CN110944384B - 一种室内外高精度定位通信一体化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的室内外高精度定位通信一体化信号与业务一体化方法,通过将脉冲超宽带与多载波信号的时域一体化设计,可以在满足必要的多载波符号间串扰抑制的同时,避免室内多径环境下多载波调制信号与脉冲序列信号间的相互干扰,实现定位和通信信号的同频同时传输;通信和定位信号分量可以实现通信定位业务相互增强,提高通信网络运行效率,支持实现基于脉冲超宽带高精度测量体制的大规模自组网协同定位。
Description
技术领域
本发明涉及定位导航及通信领域,尤其涉及一种面向室内高精度定位通信一体化信号与一体化方法设计。
背景技术
室内外高速通信和高精度定位服务需求日益旺盛,5G网络正处于快速建设阶段,国内外科研机构开展了大量室内定位技术研究。通信导航一体化技术成为行业关注热点。
目前的4G以及5G移动通信采用多载波信号体制设计,以满足高速通信需求;室内定位技术由于尚未形成统一标准化应用,因此各类科研机构仍在各种技术手段进行研究,形成了多种类型的室内定位系统,包括蓝牙定位、wifi定位、脉冲超宽带定位等手段,其中脉冲超宽带手段由于其具有极强的室内多径分辨能力,已经在室内定位领域实现了大量工程应用,将成为未来室内定位的主流技术体制之一。
发明内容
本发明的目的是为了实现多载波宽带通信信号与脉冲超宽带信号的一体化设计,为研制室内外高速通信与高精度定位一体化系统奠定技术基础。
本发明采用的技术方案为:
一种室内外高精度定位通信一体化信号,一体化信号包括通信多载波调制符号和超宽带脉冲序列;在每个通信多载波调制符号保护间隔内插入超宽带脉冲序列作为前导;其中,超宽带脉冲序列与通信多载波调制符号的时延关系根据信道环境进行动态确定,使得超宽带脉冲序列与通信多载波调制符号间没有干扰;通信多载波调制符号长度T_c与子带带宽B_s与子载波数量N_s的关系为:T_c=N_s/B_s;超宽带脉冲序列长度T_p与脉冲宽t1、每比特脉冲重复数n1以及脉冲序列比特数n2的关系为:T_p=t1×n1×n2。
一种基于一体化信号进行节点间通信导航业务一体化的方法,包括以下步骤:
(1)将一体化信号中通信多载波调制信号作为通信信号分量,将超宽带脉冲序列作为测量信号分量;所述通信信号分量承载传输节点间的协同定位辅助信息与协同组网通信信息,包括位置与钟差解算所需要的节点ID信息、节点位置信息和网络路由信息;所述测量信号分量用于进行节点间链路传播时延观测,观测方法采用单向或双向测量法;
(2)各个网络节点间互传一体化信号,当网络节点接收到其他网络节点的一体化信号后,基于测量信号分量进行节点间链路传播时延观测,并利用测量信号分量辅助完成通信多载波信号的高精度符号同步;
(3)各个网络节点分别基于通信信号分量传输的协同定位辅助信息以及测量信号分量观测获得的链路传播时延观测信息,进行高精度的相对钟差解算与定位;
(4)各个网络节点分别根据通信信号分量传输的协同定位辅助信息与协同组网通信信息,构建协同定位与通信一体化网络。
本发明相比背景技术具有如下优点:
(1)本发明提出的通信导航一体化信号设计,解决了单纯依靠超宽带脉冲进行自组网协同定位时难以有效传输必要的组网信息的问题,可以支持实现大规模自组织高精度协同定位。
(2)本发明提出的通信导航一体化信号设计,实现了基于脉冲超宽带序列所获取的高精度相对钟差观测量对多载波通信业务进行辅助,支持通信组网能力的提升。
(3)本发明提出基于一体化信号的通信与定位方法设计,同时具备了室内高精度定位与高速自组网通信功能,实现了传统脉冲超宽带定位与多载波宽带通信系统设计的互补与互增强。
附图说明
图1是本发明的室内外高精度定位通信一体化信号示意图。
具体实施方式
下面结合附图1和实施例对本发明做进一步的描述。
如图1,一种室内外高精度定位通信一体化信号,包括通信多载波调制符号和超宽带脉冲序列;在每个通信多载波调制符号保护间隔内插入超宽带脉冲序列作为前导;其中,超宽带脉冲序列与通信多载波调制符号的时延关系根据信道环境进行动态确定,使得超宽带脉冲序列与通信多载波调制符号间没有干扰;通信多载波调制符号长度T_c与子带带宽B_s与子载波数量N_s的关系为:T_c=N_s/B_s;超宽带脉冲序列长度T_p与脉冲宽t1、每比特脉冲重复数n1以及脉冲序列比特数n2的关系为:T_p=t1×n1×n2。
一种基于上述一体化信号进行节点间通信导航业务一体化的方法,包括以下步骤:
(1)将一体化信号中通信多载波调制信号作为通信信号分量,将超宽带脉冲序列作为测量信号分量;所述通信信号分量承载传输节点间的协同定位辅助信息与协同组网通信信息,包括位置与钟差解算所需要的节点ID信息、节点位置信息和网络路由信息等;所述测量信号分量用于进行节点间链路传播时延观测,观测方法采用单向或双向测量法;
(2)各个网络节点间互传一体化信号,当网络节点接收到其他网络节点的一体化信号后,基于测量信号分量进行节点间链路传播时延观测,并利用测量信号分量辅助完成通信多载波信号的高精度符号同步,优化通信业务性能;
(3)各个网络节点分别基于通信信号分量传输的协同定位辅助信息以及测量信号分量观测获得的链路传播时延观测信息,进行高精度的相对钟差解算与定位;
(4)各个网络节点分别根据通信信号分量传输的协同定位辅助信息与协同组网通信信息,构建协同定位与通信一体化网络。
Claims (1)
1.一种室内外高精度定位通信一体化方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将一体化信号中通信多载波调制符号作为通信信号分量,将超宽带脉冲序列作为测量信号分量;所述通信信号分量承载传输节点间的协同定位辅助信息与协同组网通信信息,包括位置与钟差解算所需要的节点ID信息、节点位置信息和网络路由信息;所述测量信号分量用于进行节点间链路传播时延观测,观测方法采用单向或双向测量法;其中,一体化信号包括通信多载波调制符号和超宽带脉冲序列;在每个通信多载波调制符号保护间隔内插入超宽带脉冲序列作为前导;其中,超宽带脉冲序列与通信多载波调制符号的时延关系根据信道环境进行动态确定,使得超宽带脉冲序列与通信多载波调制符号间没有干扰;通信多载波调制符号长度T_c与子带带宽B_s与子载波数量N_s的关系为:T_c=N_s/B_s;超宽带脉冲序列长度T_p与脉冲宽t1、每比特脉冲重复数n1以及脉冲序列比特数n2的关系为:T_p=t1×n1×n2;
(2)各个网络节点间互传一体化信号,当网络节点接收到其他网络节点的一体化信号后,基于测量信号分量进行节点间链路传播时延观测,并利用测量信号分量辅助完成通信多载波调制符号的高精度符号同步;
(3)各个网络节点分别基于通信信号分量传输的协同定位辅助信息以及测量信号分量观测获得的链路传播时延观测信息,进行高精度的相对钟差解算与定位;
(4)各个网络节点分别根据通信信号分量传输的协同定位辅助信息与协同组网通信信息,构建协同定位与通信一体化网络。
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