CN112867142B - 无线定位方法、装置、定位辅助设备、目标设备以及系统 - Google Patents

无线定位方法、装置、定位辅助设备、目标设备以及系统 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种无线定位方法、装置、定位辅助设备、目标设备以及系统，无线定位系统包括多个定位辅助设备以及待定位的目标设备，各定位辅助设备分别包括第一天线、第二天线以及无线信号发射模块，第一天线的型号和第二天线的型号相同，且性能参数相同，且位置不同，定位辅助设备通过处理器控制无线信号发射模块产生第一信号和第二信号，并将第一信号发送至第一天线，将第二信号发送至第二天线。定位辅助设备通过第一天线发送第一信号，并通过第二天线发送第二信号。目标设备基于第一信号和第二信号进行定位。该方法无需额外进行时钟同步即可实现时钟的同步，并能够保证定位的准确性。

Description

无线定位方法、装置、定位辅助设备、目标设备以及系统
技术领域
本申请涉及无线通信技术领域，具体而言，涉及一种无线定位方法、装置、定位辅助设备、目标设备以及系统。
背景技术
无线定位技术是一种重要的定位技术，可以通过无线定位系统来实现。无线定位系统通常由若干定位基站和定位标签组成，通过定位基站与定位标签之间的通信来获取定位标签与各定位基站之间的位置关系，进而通过相应无线定位方法估计出定位标签当前的位置。目前的无线定位方法包括信号接收强度(Received Signal Strength Indication，简称RSSI)、基于信号时间到达(Time of Arrival，简称TOA)以及基于信号到达时间差(Time Difference of Arrival，简称TDOA)的定位方法等。其中，TDOA通过测量定位标签(需要定位的设备)与各定位基站之间的距离差来估计定位标签的位置。其中，定位标签与定位之间的距离差通过测量各定位基站所发出的信号到达定位标签的时间差来获得。TDOA方法由于精度高、易于实现等优点，因此被广泛应用。
现有的基于TDOA的定位方法中，每个定位基站分别使用一个天线发射一个信号，定位标签基于各定位基站所发射信号的到达时间差计算距离差，进而估计定位标签的位置。由于距离差通过测量各定位基站所发出的信号到达定位标签的时间差来获得，因此，需要对各定位基站之间进行时钟同步以保证各定位基站发送信号的时间相同。因此，需要在定位基站上设置相应的硬件以及软件以支持时钟同步。
但是，现有的方法会导致无线定位系统的实现复杂度以及成本过高，难以适用于具有低成本要求的场景中。
发明内容
本申请的目的之一在于提供一种无线定位方法、装置、定位辅助设备、目标设备以及系统，以解决现有技术中时钟同步的实现复杂度高以及成本过高的问题。
第一方面，本申请实施例提供一种无线定位方法，应用于无线定位系统，所述无线定位系统包括多个定位辅助设备以及待定位的目标设备，各所述定位辅助设备分别包括：第一天线、第二天线以及无线信号发射模块，所述第一天线的型号和所述第二天线的型号相同，所述第一天线的性能参数与所述第二天线的性能参数相同，且，所述第一天线的位置与所述第二天线的位置不同。
所述方法包括：
所述定位辅助设备通过处理器控制所述无线信号发射模块产生第一信号和第二信号，并将所述第一信号发送至所述第一天线，将所述第二信号发送至所述第二天线。
所述定位辅助设备通过所述第一天线发送所述第一信号，并通过所述第二天线发送所述第二信号。
作为一种可选的实现方式，所述定位辅助设备通过所述第一天线发送所述第一信号，并通过所述第二天线发送所述第二信号，包括：
所述定位辅助设备通过所述第一天线在第一时隙上发送所述第一信号，并通过第二天线在第二时隙上发送所述第二信号，所述第一时隙和所述第二时隙为连续时隙。
作为一种可选的实现方式，所述无线信号发射模块与所述第一天线之间通过第一传输线连接，所述无线信号发射模块与所述第二天线之间通过第二传输线连接；
所述方法还包括：
若所述第一传输线的长度与所述第二传输线的长度相同，则所述定位辅助设备发送所述第一信号的第一发送时间以及所述第二信号的第二发送时间，其中，所述第一发送时间为所述无线信号发射模块发出所述第一信号的时间，所述第二发送时间为所述无线信号发射模块发出所述第二信号的时间。
作为一种可选的实现方式，所述定位辅助设备控制所述无线信号发射模块产生第一信号和第二信号，并将所述第一信号发送至所述第一天线，将所述第二信号发送至所述第二天线，包括：
若所述第一传输线的长度与所述第二传输线的长度不同，则：
所述定位辅助设备根据所述第一传输线与所述第二传输线的长度差值，确定所述无线信号发射模块发出所述第一信号的时间补偿量。
所述定位辅助设备控制所述无线信号发射模块产生第一信号和第二信号，并基于所述第一信号的时间补偿量将所述第一信号发送至所述第一天线，以及将所述第二信号发送至所述第二天线；
所述方法还包括：
所述定位辅助设备发送所述第一信号的第一发送时间以及所述第二信号的第二发送时间，其中，所述第一发送时间为所述无线信号发射模块发出所述第一信号的实际时间与所述时间补偿量之和，所述第二发送时间为所述无线信号发射模块发出所述第二信号的时间。
作为一种可选的实现方式，所述第一发送时间携带在所述第一信号中发送，所述第二发送时间携带在所述第二信号中发送。
作为一种可选的实现方式，所述定位辅助设备还包括：发送开关，所述发送开关的第一端与所述无线信号发射模块连接。
所述定位辅助设备控制所述无线信号发射模块产生第一信号和第二信号，并将所述第一信号发送至所述第一天线，将所述第二信号发送至所述第二天线，包括：
在所述定位辅助设备确定发送所述第一信号时，所述定位辅助设备控制所述发送开关的第二端与所述第一天线连接，并控制所述无线信号发射模块产生第一信号，将所述第一信号发送至所述第一天线。
作为一种可选的实现方式，所述定位辅助设备控制所述无线信号发射模块产生第一信号和第二信号，并将所述第一信号发送至所述第一天线，将所述第二信号发送至所述第二天线，包括：
在所述定位辅助设备确定发送所述第二信号时，所述定位辅助设备控制所述发送开关的第二端与所述第二天线连接，并控制所述无线信号发射模块产生第二信号，将所述第二信号发送至所述第二天线。
作为一种可选的实现方式，所述第一信号携带所述第一天线的位置信息，所述第二信号携带所述第二天线的位置信息。
第二方面，本申请实施例提供一种无线定位方法，应用于无线定位系统，所述无线定位系统包括多个定位辅助设备以及待定位的目标设备。
所述方法包括：
所述目标设备接收来自各所述定位辅助设备的第一信号和第二信号，所述第一信号由各所述定位辅助设备的第一天线发送，所述第二信号由各所述定位辅助设备的第二天线发送。
所述目标设备根据来自各所述定位辅助设备的第一信号和第二信号，确定所述目标设备的位置，其中，一个所述定位辅助设备的第一信号和第二信号用于建立一条信号到达时间差方程。
作为一种可选的实现方式，所述第一信号在第一时隙上发送，所述第二信号在第二时隙上发送，所述第一时隙和所述第二时隙为连续时隙。
作为一种可选的实现方式，所述目标设备根据各所述定位辅助设备的第一信号和第二信号，确定所述目标设备的位置，包括：
所述目标设备根据所述定位辅助设备发送所述第一信号的第一发送时间、所述第一信号的接收时间、所述定位辅助设备发送所述第二信号的第二发送时间、所述第二信号的接收时间、所述第一天线的位置信息以及所述第二天线的位置信息，建立所述第一天线和所述第二天线到达所述目标设备的信号到达时间差方程。
所述目标设备根据各所述定位辅助设备对应的所述信号到达时间差方程，确定所述目标设备的位置。
作为一种可选的实现方式，所述第一信号携带所述第一发送时间，所述第二信号携带所述第二发送时间。
作为一种可选的实现方式，所述第一信号携带所述第一天线的位置信息，所述第二信号携带所述第二天线的位置信息。
第三方面，本申请实施例提供一种无线定位装置，应用于定位辅助设备，所述定位辅助设备包括：第一天线、第二天线以及无线信号发射模块，所述第一天线的型号和所述第二天线的型号相同，所述第一天线的性能参数与所述第二天线的性能参数相同，且，所述第一天线的位置与所述第二天线的位置不同。
所述装置包括：处理模块和发送模块。
所述处理模块用于控制所述无线信号发射模块产生第一信号和第二信号，并将所述第一信号发送至所述第一天线，将所述第二信号发送至所述第二天线。
所述发送模块用于通过所述第一天线发送所述第一信号，并通过所述第二天线发送所述第二信号。
第四方面，本申请实施例提供一种无线定位装置，应用于待定位的目标设备。
所述装置包括：接收模块和处理模块。
所述接收模块用于接收来自各定位辅助设备的第一信号和第二信号，所述第一信号由各所述定位辅助设备的第一天线发送，所述第二信号由各所述定位辅助设备的第二天线发送。
所述处理模块用于根据来自各所述定位辅助设备的第一信号和第二信号，确定所述目标设备的位置，其中，一个所述定位辅助设备的第一信号和第二信号用于建立一条信号到达时间差方程。
第五方面，本申请实施例提供一种定位辅助设备，所述定位辅助设备包括：第一天线、第二天线以及无线信号发射模块，所述第一天线的型号和所述第二天线的型号相同，所述第一天线的性能参数与所述第二天线的性能参数相同，且，所述第一天线的位置与所述第二天线的位置不同。
所述定位辅助设备还包括：处理器、存储器和总线。
所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述定位辅助设备运行时，所述处理器与所述存储介质之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行如上述第一方面所述的无线定位方法的步骤。
第六方面，本申请实施例提供一种目标设备，所述目标设备包括：处理器、存储器和总线。
所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述目标设备运行时，所述处理器与所述存储介质之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行如上述第二方面所述的无线定位方法的步骤。
第七方面，本申请实施例提供一种无线定位系统，包括上述第五方面所述的定位辅助设备以及上述第六方面所述的目标设备。
第八方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面所述的无线定位方法的步骤或上述第二方面所述的无线定位方法的步骤。
本申请实施例所提供的无线定位方法、装置、定位辅助设备、目标设备以及系统，无线定位系统的各定位辅助设备中包括第一天线和第二天线，第一天线和第二天线的型号的性能参数相同，并且位置不相同，定位辅助设备控制其无线信号发射模块分别向第一天线发送第一信号以及向第二天线发送信号，由第一天线和第二天线将信号发出，目标设备在接收到第一信号和第二信号后，基于第一信号和第二信号可以确定出目标设备的位置。由于第一天线和第二天线所发出的信号均是由定位辅助设备的无线信号发射模块发出且第一天线和第二天线的位置不同，实现了同一发射源两个不同位置发射了两次信号，由于第一信号和第二信号同源，因此，能够保证第一信号和第二信号的时钟是同步的，同时，第一信号和第二信号来自于不同的位置，因此，可以用于建立一条TDOA方程，相应的，各定位辅助设备可以建立多条TDOA方程，目标设备基于该多条TDOA方程进行定位，从而实现了无需额外进行时钟同步即可进行目标设备的精确定位。另外，定位辅助设备的第一天线和第二天线的型号和性能参数相同，因此，能够保证第一天线和第二天线在发射能力上保持一致，避免因天线信号发射能力不同而造成的时延上的误差，同时，同一信号源不会存在内部传输时延、温度、信号发射强度上的差异，因此，能够进一步保证定位的准确性。
另外，第一信号和第二信号的误差仅有一个时隙的误差，这一误差相对于间隔多个时隙多产生的误差有明显减小，因此，可以进一步提升定位的准确性。
另外，通过根据传输线的长度差对信号的发送时间进行补偿，以实现补偿传输线长度不同所产生的传输时间上的误差，能够进一步提升定位的准确性。
另外，通过将第一发送时间携带在第一信号中发送，并将第二发送时间携带在第二信号中发送，无需使用额外的信号来发送第一发送时间和第二发送时间，可以节约传输资源，并且降低处理复杂度。
另外，使用开关模块控制信号的发送，使得信号被正确的发送，同时，利用开关控制还可以减小定位辅助设备的实现复杂度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是本申请实施例提供的一种无线定位系统100的架构示意图；
图2是本申请实施例提供的一种定位辅助设备110的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种无线定位方法的交互流程图；
图4为本申请实施例提供的一种无线定位装置的模块结构图；
图5为本申请实施例提供的另一种无线定位装置的模块结构图；
图6为本申请实施例提供的一种通信设备600的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本申请中附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本申请的保护范围。另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本申请中使用的流程图示出了根据本申请的一些实施例实现的操作。应该理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本申请内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。
另外，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请实施例中将会用到术语“包括”，用于指出其后所声明的特征的存在，但并不排除增加其它的特征。
现有的基于TDOA的定位方法中，需要在定位基站上设置相应的硬件以及软件以支持时钟同步。然而，由于定位对于时钟的精度要求高，例如需要精确到ps(皮秒)级别，因此，所需要的硬件和软件的要求高，因此，在定位基站上设置专门的时钟同步硬件模块会造成定位基站的成本显著增加，同时，定位基站需要进行时钟同步的处理，也会导致定位基站的实现复杂度过高。现有方法的这些特点，使得现有的方法而在一些具有低成本要求的场景中难以应用。例如，在农业设备的无线定位场景中，需要及时获知农业设备的位置，因此需要对农业设备进行定位。如果使用现有的方法，就需要农业设备定位系统中的定位基站支持时钟同步，通常，农业设备定位系统中需要部署多个定位基站，因此部署农业设备定位系统的成本和复杂度高，而对于农业设备的使用者来说，仅因为需要提供定位功能而显著增加部署的成本，是难以接受的，因此，现有的方法并不能适用于具有低成本要求的场景。另外，在室内场景或者高楼林立的场景中，即使定位基站在需要定位的时刻使用的是同一通信卫星，在一定程度上能够缓解时钟同步的问题，但是，由于基站不同位置的信号传输差异仍然会导致偏差或不完全一致，因此，仍然难以实现时钟同步。
另外，现有的方法中一个定位基站使用一个天线发射一个信号，定位标签利用两个定位基站的信号建立一条TDOA方程，而用来建立一条TDOA方程的两个基站可能如下的差异：无线信号发射模块内部传输时延存在差异、无线信号发射模块的温度、信号收发强度差异等，这些差异均可能造成两个定位基站发送信号的时间上存在差异，相应地会造成定位结果的准确性造成影响。
本申请实施例基于上述的问题，提出一种应用于无线定位系统的无线定位方法，该系统中的每个定位基站上包括至少两个位置不同、型号及性能参数均相同的天线，定位基站经由位于不同位置的两个天线分别发送两个信号，定位标签可以利用两个信号建立一条TDOA方程以实现定位标签的定位。由于该两个天线发射的信号的发射源相同，即两个信号是同源的，因此，无需进行时钟同步即可保证两个信号的时钟是同步的，同时，两个天线的型号和性能参数相同，且同一个发射源在内部传输时延上不会存在差异或者差异可知，并且温度和信号收发强度不会存在差异，因此，相比于现有技术，该方法还能进一步提升定位的准确性。
为了使得本领域技术人员能够使用本申请内容，结合特定应用场景“农业设备定位”，给出以下实施方式。对于本领域技术人员来说，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用场景。虽然本申请主要围绕农业设备定位进行描述，但是应该理解，这仅是一个示例性实施例。
图1是本申请实施例提供的一种无线定位系统100的架构示意图，如图1所示，无线定位系统100可以包括多个定位辅助设备110以及待定位的目标设备120。
在一些实施例中，定位辅助设备110可以为定位基站等具有信号发射能力的设备。定位辅助设备110的位置固定，且定位辅助设备110上固定设置至少两个天线，即至少两个天线的位置固定。另外，定位辅助设备110还包括无线信号发射模块用于产生并发出无线信号。应理解，本申请实施例所涉及的信号，均指无线信号。
在一些实施例中，无线定位系统100中可以部署至少三个定位辅助设备110。
在一些实施例中，定位辅助设备110还可以包括处理器。处理器可以控制信号的产生和发射。在一些实施例中，处理器可以包括一个或多个处理核(例如，单核处理器(S)或多核处理器(S))。仅作为举例，处理器可以包括中央处理单元(Central Processing Unit,CPU)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、专用指令集处理器(Application Specific Instruction-set Processor,ASIP)、图形处理单元(Graphics Processing Unit,GPU)、物理处理单元(Physics Processing Unit,PPU)、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、现场可编程门阵列(Field ProgrammableGate Array,FPGA)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,PLD)、控制器、微控制器单元、简化指令集计算机(Reduced Instruction Set Computing,RISC)、或微处理器等，或其任意组合。
在一些实施例中，对于农业设备定位系统，待定位的目标设备120可以是系统中的农业设备。对于其他的定位场景，目标设备120还可以是其他的设备，例如，自动驾驶车辆等。待定位的目标设备120具有无线信号解析以及处理能力。
图2是本申请实施例提供的一种定位辅助设备110的结构示意图，如图2所示，定位辅助设备110包括：第一天线1101、第二天线1102、无线信号发射模块1103以及处理器1104。其中，第一天线1101的型号和第二天线1102的型号相同，且，第一天线1101的性能参数与第二天线的性能参数相同，性能参数例如可以包括：方向图、增益、输入阻抗、驻波比、极化、双极化天线的隔离度及三阶交调等。第一天线和第二天线的型号且性能相同，能够保证天线在信号发射能力上保持一致，避免因天线信号发射能力不同而造成的时延上的误差。另外，第一天线1101的位置和第二天线1102的位置不同。可选的，该位置可以指天线的经纬度。示例性的，第一天线和第二天线之间可以相隔预设的距离。第一天线和第二天线的位置不同，可以实现同一发射源在不同位置发射两个信号，以实现不需要时钟同步的精准定位。无线信号发射模块1103与处理器1104连接，并在处理器1104的控制下产生并发出信号。
应理解，当定位辅助设备包括两个以上的天线时，上述的第一天线1101和第二天线1102可以指这些天线中的任意两个天线。
可选的，继续参照图2，定位辅助设备110还包括：发送开关1105。发送开关1105的第一端与无线信号发射模块1103连接。定位辅助设备110不发送信号时，发送开关1105的第二端不与其他模块连接，定位辅助设备110需要发送信号时，处理器1104根据信号发送的天线控制发送开关1105的第二端与第一天线1101或第二天线1102连接。
应理解，处理器1104控制发送开关1105时，可以是直接连接到发送开关1105进行控制，或者，处理器1104也可以不直接连接至发送开关1105，而是经由无线信号发射模块1103实现发送开关1105的控制。
下面结合上述图1及图2所示的无线定位系统100以及定位辅助设备110的描述，对本申请实施例的无线定位方法进行说明。
应理解，下述的定位辅助设备表示上述图1中的定位辅助设备110，下述的目标设备表示上述图1中的待定位的目标设备120。下述的第一天线表示上述图2中的第一天线1101，下述的第二天线表示上述图2中的第二天线1102，下述的无线信号发射模块表示上述图2中的无线信号发射模块1103，下述的处理器表示上述图2中的处理器1104，下述的发送开关表示上述图2中的发送开关1105。
图3为本申请实施例提供的一种无线定位方法的交互流程图，如图3所示，该方法的交互流程包括：
S301、定位辅助设备通过处理器控制无线信号发射模块产生第一信号和第二信号，并将该第一信号发送至第一天线，将第二信号发送至第二天线。
可选的，定位辅助设备的处理器可以基于预设的策略等确定第一信号的发送顺序和发送时间，并按照该发送顺序和发送时间控制无线信号发射模块产生并发出信号。其中，该预设的策略可以由用户预先指示，或者，也可以由处理器自动确定。示例性的，该预设的策略为：每间隔1秒，先向第一天线发送第一信号，再向第二天线发第二信号，则处理器基于该策略，在每个1秒的周期内，首先控制无线信号发射模块向第一天线发送信号，进而控制无线信号发射模块向第二天线发送信号。
在一些实施例中，上述信号发射模块可以发射信号，也可以接收信号，即上述信号发射模块可以为信号收发模块。
S302、定位辅助设备通过上述第一天线发送第一信号，通过上述第二天线发送第二信号。
可选的，第一天线接收到无线信号发射模块发送的第一信号后，可以向外广播该第一信号。第二天线接收到无线信号发射模块发送的第二信号后，可以向外广播该第二信号。
第一天线向外广播第一信号以及第二天线向外广播第二信号之后，相应的，上述目标设备可以接收来自定位辅助设备的第一信号和第二信号。
S303、目标设备根据来自各定位辅助设备的第一信号和第二信号，确定目标设备的位置。
其中，一个定位辅助设备的第一信号和第二信号用于建立一条TDOA方程。
可选的，目标设备可以根据第一信号的第一发送时间和接收时间、第二信号的第二发送时间和接收时间、以及各定位辅助设备中第一天线和第二天线的位置信息，建立第一天线和第二天线到达目标设备的TDOA方程，并根据各定位辅助设备对应的TDOA方程确定目标设备的位置。
本申请实施例所涉及的目标设备，是指无线定位系统中需要进行定位的设备。例如在前述的农业设备定位系统中，多个定位辅助设备份分别部署在不同的位置上，农业设备可能位于室外，也可能位于室内。以位于室内为例，农业设备上的无线信号接收模块可以接收到各定位辅助设备广播的第一信号和第二信号。
其中，无线定位系统中定位辅助设备的数量可以按照定位的维度进行选择。如果定位的维度为二维，即需要得到目标设备的二维坐标，则可以部署三个定位辅助设备；如果定位的维度为三维，即需要得到目标设备的三维坐标，则可以部署四个定位辅助设备依次类推。
以定位的维度为二维为例，无线定位系统中部署三个定位辅助设备，每个定位辅助设备分别广播第一信号和第二信号，目标设备相应接收到三个定位辅助设备分别广播的第一信号的第二信号，进而，目标设备基于各定位辅助设备的第一信号和第二信号分别建立三条TDOA方程，并利用该三条TDOA方程计算得到目标设备的二维坐标。示例性的，三个定位辅助设备分别为辅助设备1、辅助设备2和辅助设备3，辅助设备1发送两个信号，目标设备利用该两个信号的发送时间、接收时间、发送两个信号的两个天线的位置坐标，建立一条TDOA方程，并使用同样的方式，建立辅助设备2对应的一条TDOA方程以及辅助设备3对应的一条TDOA方程，利用该三条TDOA方程，目标设备可以确定出目标设备当前的二维坐标。
本实施例中，无线定位系统的各定位辅助设备中包括第一天线和第二天线，第一天线和第二天线的型号的性能参数相同，并且位置不相同，定位辅助设备控制其无线信号发射模块分别向第一天线发送第一信号以及向第二天线发送信号，由第一天线和第二天线将信号发出，目标设备在接收到第一信号和第二信号后，基于第一信号和第二信号可以确定出目标设备的位置。由于第一天线和第二天线所发出的信号均是由定位辅助设备的无线信号发射模块发出且第一天线和第二天线的位置不同，实现了同一发射源两个不同位置发射了两次信号，由于第一信号和第二信号同源，因此，能够保证第一信号和第二信号的时钟是同步的，同时，第一信号和第二信号来自于不同的位置，因此，可以用于建立一条TDOA方程，相应的，各定位辅助设备可以建立多条TDOA方程，目标设备基于该多条TDOA方程以进行定位，从而实现了无需额外进行时钟同步即可进行目标设备的精确定位。另外，定位辅助设备的第一天线和第二天线的型号和性能参数相同，因此，能够保证第一天线和第二天线在发射能力上保持一致，避免因天线信号发射能力不同而造成的时延上的误差，同时，同一信号源不会存在内部传输时延、温度、信号发射强度上的差异，因此，能够进一步保证定位的准确性。
作为一种可选的实施方式，定位辅助设备在通过第一天线发送第一信号和第二天线发送第二信号时，可以在两个连续的时隙上发送第一信号和第二信号。具体的，定位辅助设备通过第一天线在第一时隙上发送第一信号，并通过第二天线在第二时隙上发送第二信号，其中，第一时隙和第二时隙为连续时隙。
可选的，定位辅助设备可以控制上述第一信号和第二信号分别占用一个时隙进行发送，各定位辅助设备互相之间的占用时隙不重叠，另外，在定位辅助设备内部，发送第一信号和第二信号两个时隙为连续的时隙。
具体实施过程中，定位辅助设备与目标设备之间可能会存在时钟频率上的差异，因此会出现时钟漂移而产生时钟漂移误差。示例性的，一个时隙为0.1ms至0.2ms，时钟漂移误差为0.1ps，则一个时隙的误差为10ps，随着时隙的增加，误差会不断增加。基于这种问题，本实施例中将第一信号和第二信号在两个连续的时隙上发送，这样，第一信号和第二信号的误差仅有一个时隙的误差，这一误差相对于间隔多个时隙多产生的误差有明显减小，因此，可以进一步提升定位的准确性。
值得说明的是，在具体实施过程中，各定位辅助设备可以共用相同的频点，为了各辅助设备互相之间不被干扰，因此可以为各定位辅助设备分配时隙，相应的，各定位辅助设备之间也可以进行时钟同步以用于分配时隙时的时隙同步。应理解，用于时隙同步的时钟同步的精度要求相比于传统方法中用于定位的时钟同步的精度要求低，因此，无需使用具有高昂成本的硬件或软件。示例性的，传统方法中用于定位的时钟同步可以精确到ps级别，而用于时隙同步的时钟同步仅需要精确到us级别。
如前文所述，目标设备需要基于第一信号的第一发送时间以及第二信号的第二发送时间进行定位计算，这两个发送时间可以由定位辅助设备发送给目标设备。本申请中，第一发送时间是指定位辅助设备向目标设备发送第一信号的时间，第二发送时间是指定位辅助设备向目标设备发送第二信号的时间。
参照前述的图2，无线信号发射模块在处理器的控制下可以与第一天线连接或与第二天线连接，因此，无线信号发射模块与第一天线之间通过第一传输线进行连接，与第二天线之间通过第二传输线进行连接。传输线可以为型号、性能参数均相同的射频信号传输线。在这种情况下，第一传输线和第二传输的长度是否相同，会对时钟是否同步产生不同的影响。以下分别进行说明。
一种情况下，如果第一传输线的长度和第二传输线的长度相同，则说明第一信号从无线信号发射模块传输至第一天线的时间，与第二信号从无线信号发射模块传输至第二天线的时间相同，因此，不会因为两个传输线而产生传输时间上的误差。在这种情况下，定位辅助设备可以直接将无线信号发射模块发出第一信号的实际时间作为上述第一发送时间，将无线信号发射模块发出第二信号的实际时间作为上述第二发送时间。
另一种情况下，如果第一传输线的长度和第二传输线的长度不同，则说明第一信号从无线信号发射模块传输至第一天线的时间，与第二信号从无线信号发射模块传输至第二天线的时间不同，因此，会因为两个传输线而产生传输时间上的误差，因此，需要进行补偿处理以抵消这种误差。
定位辅助设备在部署时，如果第一传输线和第二传输线的长度不同，二者的长度差值是固定并且可以获知的。可选的，定位辅助设备可以根据该长度差值确定出该长度差值所造成的传输差值，进而进行补偿。
可选的，定位辅助设备根据第一传输线与第二传输线的长度差值，确定无线信号发射模块发出第一信号的时间补偿量，进而，定位辅助设备控制无线信号发射模块产生第一信号和第二信号，并基于第一信号的时间补偿量将第一信号发送至第一天线，以及将第二信号发送至第二天线。
其中，当第一传输线的长度大于第二传输线的长度时，该时间补偿量为正值，当第一传输线的长度小于第二传输线的长度时，该时间补偿量为负值。
相应的，定位辅助设备向目标设备发送的第二发送时间仍然为无线信号发射模块发出第二信号的实际时间，而发送的第一发送时间为无线信号发射模块发出第一信号的实际时间与前述的时间补偿量之和。具体的，第一传输线的长度大于第二传输的长度时，补偿量为正值，第一传输线的长度小于第二传输的长度时，时间补偿量为负值。
示例性的，定位辅助设备的无线信号发射模块发送第一信号的实际时间为时间A，发送第二信号的实际时间为时间B，由于第一传输线的长度大于第二传输线的长度，因此需要进行补偿。具体的，定位辅助设备根据第一传输线和第二传输线的长度差，可以确定出第一信号的时间补偿量，该时间补偿量可以是信号传输该长度差所需的时间，且为正值，假设该时间补偿量为时间C，则定位辅助设备发送给目标设备的第一发送时间为时间A+时间C，其中，C为正值，这样，就可以抵消第一信号在上述长度差上所产生的时间误差，同时，定位辅助设备发送的第二发送时间仍然是时间B。
本实施例中，通过根据传输线的长度差对信号的发送时间进行补偿，以实现补偿传输线长度不同所产生的传输时间上的误差，能够进一步提升定位的准确性。
在上述各实施例中，定位辅助设备可以将上述第一发送时间携带在第一信号中发送，并将第二发送时间携带在第二信号中发送。通过这种处理，无需使用额外的信号来发送第一发送时间和第二发送时间，可以节约传输资源，并且降低处理复杂度。
另外，如前文所述的，目标设备定位时还需要使用第一天线的位置信息信息以及第二天线的位置信息。因此，目标设备需要获取到第一天线的位置信息信息以及第二天线的位置信息。一种方式中，目标设备可以预先从定位辅助设备读取第一天线的位置信息信息以及第二天线的位置信息并进行保存，并在定位时读取第一天线的位置信息信息以及第二天线的位置信息并使用。另一种方式中，定位辅助设备还可以在第一信号中携带第一天线的位置信息，并在第二信号携带第二天线的位置信息。目标设备接收到第一信号和第二信号后，可以直接读取到第一天线的位置信息信息以及第二天线的位置信息并使用。
如前述图2中所述的，定位辅助设备还包括发送开关。发送开关的第一端与无线信号发射模块连接。定位辅助设备不发送信号时，发送开关的第二端不与其他模块连接，定位辅助设备需要发送信号时，处理器根据信号发送的天线控制发送开关的第二端与第一天线或第二天线连接。以下对控制过程进行说明。
一种情况下，当定位辅助设备确定需要发送第一信号时，定位辅助设备控制上述发送开关的第二端与第一天线连接，并控制无线信号发射模块产生第一信号，将第一信号发送至第一天线。
另一种情况下，当定位辅助设备确定发送第二信号时，定位辅助设备控制发送开关的第二端与第二天线连接，并控制无线信号发射模块产生第二信号，将第二信号发送至第二天线。
当发送开关的第二端与第一天线连接时，发送开关与第二天线断开，此时，无线信号发射模块产生的第一信号仅被发送至第一天线，而不会发送至第二天线。当发送开关的第二端与第二天线连接时，发送开关与第一天线断开，此时，无线信号发射模块产生的第二信号仅被发送至第二天线，而不会发送至第一天线。通过这种方式，使得信号被正确的发送，同时，利用开关控制还可以减小定位辅助设备的实现复杂度。
基于同一发明构思，本申请实施例中还提供了与无线定位方法对应的无线定位装置，由于本申请实施例中的装置解决问题的原理与本申请实施例上述无线定位方法相似，因此装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
图4为本申请实施例提供的一种无线定位装置的模块结构图，该装置应用于前述的定位辅助设备，如图4所示，该装置包括：处理模块401和发送模块402。
处理模块401用于控制无线信号发射模块产生第一信号和第二信号，并将第一信号发送至第一天线，将第二信号发送至第二天线。
发送模块402用于通过第一天线发送第一信号，并通过第二天线发送第二信号。
在一种可选的实施方式中，发送模块402具体用于：
通过第一天线在第一时隙上发送第一信号，并通过第二天线在第二时隙上发送第二信号，第一时隙和第二时隙为连续时隙。
在一种可选的实施方式中，无线信号发射模块与第一天线之间通过第一传输线连接，无线信号发射模块与第二天线之间通过第二传输线连接。
发送模块402还用于：
若第一传输线的长度与第二传输线的长度相同，则发送第一信号的第一发送时间以及第二信号的第二发送时间，其中，第一发送时间为无线信号发射模块发出第一信号的时间，第二发送时间为无线信号发射模块发出第二信号的时间。
在一种可选的实施方式中，处理模块401具体用于：
若第一传输线的长度与第二传输线的长度不同，则根据第一传输线与第二传输线的长度差值，确定无线信号发射模块发出第一信号的时间补偿量，以及，控制无线信号发射模块产生第一信号和第二信号，并基于第一信号的时间补偿量将第一信号发送至第一天线，以及将第二信号发送至第二天线。
发送模块402还用于：
发送第一信号的第一发送时间以及第二信号的第二发送时间，其中，第一发送时间为无线信号发射模块发出第一信号的实际时间与时间补偿量之和，第二发送时间为无线信号发射模块发出第二信号的时间。
在一种可选的实施方式中，第一发送时间携带在第一信号中发送，第二发送时间携带在第二信号中发送。
在一种可选的实施方式中，定位辅助设备还包括：发送开关，发送开关的第一端与无线信号发射模块连接。
处理模块401还用于：
在确定发送所述第一信号时，控制发送开关的第二端与第一天线连接，并控制无线信号发射模块产生第一信号，将第一信号发送至第一天线。
在一种可选的实施方式中，处理模块401还用于：
在确定发送第二信号时，控制发送开关的第二端与第二天线连接，并控制无线信号发射模块产生第二信号，将第二信号发送至第二天线。
在一种可选的实施方式中，所述第一信号携带所述第一天线的位置信息，所述第二信号携带所述第二天线的位置信息。
图5为本申请实施例提供的另一种无线定位装置的模块结构图，该装置应用于前述的目标设备，如图5所示，该装置包括：接收模块501和处理模块502。
接收模块501用于接收来自各定位辅助设备的第一信号和第二信号，第一信号由各定位辅助设备的第一天线发送，第二信号由各定位辅助设备的第二天线发送。
处理模块502用于根据来自各定位辅助设备的第一信号和第二信号，确定目标设备的位置，其中，一个定位辅助设备的第一信号和第二信号用于建立一条信号到达时间差方程。
在一种可选的实施方式中，第一信号在第一时隙上发送，第二信号在第二时隙上发送，第一时隙和第二时隙为连续时隙。
在一种可选的实施方式中，处理模块502具体用于：
根据定位辅助设备发送第一信号的第一发送时间、第一信号的接收时间、定位辅助设备发送第二信号的第二发送时间、第二信号的接收时间、第一天线的位置信息以及第二天线的位置信息，建立第一天线和第二天线到达目标设备的信号到达时间差方程。
根据各定位辅助设备对应的信号到达时间差方程，确定目标设备的位置。
在一种可选的实施方式中，第一信号携带第一发送时间，第二信号携带第二发送时间。
在一种可选的实施方式中，第一信号携带第一天线的位置信息，第二信号携带第二天线的位置信息。
关于装置中的各模块的处理流程、以及各模块之间的交互流程的描述可以参照上述方法实施例中的相关说明，这里不再详述。
本申请实施例还提供了一种通信设备600，图6为本申请实施例提供的一种通信设备600的结构示意图，该通信设备600可以指前述的定位辅助设备或目标设备。如图6所示，通信设备600包括：处理器601、存储器602、和总线603。所述存储器602存储有所述处理器601可执行的机器可读指令，当定位辅助设备或目标设备运行时，所述处理器601与所述存储器602之间通过总线603通信，所述机器可读指令被所述处理器601执行时执行上述方法实施例中定位辅助设备或目标所执行的方法步骤。
值得说明的是，当上述通信设备600指前述的定位辅助设备时，图6中所示的处理器601等同于前述图2中所示的处理器1104，相应的，图2与图6可以结合。具体的，对于图2的处理器1104，其也同图6中的存储器以及总线连接，对于图6中的处理器，其也同图2中的无线信号发射模块以及天线连接。具体连接关系不再赘述。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被定位辅助设备或目标设备运行时执行上述无线定位方法的步骤。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考方法实施例中的对应过程，本申请中不再赘述。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种无线定位方法，其特征在于，应用于无线定位系统，所述无线定位系统包括多个定位辅助设备以及待定位的目标设备，各所述定位辅助设备分别包括：第一天线、第二天线以及无线信号发射模块，所述第一天线的型号和所述第二天线的型号相同，所述第一天线的性能参数与所述第二天线的性能参数相同，且，所述第一天线的位置与所述第二天线的位置不同；
所述方法包括：
所述定位辅助设备通过处理器控制所述无线信号发射模块产生第一信号和第二信号，并将所述第一信号发送至所述第一天线，将所述第二信号发送至所述第二天线；
所述定位辅助设备通过所述第一天线发送所述第一信号，并通过所述第二天线发送所述第二信号，其中，所述定位辅助设备的第一信号和第二信号用于建立一条信号到达时间差方程，所述第一信号和所述第二信号的时钟同步。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位辅助设备通过所述第一天线发送所述第一信号，并通过所述第二天线发送所述第二信号，包括：
所述定位辅助设备通过所述第一天线在第一时隙上发送所述第一信号，并通过第二天线在第二时隙上发送所述第二信号，所述第一时隙和所述第二时隙为连续时隙。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线信号发射模块与所述第一天线之间通过第一传输线连接，所述无线信号发射模块与所述第二天线之间通过第二传输线连接；
所述方法还包括：
若所述第一传输线的长度与所述第二传输线的长度相同，则所述定位辅助设备发送所述第一信号的第一发送时间以及所述第二信号的第二发送时间，其中，所述第一发送时间为所述无线信号发射模块发出所述第一信号的时间，所述第二发送时间为所述无线信号发射模块发出所述第二信号的时间。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述定位辅助设备控制所述无线信号发射模块产生第一信号和第二信号，并将所述第一信号发送至所述第一天线，将所述第二信号发送至所述第二天线，包括：
若所述第一传输线的长度与所述第二传输线的长度不同，则：
所述定位辅助设备根据所述第一传输线与所述第二传输线的长度差值，确定所述无线信号发射模块发出所述第一信号的时间补偿量；
所述定位辅助设备控制所述无线信号发射模块产生第一信号和第二信号，并基于所述第一信号的时间补偿量将所述第一信号发送至所述第一天线，以及将所述第二信号发送至所述第二天线；
所述方法还包括：
所述定位辅助设备发送所述第一信号的第一发送时间以及所述第二信号的第二发送时间，其中，所述第一发送时间为所述无线信号发射模块发出所述第一信号的实际时间与所述时间补偿量之和，所述第二发送时间为所述无线信号发射模块发出所述第二信号的时间。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述第一发送时间携带在所述第一信号中发送，所述第二发送时间携带在所述第二信号中发送。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位辅助设备还包括：发送开关，所述发送开关的第一端与所述无线信号发射模块连接；
所述定位辅助设备控制所述无线信号发射模块产生第一信号和第二信号，并将所述第一信号发送至所述第一天线，将所述第二信号发送至所述第二天线，包括：
在所述定位辅助设备确定发送所述第一信号时，所述定位辅助设备控制所述发送开关的第二端与所述第一天线连接，并控制所述无线信号发射模块产生第一信号，将所述第一信号发送至所述第一天线。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述定位辅助设备控制所述无线信号发射模块产生第一信号和第二信号，并将所述第一信号发送至所述第一天线，将所述第二信号发送至所述第二天线，包括：
在所述定位辅助设备确定发送所述第二信号时，所述定位辅助设备控制所述发送开关的第二端与所述第二天线连接，并控制所述无线信号发射模块产生第二信号，将所述第二信号发送至所述第二天线。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一信号携带所述第一天线的位置信息，所述第二信号携带所述第二天线的位置信息。
9.一种无线定位方法，其特征在于，应用于无线定位系统，所述无线定位系统包括多个定位辅助设备以及待定位的目标设备；
所述方法包括：
所述目标设备接收来自各所述定位辅助设备的第一信号和第二信号，所述第一信号由各所述定位辅助设备的第一天线发送，所述第二信号由各所述定位辅助设备的第二天线发送；
所述目标设备根据来自各所述定位辅助设备的第一信号和第二信号，确定所述目标设备的位置，其中，一个所述定位辅助设备的第一信号和第二信号用于建立一条信号到达时间差方程，所述第一信号和所述第二信号的时钟同步。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一信号在第一时隙上发送，所述第二信号在第二时隙上发送，所述第一时隙和所述第二时隙为连续时隙。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述目标设备根据各所述定位辅助设备的第一信号和第二信号，确定所述目标设备的位置，包括：
所述目标设备根据所述定位辅助设备发送所述第一信号的第一发送时间、所述第一信号的接收时间、所述定位辅助设备发送所述第二信号的第二发送时间、所述第二信号的接收时间、所述第一天线的位置信息以及所述第二天线的位置信息，建立所述第一天线和所述第二天线到达所述目标设备的信号到达时间差方程；
所述目标设备根据各所述定位辅助设备对应的所述信号到达时间差方程，确定所述目标设备的位置。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一信号携带所述第一发送时间，所述第二信号携带所述第二发送时间。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一信号携带所述第一天线的位置信息，所述第二信号携带所述第二天线的位置信息。
14.一种无线定位装置，其特征在于，应用于定位辅助设备，所述定位辅助设备包括：第一天线、第二天线以及无线信号发射模块，所述第一天线的型号和所述第二天线的型号相同，所述第一天线的性能参数与所述第二天线的性能参数相同，且，所述第一天线的位置与所述第二天线的位置不同；
所述装置包括：处理模块和发送模块；
所述处理模块用于控制所述无线信号发射模块产生第一信号和第二信号，并将所述第一信号发送至所述第一天线，将所述第二信号发送至所述第二天线；
所述发送模块用于通过所述第一天线发送所述第一信号，并通过所述第二天线发送所述第二信号，其中，所述定位辅助设备的第一信号和第二信号用于建立一条信号到达时间差方程，所述第一信号和所述第二信号的时钟同步。
15.一种无线定位装置，其特征在于，应用于待定位的目标设备；
所述装置包括：接收模块和处理模块；
所述接收模块用于接收来自各定位辅助设备的第一信号和第二信号，所述第一信号由各所述定位辅助设备的第一天线发送，所述第二信号由各所述定位辅助设备的第二天线发送；
所述处理模块用于根据来自各所述定位辅助设备的第一信号和第二信号，确定所述目标设备的位置，其中，一个所述定位辅助设备的第一信号和第二信号用于建立一条信号到达时间差方程，所述第一信号和所述第二信号的时钟同步。
16.一种定位辅助设备，其特征在于，所述定位辅助设备包括：第一天线、第二天线以及无线信号发射模块，所述第一天线的型号和所述第二天线的型号相同，所述第一天线的性能参数与所述第二天线的性能参数相同，且，所述第一天线的位置与所述第二天线的位置不同；
所述定位辅助设备还包括：处理器、存储器和总线；
所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述定位辅助设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行如权利要求1至8任一所述的无线定位方法的步骤。
17.一种目标设备，其特征在于，所述目标设备包括：处理器、存储器和总线；
所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述目标设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行如权利要求9至13任一所述的无线定位方法的步骤。
18.一种无线定位系统，其特征在于，包括权利要求16所述的定位辅助设备以及权利要求17所述的目标设备。
19.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行权利要求1至8任一所述的无线定位方法的步骤或权利要求9-13任一所述的无线定位方法的步骤。
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