分配时序的方法及其定位方法与流程

本公开涉及无线通信，更具体地，本公开涉及定位领域。

背景技术：

随着数据业务和多媒体业务的快速增加，在短距离高速率无线通信的基础上，人们对位置信息感知的需求也日益增大。尤其在复杂环境中，如机场大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场、矿井等，或者一些需要对人员定位具有特殊需求的环境，如监狱、幼儿园、医院、养老院等，常常需要确定移动终端或其持有者、设施与物品的位置信息，进而用于监控管理、安全报警、指挥调度、物流、遥测遥控和紧急救援等需求。

在现有的定位系统中，常用的定位信号收发方式为待定位装置发射定位信号，各定位基站接收定位信号并记录其到达自身的时间信息，从而利用toa(timeofarrival，到达时间)定位算法或tdoa(timedifferenceofarrival，到达时间差)定位算法解算对应的待定位装置的位置信息，这就要求定位基站知晓接收到的定位信号来自哪一待定位装置。现有技术中包括如下两种方法，一是为各定位信号添加身份信息，二是为每一待定位装置分配专有的定位信号收发时隙。为各定位信号添加身份信息的方式会增加定位信号发射装置的复杂度，且不便于定位基站检测和解调定位信号，此外，定位信号的信号体制也会极大受限。因此，现有的定位系统中多采用为每一待定位装置分配定位信号收发时隙的方式，使得定位基站识别出接收到的定位信号对应的待定位装置。实现此方法需要时序分配器为每一待定位装置分配其对应的定位信号发射时隙，但由于环境限制等因素的影响，使得一台时序分配器很难覆盖整个待定位区域，此时定位系统中需包含多个时序分配器，而每个时序分配器的覆盖区域具有重叠部分，使得待定位装置无法准确接收到时序分配器的分配命令。因此，在包含时序分配重叠区域的定位系统中，如何对待定位装置进行时序分配，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

依据本发明的一个方面，提出了一种为待定位区域中的多个待定位装置分配时序的方法。其中，待定位区域中配置有多个时序分配器，每个时序分配器对应一个子待定位区域，位于子待定位区域中任意位置处的待定位装置均能接收到相应时序分配器发射的时序分配命令。该方法包括：为每个时序分配器分配一个用于时序分配器向待定位装置发射时序分配命令的时序分配子时段，其中，若两个时序分配器所对应的两个子待定位区域间有重叠区域，则两个时序分配器所对应的时序分配子时段为无重叠的两个时段；以及为每个待定位装置依次分配一个用于在待定位装置接收到时序分配命令后发射定位信号的定位信号收发子时段，其中，各个定位信号收发子时段之间无重叠，且其中，定位信号收发子时段分配在所有时序分配子时段均结束之后。

依据本发明的另一个方面，提出了一种对待定位区域中的多个待定位装置进行定位的方法。其中，待定位区域中配置有多个时序分配器，每个时序分配器对应一个时序分配子时段，每个时序分配子时段均为时序分配时段中的一段时间；每个待定位装置对应一个定位信号收发子时段，每个定位信号收发子时段均为定位信号收发时段中的一段时间。该方法包括：令各个时序分配器在各自的时序分配子时段内发射时序分配命令；令各个待定位装置在接收到时序分配命令后依次在各自的定位信号收发子时段内发射定位信号；以及，令定位基站接收定位信号，并根据定位基站接收到定位信号时所处的定位收发信号子时段识别出对应的待定位装置以解算所述待定位装置的位置信息。

本发明的有益效果是，解决了在存在时序分配重叠区域的定位系统中，待定位装置处于时序分配重叠区域时无法准确接收时序分配命令的问题，使定位系统中包含多个时序分配器的方案得以实行，扩大了定位系统的总体时序分配覆盖范围。

附图说明

图1给出依据本发明一种实施例的定位系统中的时序分配系统100的示意图；

图2给出图1所示实施例的时序分配系统100的工作时序示意图；

图3给出依据本发明另一种实施例的时序分配系统300的示意图；

图4给出依据本发明一种实施例的时序分配方法400的流程图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称“元件”“连接到”或“耦接”到另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

图1给出依据本发明一种实施例的定位系统中时序分配系统100的示意图。如图1所示，定位系统示例性地包括定位基站bs1、bs2和bs3，待定位装置ms1、ms2和ms3，以及时序分配器tda和tdb。其中，时序分配器向各待定位装置发射时序命令，为各待定位装置分配定位信号收发子时段，且将分配结果传送给定位基站。待定位装置在各自的定位信号收发子时段中发射定位信号，各定位基站接收定位信号，并根据对应的定位信号收发子时段识别所述定位信号来自哪一待定位装置，定位系统从而解算所述待定位装置的位置信息。

在一个实施例中，时序分配器通过无线信道向待定位装置发射时序分配命令；在另一个实施例中，时序分配器通过有线线路向定位基站传输时序分配结果；又在一个实施例中，各时序分配器之间通过有线线路建立时序同步。

在一个实施例中，时序分配器向待定位装置发射的时序分配命令为2.4g的无线通信信号；在另一个实施例中，不同的时序分配器发射的时序分配命令具有身份识别信息，以使待定位装置识别出接收到的时序分配命令来自哪一时序分配器；又在一个实施例中，待定位装置向定位基站发射的定位信号为超宽带信号。

图1所示实施例中，时序分配器通过无线信道向待定位装置发射时序分配命令，且时序分配器tda发射的时序分配命令sa的可接收区域为子待定位区域ra，时序分配器tdb发射的时序分配命令sb的可接收区域为子待定位区域rb，子待定位区域ra和rb的重叠部分为时序分配重叠区域rab。当待定位装置处于子待定位区域ra时，可接收到时序分配器tda发射的时序分配命令sa；当待定位装置处于子待定位区域rb时，可接收到时序分配器tdb发射的时序分配命令sb；当待定位装置处于时序分配重叠区域rab时，若同时接收到时序分配命令sa和时序分配命令sb时，则无法准确接收到任何一路时序分配命令。因此，本实施例给出对于待定位装置处于时序分配重叠区域时无法准确接收时序分配命令的解决方案。为了方便描述，如图1所示，本实施例将待定位装置ms1置于子待定位区域ra，将待定位装置ms3置于子待定位区域rb，将待定位装置ms2置于时序分配重叠区域rab，以此说明待定位装置所处位置的多种情况。

图2给出图1所示实施例的时序分配系统100的工作时序示意图。将定位系统对其覆盖的整个待定位区域中的所有待定位装置完成一次定位的时间定义为一个定位周期t。图2所示的工作时序图中给出了定位系统的一个定位周期t的工作时序。所述定位周期t又依次分为时序分配时段ttd和定位信号收发时段ttr。其中，时序分配时段ttd包含了与每个时序分配器相对应的时序分配子时段，图1所示实施例包括两个时序分配器tda和tdb，则定位系统为时序分配器tda和tdb依次分配了时序分配子时段ta和tb。在一个实施例中，时序分配子时段的时长大于或等于相应时序分配命令从相应时序分配器所在位置传播至相应子待定位区域中距离所述时序分配器最远位置的传播时间。在时序分配子时段ta中，时序分配器tda向处于其覆盖的子待定位区域ra中的待定位装置ms1和ms2发射时序分配命令sa；时序分配器tdb向处于其覆盖的子待定位区域rb中的待定位装置ms2和ms3发射时序分配命令sb。在一个实施例中，定位系统为每个待定位装置设置了单次触发机制，即在一个定位周期t中，待定位装置只识别并接收其最早收到的时序分配命令，例如，待定位装置ms2处于时序分配重叠区域tab，既可以接收到时序分配器tda发射的时序分配命令sa，又可以接收到时序分配器tdb发射的时序分配命令sb，但由于时序分配器tda的时序分配子时段ta早于时序分配器tdb的时序分配子时段tb，因此，待定位装置ms2先接收到时序分配命令sa，由于定位系统为待定位装置设置了单次触发机制，则在该定位周期t内，待定位装置ms2不再识别并接收后来的时序分配命令sb。这就解决了处于时序分配重叠区域中的待定位装置无法准确识别并接收时序分配命令的问题。定位信号收发时段ttr中包含了与每个待定位装置相对应的定位信号收发子时段，在图1所示实施例中，定位系统为待定位装置ms1、ms2和ms3依次分配了定位信号收发子时段ttr1、ttr2和ttr3，待定位装置ms1、ms2和ms3分别在各自的定位信号子时段ttr1、ttr2和ttr3发射定位信号s1、s2和s3，定位基站在每一个定位信号收发子时段接收该时段对应的待定位装置发射的定位信号。

在一个实施例中，由于不同的待定位装置接收到时序分配命令的时间阶段不同，但定位系统为每个待定位装置分配了固定的定位信号收发子时段，且每个待定位装置之间没有进行时钟同步，因此各待定位装置能够实现在定位系统为其分配的定位信号收发子时段中发射定位信号的机制如下。各待定位装置接收到时序分配命令后经过一段延时时间发射定位信号，所述延时时间的确定取决于接收到的时序分配命令来自哪一时序分配器、时序分配时段ttd的长度、各时序分配子时段的长度以及各定位信号收发子时段的长度。

在图2所示实施例中，为缩短定位周期t的时长，提高定位刷新率，时序分配时段ttd中包含的各时序分配子时段之间无时间间隔，定位信号收发时段ttr中包含的各定位信号收发子时段之间无时间间隔。此时，待定位装置ms1、ms2和ms3在接收到各时序分配命令后，分别经过延时时间t1、t2和t3发射定位信号s1、s2和s3，延时时间t1、t2和t3分别表达如下：

t1＝ttd(1)

t2＝trd+ttr1(2)

t3＝trd-ta+ttr1+ttr2(3)

待定位装置ms1和ms2在时序分配子时段ta中接收到时序分配命令sa，待定位装置ms3在时序分配子时段tb中接收到时序分配命令sb。在时序分配子时段ta中接收到时序分配命令sa的待定位装置的延时时间为时序分配时段ttd加上定位系统为其前序待定位装置分配的定位信号收发子时段。例如，待定位装置ms1的延时时间t1为时序分配时段ttd；待定位装置ms2的延时时间t2为时序分配时段ttd再加上其前序待定位装置ms1的定位信号收发子时段ttr1。由于时序分配子时段ta早于时序分配子时段tb，因此在时序分配子时段tb中接收到时序分配命令sb的待定位装置的延时时间相比于在时序分配子时段ta中接收到时序分配命令sa的待定位装置的延时时间要除去前序的定位时序子时段ta，以补偿接收时序分配命令时的滞后，同样地，还需加上定位系统为其前序待定位装置分配的定位信号收发子时段，以达到自身的定位信号收发子时段。例如，待定位装置ms3的延时时间t3为时序分配时段ttd减去前序时序分配子时段ta，再加上其前序待定位装置ms1和ms2的定位信号收发子时段ttr1和ttr2。

在另一个实施例中，时序分配时段ttd中包含的各时序分配子时段之间可以有时间间隔，定位信号收发时段ttr中包含的各定位信号收发子时段之间可以有时间间隔。此时，假设时序分配时段ttd中依次包含m个时序分配子时段，每个时序分配子时段的时长依次标记为t1,t2…tm，对于第i个时序分配子时段，当i等于1时，所述时序分配子时段开始至时序分配时段开始之间存在时间间隔△ti；当i大于1时，所述时序分配子时段开始至前一个时序分配子时段结束之间存在时间间隔△ti，定位信号收发时段ttr依次包含n个定位信号收发子时段，定位信号收发子时段的长度依次为ttr1,ttr2…ttrn，对于第j个定位信号收发子时段，当j等于1时，所述定位信号收发子时段开始至时序分配时段结束之间存在时间间隔△ttrj；当j大于1时，所述定位信号收发子时段开始至前一个定位信号收发子时段结束之间存在时间间隔△ttrj，第j个待定位装置在第i个时序分配子时段接收到时序分配命令后的延时时间△t发射定位信号。所述延时时间△t表达式如下：

在一个实施例中，定位信号收发子时段的长度要大于或等于任意一个时序分配子时段的长度，使得待定位装置无论在其对应的时序分配子时段中的任何时刻接收到时序分配命令，经过上述延时时间后都可以在定位系统为其分配的定位信号收发子时段发射定位信号。

图3给出依据本发明另一种实施例的定位系统中时序分配系统300。时序分配系统300与图1所示实施例的时序分配系统100的不同之处在于，定位系统包括四个时序分配器，分别为时序分配器tda、tdb、tdc和tdd，其对应的子待定位区域分别为ra、rb、rc和rd。其中，子待定位区域ra、rb和rc中任意两个子待定位区域都存在时序分配重叠区域，且存在属于三个子待定位区域的时序分配重叠区域；子待定位区域rb、rc和rd中任意两个子待定位区域都存在时序分配重叠区域，且存在属于三个子待定位区域的时序分配重叠区域。而子待定位区域ra和rd之间并不存在时序分配重叠区域。为了使处于任意一时序分配重叠区域的待定位装置能够准确接收到时序分配命令，在由子待定位区域ra、rb和rc构成的区域中，定位系统需要为对应的时序分配器tda、tdb和tdc依次分配无重叠的时序分配子时段ta、tb和tc；在由子待定位区域rb、rc和rd构成的区域中，定位系统需要为对应的时序分配器tdb、tdc和tdd分配无重叠的时序分配子时段tb、tc和td，此时，每两个时序分配器的工作原理与图1所示实施例相同。由于子待定位区域ra和rd之间并不存在时序分配重叠区域，因此其对应的时序分配器tda和tdd可以共用时序分配子时段而不会发生冲突，定位系统只需为时序分配器tda、tdb和tdc依次分配时序分配子时段ta、tb和tc。此时，可以缩短时序分配时段ttd的总时长，从而提高时序分配效率，提高定位刷新率。

在一个实施例中，两个时序分配器对应的子待定位区域间不存在时序分配重叠区域，定位系统为这两个时序分配器分配的时序分配时段为不同时段；又在一个实施例中，两个时序分配器对应的子待定位区域间不存在时序分配重叠区域，定位系统为这两个时序分配器分配的时序分配时段为部分重叠的时段。

图4给出依据本发明一种实施例的时序分配方法400的流程图，定位系统对处于待定位区域中的待定位装置进行一次定位即为一个定位周期，对于每个定位周期有如下步骤：

步骤401：定位系统为每个时序分配器分配时序分配子时段，为每个待定位装置分配定位信号收发子时段；

在一个实施例中，若两个时序分配器所对应的子待定位区域间有重叠区域，则两个时序分配器所对应的时序分配子时段之间无重叠。在另一个实施例中，若两个时序分配器所对应的两个子待定位区域间无重叠，则两个时序分配器所对应的时序分配子时段为同一时段。

步骤402：时序分配器在各自的时序分配子时段向处于其对应的子待定位区域内的待定位装置发射时序分配命令；

步骤403：待定位装置识别并接收时序分配命令后，在一个定位周期内不再接收其他时序分配命令，并经过一段延时时间，在各自的定位信号收发子时段向定位基站发射定位信号，所述延时时间取决于接收到的时序分配命令来自哪一时序分配器、时序分配时段的长度、各时序分配子时段的长度以及各定位信号收发子时段的长度；

步骤404：定位基站接收定位信号，并根据接收定位信号时所处的定位信号子时段识别接收到的定位信号来自哪一待定位装置，以解算该待定位装置的位置信息。

本发明公开的实施例给出了定位系统中的时序分配系统及其方法，解决了在存在时序分配重叠区域的定位系统中，待定位装置处于时序分配重叠区域时无法准确接收时序分配命令的问题，使定位系统中包含多个时序分配器的方案得以实行，扩大了定位系统的总体时序分配覆盖范围。

如以上所提到的，虽然已经说明和描述了本发明的优选实施例，但在不背离本发明的精神和范围的情况下，可进行许多改变。由此，本发明的范围不由优选实施例的公开所限制。而是，应当完全参考随后的权利要求来确定本发明。