位区域与基站位置的关系选择其中一点作为实际定位位置。
2.根据权利要求1所述的一种两基站二维定位方法，其特征在于，所述的步骤(1)中的基站数量为2个，定位基站需要放置在定位区域的边缘，即定位目标在两基站连线的一侧区域活动。
3.根据权利要求1所述的一种两基站二维定位方法，其特征在于，所述的服务器设置有至少一个，基站至少两个，标签至少一个，服务器接收来自基站的测距数据，计算定位结果；其中，标签具有无线模块，能够发送和接受TOF的数据报文，服务器实时的从基站接受测量数据，进行解算得出标签的具体位置，并在地图上显示出来。
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2018
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