RU2499999C2 - Method and system for determining position of signal transmitter from signal arrival time - Google Patents
Method and system for determining position of signal transmitter from signal arrival time Download PDFInfo
- Publication number
- RU2499999C2 RU2499999C2 RU2012107721/07A RU2012107721A RU2499999C2 RU 2499999 C2 RU2499999 C2 RU 2499999C2 RU 2012107721/07 A RU2012107721/07 A RU 2012107721/07A RU 2012107721 A RU2012107721 A RU 2012107721A RU 2499999 C2 RU2499999 C2 RU 2499999C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- time
- arrival
- location
- characteristic points
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области радиосвязи и, в частности, к области радиочастотной идентификации. Во многих случаях необходимо определение местоположения объекта, связанного с передатчиком сигнала. Способы определения местоположения, использующие оценку расстояния, пройденного сигналом, по времени прибытия сигнала, хорошо известны специалистам. В этих способах местоположение передатчика сигнала определяется по времени прибытия сигнала в несколько пространственно разнесенных точек.The invention relates to the field of radio communications and, in particular, to the field of radio frequency identification. In many cases, it is necessary to determine the location of the object associated with the signal transmitter. Methods for determining location using an estimate of the distance traveled by the signal from the arrival time of the signal are well known to those skilled in the art. In these methods, the location of the signal transmitter is determined by the arrival time of the signal at several spatially separated points.
Уровень техникиState of the art
В системе слежения за предметами по заявке США US 6150921 А использован способ определения местоположения передатчика сигнала по времени прибытия сигнала через измерение времени максимального отклика при корреляционной обработке сигнала. Этот способ обеспечивает высокую точность и дальность определения местоположения, но сложен в реализации.In the subject tracking system of US Pat. No. 6,150,921 A, a method is used to determine the location of a signal transmitter by the signal arrival time by measuring the maximum response time during signal correlation processing. This method provides high accuracy and range of location, but is difficult to implement.
В системе определения местоположения, адаптированной для условий многолучевого распространения радиоволн, по патенту США US RE 36791 E использован "способ определения местоположения передатчика сигнала по времени прибытия сигнала через измерение времени переднего фронта сигнала, который, ввиду запаздывания отраженных лучей, обусловлен только прямым лучом. В этом способе для определения местоположения передатчика сигнала полезно используется незначительная часть энергии одного элемента сигнала, успевающая поступить по прямому лучу до прихода фронта отраженных лучей. Повышение точности определения местоположения в условиях многолучевого распространения радиоволн достигается ценой уменьшения дальности определения местоположения.In a positioning system adapted for multipath propagation conditions, US Pat. No. 3,6791 E uses a “method for determining the location of a signal transmitter by the signal arrival time by measuring the time of the leading edge of the signal, which, due to the delay of the reflected rays, is caused only by a direct beam. In this method, to determine the location of the signal transmitter, it is useful to use a small part of the energy of one signal element, managing to arrive in a direct beam before The increase in accuracy of positioning in the conditions of multipath propagation of radio waves is achieved at the cost of reducing the range of positioning.
Наиболее близкими к настоящему изобретению являются устройство, система и способ определения местоположения радиочастотной метки по заявке WO 2007041153 A1. В устройстве и системе используется способ определения местоположения передатчика сигнала по времени прибытия сигнала через измерение времени характерной точки на интервале одного элемента сигнала. Через измерение времени такой же характерной точки на интервале последующего элемента сигнала определяется новое местоположение передатчика сигнала. В этом способе для каждого определения местоположения передатчика сигнала полезно используется энергия одного элемента сигнала, что не обеспечивает желаемой точности и дальности определения местоположения.Closest to the present invention are a device, system and method for determining the location of an RF tag according to WO 2007041153 A1. The device and the system uses a method for determining the location of the signal transmitter from the time of arrival of the signal through measuring the time of a characteristic point in the interval of one signal element. By measuring the time of the same characteristic point in the interval of the subsequent signal element, the new location of the signal transmitter is determined. In this method, for each location of the signal transmitter, the energy of one signal element is useful, which does not provide the desired accuracy and range of location determination.
Система определения местоположения радиочастотной идентификационной метки по заявке WO 2007041153 А1 включает несколько антенн, несколько приемных трактов, каждый приемный тракт связан с одной из нескольких антенн для обработки сигнала, принятого через соответствующую антенну, схему измерения времени характерных точек сигнала, соединенную с каждым из приемных трактов, а также схему вычисления местоположения передатчика сигнала по времени прибытия сигнала.The system for determining the location of a radio frequency identification tag according to WO 2007041153 A1 includes several antennas, several receiving paths, each receiving path is connected to one of several antennas for processing a signal received through a corresponding antenna, a circuit for measuring the time of characteristic points of a signal connected to each of the receiving paths , as well as a scheme for calculating the location of the signal transmitter by the time of arrival of the signal.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
В способе определения местоположения передатчика сигнала по времени прибытия сигнала в соответствии с настоящим изобретением местоположение передатчика сигнала вычисляется по времени прибытия сигнала через 1) измерение циклического времени характерной точки на интервале элемента сигнала для множества элементов сигнала, 2) вычисление среднего арифметического результатов измерений и 3) использование среднего арифметического в качестве времени прибытия сигнала. В этом способе для определения местоположения передатчика сигнала полезно используется значительная часть полной энергии сигнала, что повышает точность и увеличивает дальность определения местоположения при более простой реализации по сравнению со способом, использующим корреляционную обработку сигнала.In the method of determining the location of the signal transmitter by the arrival time of the signal in accordance with the present invention, the location of the signal transmitter is calculated by the arrival time of the signal through 1) measuring the cyclic time of a characteristic point on the interval of the signal element for a plurality of signal elements, 2) calculating the arithmetic mean of the measurement results, and 3) using the arithmetic mean as the arrival time of the signal. In this method, a significant part of the total energy of the signal is advantageously used to determine the location of the signal transmitter, which improves accuracy and increases the range of positioning in a simpler implementation compared to a method using signal correlation processing.
Система определения местоположения передатчика сигнала по времени прибытия сигнала в соответствии с настоящим изобретением содержит несколько антенн, несколько приемных трактов, каждый приемный тракт связан с одной из нескольких антенн для обработки сигнала, принятого через соответствующую антенну, схему измерения времени, соединенную с каждым из приемных трактов, или несколько схем измерения времени, отдельно соединенных каждая с одним из нескольких приемных трактов, для измерения времени характерных точек сигнала, а также схему вычисления местоположения передатчика сигнала по времени прибытия сигнала, и отличается от наиболее близкой из известных систем определения местоположения по времени прибытия сигнала тем, что содержит по одной схеме суммирования с накоплением результатов измерений для каждой схемы измерения времени характерных точек сигнала, при этом каждая схема суммирования с накоплением результатов измерений по входу соединена отдельно с одной из схем измерения времени характерных точек сигнала, а по выходу связана со схемой вычисления местоположения передатчика сигнала по времени прибытия сигнала.The system for determining the location of the signal transmitter according to the time of arrival of the signal in accordance with the present invention contains several antennas, several receiving paths, each receiving path is connected to one of several antennas for processing a signal received through a corresponding antenna, a time measurement circuit connected to each of the receiving paths , or several time measuring circuits, each separately connected to one of several receiving paths, for measuring the time of characteristic signal points, as well as a circuit tracking the location of the signal transmitter by the time of arrival of the signal, and differs from the closest known system for determining location by the time of arrival of the signal in that it contains one summation scheme with the accumulation of measurement results for each time measurement circuit of the characteristic points of the signal, with each summation circuit with the accumulation of measurement results at the input is connected separately to one of the time measuring circuits of the characteristic points of the signal, and at the output it is connected to a location calculation circuit signal transmitter tions on the time of arrival of the signal.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг.1 приведен пример осуществления изобретения система определения местоположения передатчика сигнала по времени прибытия сигнала.Figure 1 shows an example embodiment of the invention, a system for determining the location of the signal transmitter by the time of arrival of the signal.
На фиг.2 приведена структурная схема считывателя, объединяющего по одной повторяющиеся части системы определения местоположения передатчика сигнала по времени прибытия сигнала в одном варианте осуществления изобретения.Figure 2 shows the structural diagram of a reader, combining one repeating part of the system for determining the location of the signal transmitter according to the time of arrival of the signal in one embodiment of the invention.
На фиг.3 приведена структурная схема контроллера, объединяющего не повторяющиеся части системы определения местоположения передатчика сигнала по времени прибытия сигнала в одном варианте осуществления изобретения.Figure 3 shows the structural diagram of the controller, combining non-repeating parts of the system for determining the location of the signal transmitter according to the time of arrival of the signal in one embodiment of the invention.
На фиг.4 приведена блок-схема процесса в одном варианте осуществления способа определения местоположения передатчика сигнала по времени прибытия сигнала.FIG. 4 is a flowchart of a process in one embodiment of a method for determining the location of a signal transmitter by signal arrival time.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
В описании вариантов осуществления изобретения изложены многочисленные конкретные детали. Тем не менее, следует понимать, что варианты изобретения могут быть осуществлены без этих конкретных деталей. В других случаях известные схемы, структуры и технологии не были показаны подробно, чтобы не затруднять понимание этого описания.Numerous specific details are set forth in the description of embodiments of the invention. However, it should be understood that embodiments of the invention may be practiced without these specific details. In other cases, well-known schemes, structures, and technologies have not been shown in detail so as not to obscure the understanding of this description.
Фразы «вариант осуществления», «пример осуществления», «один вариант осуществления», «различные варианты осуществления» и др. показывают, что вариант(ы) осуществления изобретения, описанный таким образом, может включать в себя частные признаки, структуры или характеристики, но не каждый вариант обязательно включает в себя частные признаки, структуры или характеристики. Кроме того, некоторые варианты могут иметь некоторые, все или ни одного из признаков, описанных в других вариантах.The phrases “embodiment”, “embodiment”, “one embodiment”, “various embodiments” and others show that the embodiment (s) of the invention described in this way may include particular features, structures or characteristics, but not every option necessarily includes particular features, structures, or characteristics. In addition, some options may have some, all, or none of the features described in other options.
В описании и формуле изобретения использованы термины «связаны» и «соединены», а также их производные. Следует понимать, что эти термины использованы не как синонимы друг друга. В некоторых случаях предпочтение отдано термину «соединены», чтобы показать, что два или более элементов могут находиться в непосредственном контакте друг с другом. Термин «связаны» использован, чтобы показать, что два или более элементов сотрудничают или взаимодействуют друг с другом, но они могут быть или не быть в непосредственном контакте.In the description and claims, the terms “connected” and “connected”, as well as their derivatives, are used. It should be understood that these terms are not used as synonyms for each other. In some cases, the term “connected” is preferred to indicate that two or more elements can be in direct contact with each other. The term “connected” is used to indicate that two or more elements cooperate or interact with each other, but they may or may not be in direct contact.
В рамках этого документа термин «передатчик сигнала» может относиться к любому источнику сигнала с цифровой модуляцией, как: радиочастотная идентификационная метка, радиостанция, терминал сотовой связи и т.д., содержащему электронную схему для генерации и цифровой модуляции несущей частоты сигнала и антенну.For the purposes of this document, the term “signal transmitter” can refer to any digitally modulated signal source, such as a radio frequency identification tag, a radio station, a cellular communication terminal, etc., containing an electronic circuit for generating and digitally modulating a signal carrier frequency and an antenna.
Различные варианты осуществления изобретения могут быть реализованы в одной или любой другой комбинации аппаратных средств, прошивки и программного обеспечения. Изобретение также может быть реализовано в виде инструкций, содержащихся в продукте, или на машинных носителях информации, которая может быть прочитана и выполнена одним или несколькими процессорами для выполнения операций, описанных в настоящем документе. Машинные носители информации могут включать в себя любые механизмы для хранения, передачи и/или получения информации в форме, читаемой машиной (например, компьютером). Машинные носители информации могут включать в себя такие носители, и не только их, как постоянная память, оперативная память, магнитный диск, оптические носители, флэш-память. Машинные носители информации могут также включать материальную среду, через которую электрические, оптические, акустические и другие формы распространяемых сигналов, переносящих инструкцию, могут проходить, например, антенны, оптическое волокно, коммуникационные интерфейсы и другие.Various embodiments of the invention may be implemented in one or any other combination of hardware, firmware, and software. The invention can also be implemented in the form of instructions contained in the product, or on computer storage media that can be read and executed by one or more processors to perform the operations described herein. Computer storage media may include any mechanisms for storing, transmitting and / or receiving information in a form readable by a machine (eg, a computer). Computer storage media can include such media, and not only them, such as read-only memory, random access memory, magnetic disk, optical media, flash memory. Computer storage media may also include a material medium through which electrical, optical, acoustic, and other forms of propagated signals carrying instructions can pass, for example, antennas, optical fiber, communication interfaces, and others.
В одних вариантах осуществления изобретения, пространственно разнесенные части системы определения местоположения передатчика сигнала по времени прибытия сигнала могут быть связаны посредством проводных интерфейсов с симметричными или коаксиальными линиями, а в других вариантах осуществления изобретения, - посредством радио-интерфейсов.In some embodiments of the invention, spatially separated parts of the system for determining the location of the signal transmitter by the time of arrival of the signal can be connected via wired interfaces to symmetrical or coaxial lines, and in other embodiments, through radio interfaces.
Одни варианты осуществления изобретения могут относиться к определению местоположения передатчика сигнала путем приема сигнала через несколько антенн и приемных трактов с измерением времени прихода сигнала, использованием разностей времени прихода для расчета взаимных разностей в расстоянии между передатчиком сигнала и соответствующими антеннами и триангуляции разностей в расстоянии для вычисления местоположения передатчика сигнала относительно известных опорных точек. Другие варианты осуществления изобретения могут относиться к определению местоположения передатчика сигнала, совмещенного с приемным трактом ответных сигналов, путем приема сигнала через несколько антенн и приемных трактов, передачи ответных сигналов и приема их приемным трактом ответных сигналов, используя время прихода сигнала и время прихода ответных сигналов для расчета расстояний между передатчиком сигнала и соответствующими антеннами и вычисления местоположения передатчика сигнала относительно известных опорных точек методом триангуляции дуг.Some embodiments of the invention may relate to determining the location of a signal transmitter by receiving a signal through several antennas and receiving paths, measuring the time of arrival of the signal, using time differences of arrival to calculate the mutual differences in the distance between the signal transmitter and the respective antennas, and triangulating the differences in distance to calculate the location signal transmitter relative to known reference points. Other embodiments of the invention may relate to determining the location of a signal transmitter combined with a receiving path of response signals by receiving a signal through several antennas and receiving paths, transmitting response signals, and receiving the receiving path of response signals using the signal arrival time and response time for calculating the distances between the signal transmitter and the corresponding antennas and calculating the location of the signal transmitter relative to known reference points of the method th triangulation arcs.
Фиг.1 показывает пример расположения системы определения местоположения объекта с прикрепленным передатчиком сигнала, радиочастотной идентификационной меткой, в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Система включает конструктивные единицы - считыватели 1, 2, 3 и 4, содержащие каждый по одной из повторяющихся функциональных частей системы, и контроллер 5, содержащий неповторяющиеся функциональные части системы. Все конструктивные единицы системы соединены отрезками электрического кабеля 6. В некоторых вариантах контроллер 5 соединен с каждым считывателем отдельным отрезком электрического кабеля 6, в некоторых из этих вариантов отдельные отрезки электрического кабеля 6 имеют одинаковую длину, чтобы вносить одинаковую задержку в передаваемый по ним сигнал синхронизации. В других вариантах конструктивные единицы соединены отрезками электрического кабеля 6 друг за другом, как лампочки в гирлянде. В вариантах с разной длиной электрического кабеля от контроллера до разных считывателей, могут использоваться различные технологии, компенсирующие разные задержки сигнала синхронизации.Figure 1 shows an example location of an object location system with an attached signal transmitter, radio frequency identification tag, in accordance with an embodiment of the invention. The system includes structural units -
В примере на фиг.1 показаны четыре считывателя 1, 2, 3 и 4 со встроенными антеннами, расположенные приблизительно в ортогональных направлениях от области, в которой радиочастотные идентификационные метки, как ожидается, будут расположены, хотя другие варианты могут использовать другие места размещения считывателей и другое их количество. На фиг.1 показана также радиочастотная идентификационная метка 7, прикрепленная к объекту 8. Выявляя наличие и местоположение радиочастотной идентификационной метки 7, система может определить наличие и местоположение объекта 8.In the example of FIG. 1, four
Когда сигнал передается радиочастотной идентификационной меткой 7, время, в которое сигнал принимается разными считывателями, может несколько отличаться, из-за разного времени распространения сигнала до антенн считывателей. Разное время распространения, в свою очередь, может быть обусловлено разницей в расстоянии между меткой и соответствующими антеннами. Разность времени приема поэтому может быть использована для расчета взаимной разницы в расстоянии между меткой и каждой приемной антенной. Применяя технику триангуляции, эту разницу в расстоянии можно использовать для расчета местоположения радиочастотной идентификационной метки относительно местоположения различных приемных антенн, при условии, что взаимное расстояние и взаимное направление каждой антенны от других антенн известно.When a signal is transmitted by an
Используя методы, основанные на сравнении разности расстояний (а не самих расстояний) от известных ориентиров, поверхность расположения радиочастотной идентификационной метки 7 может быть однозначно определена с помощью двух считывателей 1, 2, расположение линии, лежащей на этой поверхности - с помощью трех считывателей 1, 2, 3 и расположение точки на этой линии - с помощью четырех считывателей 1, 2, 3 и 4. Таким образом, четыре считывателя могут быть использованы для однозначного определения местоположения метки как точки в 3-мерном пространстве, по отношению к четырем считывателям (антеннам считывателей). Хотя эта конфигурация и показана на фиг.1, другие варианты могут использовать три или даже два считывателя для однозначного определения местоположения радиочастотной идентификационной метки на поверхности или на линии, соответственно, если этого достаточно для решения прикладной задачи. С другой стороны, более четырех считывателей могут быть применены, если местоположение должно быть определено с большей точностью, так как дополнительная информация может быть использована для уменьшения некоторых неточностей, вызванных такими факторами, как большой размер антенны, отклонение времени и т.д.Using methods based on comparing the difference of distances (and not the distances themselves) from known landmarks, the location surface of the radio
На фиг.2 показана структурная схема считывателя, а на фиг.3 - структурная схема контроллера, иллюстрирующие распределение по конструктивным единицам функциональных частей системы определения местоположения в варианте осуществления изобретения. В состав считывателя включены по одной повторяющиеся функциональные части системы, как: антенна 9, приемный тракт 10, схема измерения времени 11 и схема суммирования с накоплением 12, каскадно-соединенные в порядке перечисления. Неповторяющаяся функциональная часть системы, схема вычисления местоположения 13, в этом варианте осуществления изобретения включена в состав контроллера. Для осуществления связи множества схем суммирования с накоплением 12 со схемой вычисления местоположения 13 используется линия данных 14 в составе электрического кабеля 6. Для сопряжения с линией данных 14 схемы суммирования с накоплением 12 в состав считывателя включен передатчик последовательного интерфейса 15, а для сопряжения с линией данных 14 схемы вычисления местоположения 13 в состав контроллера включен приемник последовательного интерфейса 16.Figure 2 shows the structural diagram of the reader, and figure 3 is a structural diagram of the controller, illustrating the distribution by structural units of the functional parts of the positioning system in an embodiment of the invention. The reader includes one repeating functional part of the system, such as:
В описываемом варианте осуществления изобретения используются отдельные схемы измерения времени 11 для каждого из приемных трактов 10 в каждом считывателе. Для синхронизации временных шкал схем измерения времени используется общий источник синхронизации 17, который в данном варианте осуществления изобретения входит в состав контроллера. Связь источника синхронизации 17 со схемами измерения времени 11 осуществляется по линии синхронизации 18 в составе электрического кабеля 6.In the described embodiment, separate
Для обеспечения возможности определения местоположения множества радиочастотных идентификационных меток, метки различаются по их идентификаторам, выделяемым считывателем из принимаемых сигналов меток с помощью экстрактора данных 19, соединенного по входу с выходом приемного тракта 10, а по выходу - с входом передатчика последовательного интерфейса 15. Данные о времени прибытия сигнала метки и данные с идентификатором той же метки передаются передатчиком последовательного интерфейса 15 по линии данных 14 на контроллер, где те и другие данные выделяются из последовательного сигнала линии данных 14 приемником последовательного интерфейса 16 и поступают на схему вычисления местоположения 13.To enable the location of multiple RFID tags, the tags are distinguished by their identifiers allocated by the reader from the received tag signals using a
При поступлении сигнала метки через антенну 9 и приемный тракт 10 на схему измерения времени 11, она начинает выделять характерные точки на интервалах элементов сигнала, например, фронты двухсторонне ограниченного выходного сигнала детектора. Функция схемы измерения времени может осуществляться счетчиком-таймером и схемой захвата его состояния. Счетчики-таймеры со схемой захвата входят в состав периферийных модулей многих микроконтроллеров. Частота тактового сигнала счетчика-таймера и количество его разрядов выбираются так, чтобы длительность периода работы счетчика-таймера совпадала с длительностью элементов сигнала метки. Такой же период или кратно больший должен иметь сигнал источника синхронизации 17. По сигналу источника синхронизации подстраивается фаза тактов счетчика-таймера и фаза состояний счетчика-таймера.When the tag signal arrives through the
Захваченные состояния счетчика-таймера отражают измеренные значения времени характерных точек элементов сигнала по циклической шкале времени с периодом цикла, равным длительности элемента сигнала. Если за время передачи сигнала местоположение метки не изменяется, то в результате измерений могли бы быть получены одинаковые значения циклического времени характерных точек элементов сигнала. Однако из-за воздействия многих факторов и, прежде всего, шумов приемного тракта, циклическое время характерной точки элемента сигнала является случайной величиной и ее значения, полученные в разных измерениях, могут отличаться друг от друга.The captured states of the counter-timer reflect the measured time values of the characteristic points of the signal elements on a cyclic time scale with a cycle period equal to the duration of the signal element. If the location of the mark does not change during the transmission of the signal, then as a result of measurements the same cyclic time values of the characteristic points of the signal elements could be obtained. However, due to the influence of many factors, and, above all, the noise of the receiving path, the cyclic time of the characteristic point of the signal element is a random variable and its values obtained in different measurements may differ from each other.
Из теории ошибок известно, что наиболее вероятным значением случайной величины является среднее арифметическое измеренных значений случайной величины. При этом дисперсия среднего арифметического меньше дисперсии случайной величины в N раз, где N - число значений случайной величины, участвующих в расчете среднего арифметического. Применительно к данной прикладной задаче это означает, что всегда можно уменьшить среднеквадратичную ошибку оценки времени прибытия сигнала, а значит, повысить точность определения местоположения передатчика сигнала, если увеличить число элементов сигнала, в которых измеряется время характерной точки, и усреднить результаты измерений.It is known from the theory of errors that the most probable value of a random variable is the arithmetic mean of the measured values of the random variable. Moreover, the variance of the arithmetic mean is less than the variance of a random variable by a factor of N, where N is the number of random values involved in the calculation of the arithmetic mean. As applied to this application, this means that the root-mean-square error of the signal arrival time estimate can always be reduced, and therefore, the accuracy of determining the location of the signal transmitter can be improved by increasing the number of signal elements in which the characteristic point time is measured and averaging the measurement results.
Операцию усреднения результатов измерений выполняет схема суммирования с накоплением 12. Если число элементов сигнала N, для которых измеряется время характерной точки и суммируются результаты измерений, равно 2 в степени m, где m - целое число, то накопленное схемой суммирования с накоплением число, после отбрасывания некоторого количества младших разрядов, может быть использовано в качестве оценки времени прибытия сигнала.The averaging operation of the measurement results is performed by the
Поступающие на схему вычисления местоположения 13 данные оценок времени прибытия сигнала одной и той же метки из разных считывателей используются для расчета взаимных разностей времени прибытия. Эти разности показывают, насколько ближе или дальше антенна каждого считывателя была от передатчика сигнала (т.е., от метки). Разности времени пересчитываются в разности расстояний умножением на скорость распространения сигнала в воздушной среде. Положение метки вычисляется путем решения системы триангуляционных уравнений с подстановкой известных координат опорных точек и разностей расстояний метки от опорных точек.The estimates of the arrival time of the signal of the same label from different readers coming to the
Ниже приведено описание процесса, реализующего способ определения местоположения передатчика сигнала по времени прибытия сигнала, в соответствии с блок-схемой на фиг.4. Процесс описан, исходя из предположения, что сигнал поступает от одного передатчика, однако подобный процесс может последовать за поступлениями сигналов от нескольких передатчиков, используя известные в настоящее время, или которые могут быть разработаны, методы обработки сигналов от нескольких передатчиков.The following is a description of a process that implements a method for determining the location of a signal transmitter based on the arrival time of a signal, in accordance with the flowchart of FIG. 4. The process is described on the assumption that the signal comes from one transmitter, however, a similar process can follow the arrival of signals from several transmitters, using currently known, or which can be developed, methods for processing signals from several transmitters.
На шаге 20 сигнал передатчика может быть принят через несколько антенн и соответствующих приемных трактов. Следующие шаги выполняются применительно к выходам тех приемных трактов, на которых сигнал обнаруживается. Шаги 21, 22, 23 и 24 выполняются с циклическим повторением определенное количество раз в течение времени приема сигнала.At step 20, the transmitter signal can be received through several antennas and corresponding receiving paths. The following steps are performed in relation to the outputs of those receiving paths on which the signal is detected. Steps 21, 22, 23 and 24 are performed with cyclic repetition a certain number of times during the time of reception of the signal.
На шаге 21 ожидается появление характерных точек в принимаемом сигнале на выходах соответствующих приемных трактов. На шаге 22 производится измерение времени характерных точек сигнала на выходах соответствующих приемных трактов. На шаге 23 измеренные при последнем выполнении шага 23 значения времени характерных точек сигнала на выходах соответствующих приемных трактов суммируются с ранее накопленными суммами измеренных значений времени характерных точек сигнала за все предшествующие циклы с начала приема сигнала для определения среднего арифметического измеренных значений времени характерных точек сигнала. Предполагается, что до начала приема сигнала накопленные суммы обнулены. На шаге 24 проверяется количество циклов суммирований, выполненных с начала приема сигнала и, если количество циклов суммирований сравнялось с предопределенным числом N, выполняется переход к шагу 25, иначе выполняется возврат к шагу 21. Предопределенное число N целесообразно выбирать равным двум в степени m, где m - целое число.At step 21, characteristic points are expected to appear in the received signal at the outputs of the respective receive paths. At step 22, the time is measured for the characteristic points of the signal at the outputs of the respective receiving paths. In step 23, the time values of the characteristic signal points measured at the last execution of step 23 at the outputs of the respective receiving paths are added to the previously accumulated sums of the measured time values of the characteristic signal points for all previous cycles from the beginning of signal reception to determine the arithmetic average of the measured time values of the characteristic signal points. It is assumed that before the start of signal reception, the accumulated amounts are reset to zero. At step 24, the number of summation cycles performed from the beginning of signal reception is checked and, if the number of summation cycles is equal to the predetermined number N, proceeds to step 25, otherwise, returns to step 21. It is advisable to choose the predetermined number N equal to two in degree m, where m is an integer.
На шаге 25 выполняется вычисление местоположения передатчика сигнала с использованием оценок времени прибытия сигнала через различные антенны и приемные тракты, в качестве которых применяются накопленные за N циклов суммы измеренных значений времени характерных точек сигнала после отбрасывания некоторого количества младших разрядов и с учетом дискретности времени, соответствующей младшему из оставшихся разрядов.At step 25, the location of the signal transmitter is calculated using estimates of the arrival time of the signal through various antennas and receiving paths, which are accumulated over N cycles of the sum of the measured time values of the characteristic points of the signal after discarding a certain number of low order bits and taking into account the discreteness of time corresponding to the lowest of the remaining digits.
Возможность точного и дальнего определения местоположения передатчика сигнала описанным способом при простой реализации может быть полезно использована в различных областях человеческой деятельности. Задача радиочастотной идентификации с определением местоположения меток и связанных с ними предметов в реальном времени актуальна для автоматизированных производств, складов, хранилищ. Применение аналогичных систем для отслеживания перемещения шахтеров, горнорабочих, спасателей, пожарных, а также обслуживающего персонала метро, протяженных тоннелей, закрытых помещений опасных производств и т.д. позволит повысить безопасность их труда. Преимуществом данной технологии является возможность определения местоположения любого передатчика модулированного сигнала, даже в том случае, когда эта возможность не закладывалась при его разработке. Описанным способом может определяться местоположение аналоговых или цифровых радиостанций, а также абонентских терминалов сотовых сетей связи.The ability to accurately and far determine the location of the signal transmitter in the described manner with a simple implementation can be useful in various fields of human activity. The task of radio frequency identification with the location of tags and related items in real time is relevant for automated production, warehouses, storage. The use of similar systems to track the movement of miners, miners, rescuers, firefighters, as well as staff of the metro, long tunnels, enclosed spaces of hazardous industries, etc. will improve the safety of their work. The advantage of this technology is the ability to determine the location of any transmitter of the modulated signal, even when this feature was not laid during its development. The described method can determine the location of analog or digital radio stations, as well as subscriber terminals of cellular communication networks.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012107721/07A RU2499999C2 (en) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | Method and system for determining position of signal transmitter from signal arrival time |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012107721/07A RU2499999C2 (en) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | Method and system for determining position of signal transmitter from signal arrival time |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012107721A RU2012107721A (en) | 2013-09-10 |
RU2499999C2 true RU2499999C2 (en) | 2013-11-27 |
Family
ID=49164536
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012107721/07A RU2499999C2 (en) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | Method and system for determining position of signal transmitter from signal arrival time |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2499999C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2787476C1 (en) * | 2022-03-15 | 2023-01-09 | Иванов Сергей Григорьевич | Method for determining positioning of personnel in buildings using radio frequency tags |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5424746A (en) * | 1993-11-16 | 1995-06-13 | Cardion, Inc. | Method and system for monitoring vehicles |
RU95122626A (en) * | 1993-05-07 | 1998-02-20 | А.Стилп Луис | SYSTEM OF DETERMINING THE LOCATION OF A CELL PHONE |
WO2001046711B1 (en) * | 1999-12-22 | 2001-11-29 | Rockwell Tech Llc | Location position system for relay assisted tracking |
RU2234108C1 (en) * | 2002-12-18 | 2004-08-10 | ООО "Предприятие "Контакт-1" | Method for range measurement (modifications) |
US7046186B2 (en) * | 2003-03-10 | 2006-05-16 | Rafael-Armament Development Authority, Ltd. | Friend/foe identification system for a battlefield |
WO2007041153A1 (en) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Intel Corporation | Determining rfid tag location |
RU76717U1 (en) * | 2008-04-14 | 2008-09-27 | Валерий Андреевич Ермолаев | DEVICE FOR MEASURING THE SPEED OF MOTION OF A CONTROLLED OBJECT |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5327144A (en) * | 1993-05-07 | 1994-07-05 | Associated Rt, Inc. | Cellular telephone location system |
-
2012
- 2012-02-29 RU RU2012107721/07A patent/RU2499999C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU95122626A (en) * | 1993-05-07 | 1998-02-20 | А.Стилп Луис | SYSTEM OF DETERMINING THE LOCATION OF A CELL PHONE |
US5424746A (en) * | 1993-11-16 | 1995-06-13 | Cardion, Inc. | Method and system for monitoring vehicles |
WO2001046711B1 (en) * | 1999-12-22 | 2001-11-29 | Rockwell Tech Llc | Location position system for relay assisted tracking |
RU2234108C1 (en) * | 2002-12-18 | 2004-08-10 | ООО "Предприятие "Контакт-1" | Method for range measurement (modifications) |
US7046186B2 (en) * | 2003-03-10 | 2006-05-16 | Rafael-Armament Development Authority, Ltd. | Friend/foe identification system for a battlefield |
WO2007041153A1 (en) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Intel Corporation | Determining rfid tag location |
RU76717U1 (en) * | 2008-04-14 | 2008-09-27 | Валерий Андреевич Ермолаев | DEVICE FOR MEASURING THE SPEED OF MOTION OF A CONTROLLED OBJECT |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2787476C1 (en) * | 2022-03-15 | 2023-01-09 | Иванов Сергей Григорьевич | Method for determining positioning of personnel in buildings using radio frequency tags |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012107721A (en) | 2013-09-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10142778B2 (en) | Direction finding for legacy bluetooth devices | |
CN106154222B (en) | A kind of method of direction of travel using radio-frequency signal detection people | |
US9482741B1 (en) | System and method of locating a radio frequency (RF) tracking device using a calibration routine | |
US9860866B2 (en) | Systems and methods providing transmit diversity to combat multipath effects in position estimation | |
CN109001675B (en) | Positioning method for measuring distance difference based on phase difference | |
CN110187309A (en) | Indoor locating system | |
CN104135305A (en) | Ranging and positioning system | |
CA2721679C (en) | Method and apparatus for bounded time delay estimation | |
CN101842715A (en) | Indoor positioning system and method | |
CN101730851A (en) | System and method for positioning | |
US7391360B2 (en) | Method for locating a detection microchip | |
US20140185709A1 (en) | Transmitter precoding for optimizing positioning performance | |
CN102395198A (en) | Signal intensity-based node positioning method and device for wireless sensing network | |
US20140266910A1 (en) | Techniques to improve the performance of a fixed, timing-based radio positioning network using external assistance information | |
CN102573055B (en) | Method for locating nodes in wireless sensor network | |
Nikonowicz et al. | Indoor positioning trends in 5G-advanced: Challenges and solution towards centimeter-level accuracy | |
US20140225780A1 (en) | Using time-difference-of-arrival to detect a position of a target transmitter | |
US10856108B2 (en) | System and method of locating a radio frequency (RF) tracking device using a calibration routine | |
RU2578750C1 (en) | Method of transmitting radio signals | |
RU2499999C2 (en) | Method and system for determining position of signal transmitter from signal arrival time | |
US11079463B2 (en) | Method and device for position determination | |
KR20100059567A (en) | Locating system and signal receiver for the system | |
CN114222362A (en) | Positioning method and positioning device | |
KR101547825B1 (en) | Positioning method and apparatus by using round-trip time | |
Kadaba et al. | Indoor Positioning System using Ultrasound |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160301 |