本发明涉及定位技术领域，具体而言，涉及一种基于电力线载波通信的定位装置、方法及系统。
背景技术
在uwb(ultrawideband，超宽带)定位系统中，需要进行定位基站等设备的布置，以便通过定位基站发送定位信号，从而进行定位目标的位置信息的解算。uwb系统中的各个基站需要进行精确的时间同步，在系统布置过程中，需要为各个基站布置单独的用于进行时间同步的线缆。这样的系统布置方式十分复杂，且布置效率低。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种基于电力线载波通信的定位装置、方法及系统。
本发明提供的技术方案如下：
一种基于电力线载波通信的定位装置，包括：
电力线路连接模块，用于与外部电力线路连接，获取电力信号；
uwb时钟信号获取模块，用于获得进行时间同步的uwb时钟信号；
控制芯片，分别与所述电力线路连接模块和uwb时钟信号获取模块连接，用于对所述uwb时钟信号与电力信号进行调制得到调制信号，并通过所述外部电力线路将所述调制信号发送至其他定位装置。
进一步地，还包括：
uwb时钟信号生成模块，所述uwb时钟信号生成模块与所述uwb时钟信号获取模块连接，用于生成所述uwb时钟信号。
进一步地，所述控制芯片对所述uwb时钟信号与电力信号进行调制得到调制信号采用以下方式：
确定所述uwb时钟信号的时间间隔；
对所述uwb时钟信号进行编码；
基于所述电力信号对所述uwb时钟信号进行调制；
对调制后的信号进行傅里叶反变换；
在经过傅里叶反变换的信号中插入导频；
在插入导频后的信号中添加循环前缀，得到所述调制信号。
本发明还提供了一种基于电力线载波通信的同步方法，包括：
通过外部电力线路获取电力信号；
获得进行时间同步的uwb时钟信号；
对所述uwb时钟信号与电力信号进行调制得到调制信号，并通过所述外部电力线路将所述调制信号发送至其他定位装置。
进一步地，对所述uwb时钟信号与电力信号进行调制得到调制信号的方法包括：
确定所述uwb时钟信号的时间间隔；
对所述uwb时钟信号进行编码；
基于所述电力信号对所述uwb时钟信号进行调制；
对调制后的信号进行傅里叶反变换；
在经过傅里叶反变换的信号中插入导频；
在插入导频后的信号中添加循环前缀，得到所述调制信号。
本发明还提供了基于电力线载波通信的定位基站，其特征在于，与上述的定位装置相匹配，该定位基站包括：
线路连接模块，该线路连接模块与外部电力线路连接，用于通过所述外部电力线路接收所述调制信号；
解调模块，该解调模块与所述线路连接模块相连接，用于对所述调制信号进行解调，获得所述uwb时钟信号；
uwb定位信号发送模块，该uwb定位信号发送模块与所述解调模块相连接，用于根据所述uwb时钟信号，发送uwb定位信号。
进一步地，还包括：
与所述uwb定位信号发送模块相连接的天线，所述uwb定位信号通过所述天线输出。
进一步地，所述解调模块包括耦合变压器、下变频器、模数变换器、并串变换器、所述解调模块对所述调制信号进行解调的方法包括：
将接收到的调制信号进行变压，变换至预设电压；
对变压后的调制信号进行混频，降低所述调制信号的频率；
对混频后的调制信号进行模数变换，得到数字信号形式的调制信号；
对模数变换后的调制信号进行并串变换，以使所述调制信号转换为串行通信信号；
去除并串变换后的调制信号中的循环前缀；
对去除循环前缀的调制信号进行傅里叶变换；
对经过傅里叶变换后的调制信号进行并串变换。
本发明还提供了一种基于电力线载波通信的定位方法，其特征在于，包括：
通过所述外部电力线路接收调制信号，所述调制信号由uwb时钟信号与电力信号进行调制得到；
对所述调制信号进行解调，获得所述uwb时钟信号；
根据所述uwb时钟信号，发送uwb定位信号。
本发明还提供了对所述调制信号进行解调，获得所述uwb时钟信号的方法包括：
将接收到的调制信号进行变压，变换至预设电压；
对变压后的调制信号进行混频，降低所述调制信号的频率；
对混频后的调制信号进行模数变换，得到数字信号形式的调制信号；
对模数变换后的调制信号进行并串变换，以使所述调制信号转换为串行通信信号；
去除并串变换后的调制信号中的循环前缀；
对去除循环前缀的调制信号进行傅里叶变换；
对经过傅里叶变换后的调制信号进行并串变换。
本发明还提供了一种uwb定位系统，包括定位装置和定位基站，其中，所述定位装置包括：
电力线路连接模块，用于与外部电力线路连接，获取电力信号；
uwb时钟信号获取模块，用于获得进行时间同步的uwb时钟信号；
控制芯片，分别与所述电力线路连接模块和uwb时钟信号获取模块连接，用于对所述uwb时钟信号与电力信号进行调制得到调制信号，并通过所述外部电力线路将所述调制信号发送至其他定位装置；
所述定位基站包括：
线路连接模块，该线路连接模块与外部电力线路连接，用于通过所述外部电力线路接收所述调制信号；
解调模块，该解调模块与所述线路连接模块相连接，用于对所述调制信号进行解调，获得所述uwb时钟信号；
uwb定位信号发送模块，该uwb定位信号发送模块与所述解调模块相连接，用于根据所述uwb时钟信号，发送uwb定位信号。
综上所述，采用本申请实施例中的定位装置，可以实现中心授时的系统布置结构，通过这样的授时方式，使得uwb定位系统的布置不必单独为定位装置布置光纤、同轴电缆等用于进行时间同步的专门线路。各个定位装置只要能够与电力线路进行连接，即可完成uwb时钟信号的发送和接收。这样的uwb定位系统布置方式能够灵活的进行定位装置的布置，并且可以依托现有的电力线路进行系统布置，简化系统结构，减少系统布线成本，提高系统设计和布置效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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发明的某些实施例，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为本发明实施例提供的一种定位装置的示意图。
图2为本发明实施例提供的一种定位方法的流程示意图。
图3为本发明实施例提供的一种定位基站的示意图。
图4为本发明实施例提供的一种定位系统的示意图。
图标：100-基于电力线载波通信的定位装置；101-电力线路连接模块；102-uwb时钟信号获取模块；103-控制芯片；200-基于电力线载波通信的定位基站；201-线路连接模块；202-解调模块；203-uwb定位信号发送模块；300-uwb定位系统；301-定位装置；302-定位基站。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明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发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本申请实施例提供了一种基于电力线载波通信的定位装置100，如图1所示，包括电力线路连接模块101、uwb时钟信号获取模块102以及控制芯片103。
详细的，电力线路连接模块101用于与外部电力线路连接，获取电力信号。在uwb定位系统300中，可以包括多个定位基站以及与多个定位基站通信连接的同步控制器，同步控制器可以通过光纤、同轴电缆等连接方式与多个定位基站通信连接，将生成的时钟信号发送至定位基站，以使定位基站之间的时间同步，提高定位系统的定位准确性。采用光纤、同轴电缆等有线方式在进行系统配置时，需要根据不同定位基站的所在位置进行线路的布置，并且还需要为定位基站布置单独的供电线路，线路布置较为复杂。在定位场所构造较复杂时，在进行光纤、同轴电缆等线路布置时就会更为复杂，降低了系统布置的效率。
本申请实施例中的定位基站可以通过电力线路连接模块101与外部电力线路连接，一方面通过外部电力线路可以为定位基站进行供电，另一方面，定位基站可以通过电力线路进行时钟信号的传输。
uwb时钟信号获取模块102用于获得进行时间同步的uwb时钟信号。在本申请实施例中，定位基站内可以配置有同步控制单元，同步控制单元可以生成uwb时钟信号。此外，定位基站还可以与外部的同步控制器连接，外部的同步控制器可以生成uwb时钟信号，定位基站可以痛殴与同步控制器的连接接收到uwb时钟信号。本申请实施例中的定位基站可以通过uwb时钟信号获取模块102获取到uwb时钟信号。
在一个uwb定位系统300中，如果需要布置多个本申请实施例中的定位基站，在确定了需要向其他基站发送时钟信号的定位基站的位置后，可以在该位置配置一具有同步控制单元的定位基站，在其他位置布置的定位基站即可不必配置同步控制单元，从而可以减少定位基站的硬件成本。或者，可以选用可以提供uwb时钟信号的外部同步控制器作为定位系统的同步信号的来源。
控制芯片103分别与所述电力线路连接模块101和uwb时钟信号获取模块102连接，用于对所述uwb时钟信号与电力信号进行调制得到调制信号，并通过所述外部电力线路将所述调制信号发送至其他定位装置。
控制芯片103可以将电力信号与uwb时钟信号进行调制，以便在电力线路中传输uwb时钟信号。控制芯片103可以采用ofdm(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，正交频分复用技术)对uwb时钟信号和电力信号进行调制。
具体的，控制芯片103可以确定所述uwb时钟信号的时间间隔。对所述uwb时钟信号进行编码。基于所述电力信号对所述uwb时钟信号进行调制，并对调制后的信号进行傅里叶反变换。在经过傅里叶反变换的信号中插入导频。在插入导频后的信号中添加循环前缀，得到所述调制信号。
在本申请实施例中，控制芯片103对uwb时钟信号进行调制的过程中，可以由作为uwb时钟信号发送端的定位基站进行信道质量的估计。也可以由作为接收端的定位基站进行信道质量的估计。当uwb时钟信号在电力线路中进行传输时，如果传输距离较短并且电力线路的负载较少时，信道条件较好且信道衰落较小。控制芯片103进行信号调制的方式可以由bpsk(binaryphaseshiftkeying，二进制相移键控)调制方式转换为qpsk(quadraturephaseshiftkeyin，正交相移键控)调制方式。这样就会使得电力线路中的频谱利用率得到提高。
在另一种实施方式中，该定位装置还可以包括uwb时钟信号生成模块。所述uwb时钟信号生成模块与所述uwb时钟信号获取模块102连接，用于生成所述uwb时钟信号。通过配置uwb时钟信号生成模块使得定位装置可以自行生成uwb时钟信号，无需与其他外部同步控制器连接。
在实施时，在采用中心授时的uwb定位系统300中，可以采用本申请实施例中的定位装置作为进行定位系统的布置。多个定位装置无需通过光纤、同轴电缆等线缆进行连接，只需要各个定位装置与供电线路连接，在uwb定位系统300中，需要向其他定位装置授时的定位装置可以配置uwb时钟信号生成模块，通过对生成的uwb时钟信号进行调制，并将调制信号通过电力线路发送出去。uwb定位系统300中的其他定位装置可以不必配置uwb时钟信号生成模块，而是可以只具备对调制信号进行解调的能力，能够通过电力线路中的调制信号进行解调即可。作为调制信号接收端的定位装置可以通过插座等装置与电力线路连接，在作为调制信号发送端的定位装置通过电力线路发送调制信号后，作为接收端的定位装置接口通过对电力线路中中的电力信号进行解调，从电力信号中得到uwb时钟信号，即可完成时钟信号的同步。
综上所述，采用本申请实施例中的定位装置，可以实现中心授时的系统布置结构，通过这样的授时方式，使得uwb定位系统300的布置不必单独为定位装置布置光纤、同轴电缆等用于进行时间同步的专门线路。各个定位装置只要能够与电力线路进行连接，即可完成uwb时钟信号的发送和接收。这样的uwb定位系统300布置方式能够灵活的进行定位装置的布置，并且可以依托现有的电力线路进行系统布置，简化系统结构，减少系统布线成本，提高系统设计和布置效率。
本申请实施例还提供了一种基于电力线载波通信的同步方法，如图2所示，包括以下步骤。
步骤s101，通过外部电力线路获取电力信号；
步骤s102，获得进行时间同步的uwb时钟信号；
步骤s103，对所述uwb时钟信号与电力信号进行调制得到调制信号，并通过所述外部电力线路将所述调制信号发送至其他定位装置。
对所述uwb时钟信号与电力信号进行调制得到调制信号的方法包括：
确定所述uwb时钟信号的时间间隔；
对所述uwb时钟信号进行编码；
基于所述电力信号对所述uwb时钟信号进行调制；
对调制后的信号进行傅里叶反变换；
在经过傅里叶反变换的信号中插入导频；
在插入导频后的信号中添加循环前缀，得到所述调制信号。
本发明实施例还提供了一种基于电力线载波通信的定位基站200，如图3所示，该定位基站包括线路连接模块201、解调模块202以及uwb定位信号发送模块203。
如前所述，上述定位装置可以作为uwb时钟信号的发送端，将调制后的uwb时钟信号通过电力线路发送至其他接收端。本申请实施例提供的定位基站即可作为接收端对调制信号进行接收和解调。该定位基站可以通过线路连接模块201与电力线路连接，接收电力线路中传输的调制信号。
解调模块202与所述线路连接模块201相连接，用于对所述调制信号进行解调，获得所述uwb时钟信号。
详细的，解调模块202在进行解调时可以将接收到的调制信号进行变压，变换至预设电压；对变压后的调制信号进行混频，降低所述调制信号的频率；对混频后的调制信号进行模数变换，得到数字信号形式的调制信号；对模数变换后的调制信号进行并串变换，以使所述调制信号转换为串行通信信号；去除并串变换后的调制信号中的循环前缀；对去除循环前缀的调制信号进行傅里叶变换；对经过傅里叶变换后的调制信号进行并串变换。
通过上述解调步骤进行调制信号的解调，即可得到发送端发送的uwb时钟信号。定位基站即可根据uwb时钟信号进行时间同步。并可以通过uwb定位信号发送模块203根据所述uwb时钟信号，发送uwb定位信号。其他定位标签即可对uwb定位信号进行接收，由定位标签或与定位标签通信连接的定位基站进行位置信息的解算。
可以理解的是，该定位基站还可以包括：与所述uwb定位信号发送模块203相连接的天线，所述uwb定位信号通过所述天线输出。
本申请实施例还提供了一种基于电力线载波通信的定位方法，包括以下步骤。
通过所述外部电力线路接收所述调制信号；
对所述调制信号进行解调，获得所述uwb时钟信号；
根据所述uwb时钟信号，发送uwb定位信号。
对所述调制信号进行解调，获得所述uwb时钟信号的方法包括：
将接收到的调制信号进行变压，变换至预设电压；
对变压后的调制信号进行混频，降低所述调制信号的频率；
对混频后的调制信号进行模数变换，得到数字信号形式的调制信号；
对模数变换后的调制信号进行并串变换，以使所述调制信号转换为串行通信信号；
去除并串变换后的调制信号中的循环前缀；
对去除循环前缀的调制信号进行傅里叶变换；
对经过傅里叶变换后的调制信号进行并串变换。
本申请实施例还提供了一种uwb定位系统300，如图4所示，包括定位装置301和定位基站302，其中，所述定位装置301包括：
电力线路连接模块，用于与外部电力线路连接，获取电力信号；
uwb时钟信号获取模块，用于获得进行时间同步的uwb时钟信号；
控制芯片，分别与所述电力线路连接模块和uwb时钟信号获取模块连接，用于对所述uwb时钟信号与电力信号进行调制得到调制信号，并通过所述外部电力线路将所述调制信号发送至其他定位装置；
所述定位基站302包括：
线路连接模块，该线路连接模块与外部电力线路连接，用于通过所述外部电力线路接收所述调制信号；
解调模块，该解调模块与所述线路连接模块相连接，用于对所述调制信号进行解调，获得所述uwb时钟信号；
uwb定位信号发送模块，该uwb定位信号发送模块与所述解调模块相连接，用于根据所述uwb时钟信号，发送uwb定位信号。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也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，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块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-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。