本發(fā)明涉及tof應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種tof一維定位基站，還涉及一種基于所述tof一維定位基站的定位方法。

背景技術(shù)：

由于地下礦井，隧道等場合，基本是一種一維的環(huán)境?，F(xiàn)有技術(shù)中，針對這種一維環(huán)境下的定位，通常是在特定基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)定位基站，人員或者物資攜帶定位卡，通過檢測定位基站和定位卡的距離，即可知道定位卡可能的兩個(gè)位置：距離定位基站特定距離，方向可能靠近井口或者遠(yuǎn)離井口，然后利用運(yùn)動(dòng)趨勢軟件識別定位卡的方向。

利用運(yùn)動(dòng)趨勢軟件，至少需要定位基站與定位卡進(jìn)行定位通信兩次以上，整體定位工作時(shí)間長，定位卡功耗較大，不利于節(jié)能，并且，因?yàn)樗俣炔皇翘囟ǖ?，有可能誤判。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供一種tof一維定位基站，還提供一種基于所述tof一維定位基站的定位方法。

本發(fā)明定位基站用于對定位卡定位，所述定位基站包括設(shè)置在定位基站上的射頻模塊，所述射頻模塊包括主射頻、輔射頻，所述主射頻、輔射頻分開設(shè)置，所述主射頻和輔射頻上分別通過一條等長的饋線接一天線，所述射頻模塊通過天線與定位卡通信。

本發(fā)明作進(jìn)一步改進(jìn)，所述定位卡與主射頻和輔射頻分別定位，通過兩者定位的距離差值判斷定位卡的相對定位基站的方向。

本發(fā)明作進(jìn)一步改進(jìn)，兩根天線相同，并分別設(shè)置在所述定位基站的兩端。

本發(fā)明作還提供一種基于所述tof一維定位基站的定位方法，包括如下步驟：

a：主射頻發(fā)起定位請求，發(fā)送tof信號給定位卡；

b：定位卡根據(jù)主射頻發(fā)送的信號提取相關(guān)時(shí)間戳，計(jì)算與主射頻的定位距離；

c：定位卡發(fā)送包含步驟b計(jì)算的定位距離信息的tof信號給輔射頻；

d：輔射頻根據(jù)定位卡發(fā)送的信號提取時(shí)間戳，計(jì)算與定位卡的定位距離。

本發(fā)明作進(jìn)一步改進(jìn)，還包括步驟e：輔射頻將步驟b計(jì)算的定位距離和步驟d計(jì)算的定位距離上傳至上層服務(wù)器，上層服務(wù)器判斷定位卡的位置。

本發(fā)明作進(jìn)一步改進(jìn)，步驟a中，所述定位卡收到tof信號后，發(fā)送反饋信號給主射頻；主射頻收到反饋信號后，發(fā)送最終信號給定位卡，其中，所述最終信號包括主射頻發(fā)送tof信號及最終信號的時(shí)間戳及收到反饋信號的時(shí)間戳。

本發(fā)明作進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟b中，所述定位卡根據(jù)定位卡及主射頻之間信號傳輸時(shí)間計(jì)算tof平均飛行時(shí)間，然后根據(jù)平均飛行時(shí)間計(jì)算定位卡與主射頻之間的定位距離。

本發(fā)明作進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟c中，輔射頻收到tof信號后，發(fā)送反饋信號給定位卡；定位卡收到反饋信號后，將最終信號發(fā)送給輔射頻，其中，最終信號包括定位卡發(fā)送tof信號及最終信號的時(shí)間戳及收到反饋信號的時(shí)間戳。

本發(fā)明作進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟d中，所述輔射頻根據(jù)輔射頻與定位卡之間信號傳輸時(shí)間計(jì)算tof平均飛行時(shí)間，然后根據(jù)平均飛行時(shí)間計(jì)算定位卡與輔射頻之間的定位距離。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：能夠有效縮短tof的工作時(shí)間，減小系統(tǒng)負(fù)荷，延長定位卡的電池工作時(shí)間。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為主射頻雙邊測距tof定位的空中協(xié)議；

圖3為主輔射頻雙邊測距tof定位的空中協(xié)議。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，本發(fā)明tof一維定位基站包括設(shè)置在定位基站上的射頻模塊，所述射頻模塊包括主射頻、輔射頻，所述主射頻、輔射頻分開設(shè)置，所述主射頻和輔射頻上分別引出一條等長的饋線，在饋線終端接一天線，所述射頻模塊通過天線與定位卡通信。

其中，本發(fā)明利用tof技術(shù)實(shí)現(xiàn)定位，tof(timeofflight)為一種利用無線信號飛行時(shí)間進(jìn)行測距的技術(shù)。

本例定位卡與主射頻和輔射頻分別定位，通過兩者定位的距離差值判斷定位卡的相對定位基站的方向。具體的，圖1中，定位卡與主射頻定位距離為d1+s，其中s為饋線的等效長度；與輔射頻定位距離為d2+s。兩個(gè)s相同約去，通過比較d1和d2的大小即可確定定位卡的方向。本發(fā)明相對于根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡的軟件定位，定位更加精確。

如圖2所示，本例為主射頻跟定位卡實(shí)現(xiàn)一次雙邊測距tof定位的空中協(xié)議。該tof測距是由主射頻發(fā)起，主射頻一次信號往返所花費(fèi)時(shí)間是trr–tsp；定位卡一次信號往返所花費(fèi)時(shí)間是trf–tsr。其中tsr–trp是定位卡收到主射頻信號到發(fā)射回去給主射頻的反應(yīng)時(shí)間；tsf–trr是主射頻收到定位卡信號到發(fā)射回去給定位卡的反應(yīng)時(shí)間。這2個(gè)時(shí)間段是不屬于信號的飛行時(shí)間，所以主射頻到定位卡的平均飛行時(shí)間的公式為：

((trr-tsp)-(tsr–trp)+(trf–tsr)-(tsf–trr))/4

然后根據(jù)時(shí)間和tof信號傳輸速度，即可計(jì)算出主射頻到定位卡的距離。

圖2中，主射頻在最終信號中將tsp，trr，tsf時(shí)間戳發(fā)給定位卡，由定位卡算出定位卡到主射頻之間的平均距離。但在定位系統(tǒng)中，需要將該定位距離通過主射頻或者輔射頻上報(bào)到上層服務(wù)器。所以還需要由定位卡將計(jì)算出的定位信息上報(bào)與主射頻，也就圖2中的rangereport數(shù)據(jù)幀。由此，一次完整的雙邊tof測距需要發(fā)射4次信號幀，其中主射頻發(fā)射2幀；定位卡發(fā)射2幀。如果主射頻和輔射頻都與定位卡進(jìn)行一次完整的雙邊tof測距，那么總共需要發(fā)送8幀信號。

如圖3所示，本發(fā)明在以上基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，具體包括如下步驟：

s1：主射頻發(fā)起定位請求，發(fā)送tof信號給定位卡；

s2：定位卡收到tof信號后，發(fā)送反饋信號給主射頻；

s3：主射頻收到反饋信號后，發(fā)送最終信號給定位卡；

s4：定位卡根據(jù)主射頻發(fā)送的信號提取主射頻兩側(cè)發(fā)送及收到信號的時(shí)間戳，計(jì)算與主射頻的定位距離；

s5：定位卡發(fā)送包含步驟s4計(jì)算的定位距離信息的tof信號給輔射頻；

s6：輔射頻收到信號后，發(fā)送反饋信號給定位卡；

s7：定位卡收到反饋信號后，將最終信號發(fā)送給輔射頻；

s8：輔射頻根據(jù)定位卡兩次發(fā)送機(jī)收到信號時(shí)間戳，計(jì)算與定位卡的定位距離。

此外，還包括步驟s9：輔射頻將步驟s4計(jì)算的定位距離和步驟s8計(jì)算的定位距離上傳至上層服務(wù)器，上層服務(wù)器判斷定位卡的位置。

在上述步驟中，為了使飛行時(shí)間計(jì)算更加準(zhǔn)確，均通過四幀數(shù)據(jù)幀傳輸來計(jì)算平均飛行時(shí)間，也可以直接通過定位卡與主射頻或輔射頻之間通過一個(gè)數(shù)據(jù)幀來計(jì)算飛行時(shí)間，如此，本例只需要2幀即可完成定位。

本發(fā)明主要將圖2中的rangereport數(shù)據(jù)幀省略掉，將該信息放在定位卡與輔射頻的tof的數(shù)據(jù)幀(subanchorpoll)中。同時(shí)，從圖3中可以知道，定位卡與輔射頻最終定位距離由輔射頻計(jì)算得出，所以定位卡跟主輔射頻雙邊tof測距最多需要發(fā)射數(shù)據(jù)幀一共6幀。通過本發(fā)明的改進(jìn)，最終達(dá)成主/輔射頻的分別定位，只需要發(fā)送6幀數(shù)據(jù)幀，相比圖2中一次完整的雙邊tof測距需要發(fā)送8幀，改進(jìn)后的tof空中協(xié)議可以最少節(jié)省掉2個(gè)數(shù)據(jù)幀。也就相當(dāng)于減少了定位卡25％的功耗，節(jié)省終端定位卡的能量消耗，延長定位卡的電池工作時(shí)間。如果對于1年使用期的定位卡，本發(fā)明至少能夠延長3個(gè)月定位卡的工作時(shí)間。同時(shí)，本發(fā)明縮短了幀傳輸時(shí)間，有效地縮短tof的工作時(shí)間，減小系統(tǒng)負(fù)荷。與現(xiàn)有技術(shù)中至少需要定位兩次，并且通過運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算方向的方法相比，大大縮短了定位時(shí)間，提高了定位方向的準(zhǔn)確度。

以上所述之具體實(shí)施方式為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，并非以此限定本發(fā)明的具體實(shí)施范圍，本發(fā)明的范圍包括并不限于本具體實(shí)施方式，凡依照本發(fā)明所作的等效變化均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。