确定待定位区域中待定位装置的方法及其定位方法和系统

摘要

本发明公开了一种确定待定位区域中待定位装置的方法，该方法包括：对所有可能出现在待定位区域中的待定位装置发送点名信号；接收待定位区域中出现的所有待定位装置响应于点名信号发送的应答信号；以及，根据应答信号的数量确定待定位区域中待定位装置的数量。本发明的有益效果是，各待定位区域只为处于该待定位区域内的待定位装置分配定位信号收发时段，而无需在此待定位区域中为其他不处于所述待定位区域的待定位装置分配定位信号收发时段，减少了定位信号收发时段的总时长，从而提高了定位刷新率。

说明书

技术领域

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(Time of Arrival，到达时间)定位算法或TDOA(Time Difference of Arrival，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。

在一些应用场景中，当待定位装置总数量较为庞大，且待定位装置在待定位区域中动态出现，即各个待定位装置都有可能在待定位区域中出现，但很多情况下又并不是所有的待定位装置都同时出现在待定位区域中。如果为每个待定位装置都固定分配一个定位信号收发时隙，在很多情况下会给没有处于该待定位区域中的待定位装置也分配了定位信号收发时隙，造成时间资源的浪费，导致定位周期过长，定位刷新率较低。因此，如何在待定位装置动态出现在待定位区域的应用场景中，为数量较多的待定位装置分配定位信号收发时段，且能够尽可能节约时间成本，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

依据本发明的一个方面，公开了一种确定待定位区域中待定位装置的方法，该方法包括：对所有可能出现在待定位区域中的待定位装置发送点名信号；接收待定位区域中出现的所有待定位装置响应于点名信号发送的应答信号；以及，根据应答信号的数量确定待定位区域中待定位装置的数量。

依据本发明的另一个方面，公开了一种对待定位装置进行定位的方法，该方法包括：确定待定位区域中的待定位装置，其中又包括，对所有可能出现在待定位区域中的待定位装置发送点名信号；接收待定位区域中出现的所有待定位装置响应于点名信号发送的应答信号；以及根据应答信号确定待定位区域中待定位装置的数量和身份。该方法还包括：根据待定位装置的数量分配相应数量的定位信号收发时段；令待定位装置在相应定位信号收发时段内发射定位信号且令定位基站在相应定位信号收发时段内接收定位信号；以及根据定位基站接收到定位信号时所处的定位信号收发时段识别出对应的待定位装置以解算该待定位装置的位置信息。

依据本发明的有一个方面，公开了一种对待定位装置进行定位的系统，该系统包括：待定位装置、定位基站、点名信号发射装置以及应答信号接收装置。其中，待定位装置发送定位信号；定位基站接收待定位装置发送的定位信号并记录定位信号到达自身的时间信息；点名信号发射装置对所有可能出现在待定位区域中的待定位装置发送点名信号；应答信号接收装置接收待定位区域中出现的所有待定位装置响应于点名信号发送的应答信号。其中，该系统根据应答信号确定待定位区域中待定位装置的数量和身份，根据待定位装置的数量分配相应数量的定位信号收发时段；并令待定位装置在相应定位信号收发时段内发射定位信号且令定位基站在相应定位信号收发时段内接收定位信号；该系统还根据定位基站接收到定位信号时所处的定位收发信号时段识别出对应的待定位装置以解算该待定位装置的位置信息。

本发明的有益效果是，各待定位区域只为处于该待定位区域内的待定位装置分配定位信号收发时段，而无需在此待定位区域中为其他不处于所述待定位区域的待定位装置分配定位信号收发时段，减少了定位信号收发时段的总时长，从而提高了定位刷新率。

附图说明

图1给出依据本发明一种实施例的包含一个待定位区域的定位系统100的示意图；

图2给出图1所示实施例的包含一个待定位区域的定位系统100的工作时序示意图；

图3(a)给出依据本发明一种实施例的包含两个待定位区域的定位系统300一种状态的示意图；

图3(b)给出依据本发明一种实施例的包含两个待定位区域的定位系统300另一种状态的示意图；

图4(a)给出图3(a)所示实施例的包含两个待定位区域的定位系统300的工作时序示意图；

图4(b)给出图3(b)所示实施例的包含两个待定位区域的定位系统300的工作时序示意图；

图5给出依据本发明一种实施例的包含一个待定位区域的定位系统500的示意图；

图6给出图5所示实施例的包含一个待定位区域的定位系统500的同步工作时序示意图；

图7给出依据本发明一种实施例的确定待定位区域中待定位装置的方法700的流程图；

图8给出依据本发明一种实施例的对待定位装置进行定位的方法800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100的示意图。如图1所示，定位系统100示例性地包括定位基站BS1、BS2和BS3，待定位装置MS1至MS6，以及点名信号发射装置CST和应答信号接收装置ASR。在一个实施例中，待定位装置MS1至MS6中的部分或全部可以移动至待定位区域Ra中，且定位基站BS1、BS2和BS3、点名信号发射装置CST以及应答信号接收装置ASR相配套于待定位区域Ra。其中，点名信号发射装置CST向所有可能出现在待定位区域Ra中的待定位装置，即待定位装置MS1至MS6发射点名信号，处于待定位区域Ra中的待定位装置接收到点名信号后向应答信号接收装置ASR发射应答信号。在图1所示实施例中，待定位装置MS1、MS3和MS5处于待定位区域Ra中，因此，待定位装置MS1、MS3和MS5可以分别接收到点名信号发射装置CST发射的点名信号CS1、CS3和CS5，并分别向应答信号接收装置ASR发射应答信号AS1、AS3和AS5；而待定位装置MS2、MS4和MS6不处于待定位区域Ra中，因此，待定位装置MS2、MS4和MS6无法接收到点名信号发射装置CST发射的点名信号CS2、CS4和CS6，从而不会向应答信号接收装置ASR发射应答信号。

应答信号接收装置ASR根据接收到的应答信号的数量确定待定位区域Ra中待定位装置的数量。进一步地，应答信号接收装置ASR还可以识别接收到的各应答信号分别来自哪些待定位装置，即根据应答信号确定待定位区域中待定位装置的身份，以此为接收到的应答信号对应的待定位装置分配定位信号收发时段。

在一个实施例中，各个待定位装置发射的应答信号中携带自身的身份信息，使得应答信号接收装置ASR能够识别出接收到的各应答信号对应哪些待定位装置。又在一个实施例中，定位系统为所有的待定位装置分配点名应答收发时段，点名信号发射装置CST在每个点名应答收发时段中向相应的待定位装置发送点名信号，定位系统根据接收到的应答信号所处的点名应答收发时段识别出对应的待定位装置的身份信息。在一个实施例中，点名应答收发时段的时长大于或等于相应点名信号从相应点名信号发射装置CST所在位置传播至相应待定位区域中距离所述点名信号发射装置CST最远位置的传播时间，再加上相应应答信号从相应待定位区域中距离所述应答信号接收装置ASR最远位置传播至所述应答信号接收装置ASR所在位置的传播时间，再加上待定位装置接收到点名信号至发射应答信号的响应时间。

在一个实施例中，点名信号发射装置CST通过无线信道向待定位区域中可能出现的待定位装置发射点名信号，应答信号接收装置ASR通过无线信道从待定位装置处接收应答信号。在一个实施例中，点名信号发射装置CST向待定位区域中可能出现的待定位装置发射的点名信号为2.4G的无线通信信号。又在一个实施例中，待定位装置接收到点名信号后向应答信号接收装置ASR发射的应答信号为2.4G的无线通信信号。

图2给出图1所示实施例的定位系统100的工作时序示意图。将定位系统100对所有的待定位装置完成一次点名的时间定义为一个点名周期Tcs。图2所示的工作时序图中给出了定位系统100的一个点名周期Tcs的工作时序。所述点名周期Tcs中依次包含了与定位系统100中每个待定位装置相对应的点名应答收发时段，图1所示实施例的定位系统100中包含了六个待定位装置，分别为待定位装置MS1至MS6。在图1所示状态下，待定位装置中的MS1、MS3和MS5处于待定位区域Ra中，而其它待定位装置此状态下不处于待定位区域Ra中。如图2所示，定位系统100为所有的待定位装置，即待定位装置MS1至MS6依次分配了点名应答收发时段T1～T6，其中，第i个(1≤i≤6)待定位装置对应的点名应答收发时段为Ti。点名信号发射装置CST在每个点名应答收发时段，向所述点名应答收发时段对应的待定位装置发射点名信号，当待定位装置接收到所述点名信号，与此同时或经过一段响应时间后向应答信号接收装置ASR发射应答信号。

如图2所示，点名信号发射装置CST在点名应答收发时段T1内向待定位装置MS1发射点名信号CS1，待定位装置MS1接收到点名信号CS1后，与此同时或经过一段响应时间后向应答信号接收装置ASR发射应答信号AS1，同样地，点名信号发射装置CST分别在点名应答收发时段T3和T5内向待定位装置MS3和MS5发射点名信号CS3和CS5，待定位装置MS3和MS5分别接收到点名信号CS3和CS5后，与此同时或经过一段响应时间后分别向应答信号接收装置ASR发射应答信号AS3和AS5。而在收发时段T2、T4和T6内，点名信号发射装置CST同样分别发射点名信号CS2、CS4和CS6，由于待定位装置MS2、MS4和MS6没有处于所述点名信号发射装置CST所在的待定位区域Ra中，因此，无法接收到所述点名信号CS2、CS4和CS6，从而也不会向应答信号接收装置ASR发射应答信号。由于应答信号接收装置ASR只收到了待定位装置MS1、MS3和MS5发射的应答信号，因此，定位系统100只为待定位装置MS1、MS3和MS5分配定位信号收发时段，而无需在待定位区域中Ra为其他不处于所述待定位区域Ra的待定位装置分配定位信号收发时段，减少了定位信号收发时段的总时长，从而提高了定位刷新率。

图3(a)和图3(b)分别给出依据本发明一种实施例的包含两个待定位区域的定位系统300a和300b的示意图，其中，图3(a)给出的是多个待定位装置一种分布状态下的示意图，图3(b)给出的是多个待定位装置另一种分布状态下的示意图。如图3(a)所示实施例，定位系统300a包含两个信号相互隔离的待定位区域，分别为待定位区域Ra和待定位区域Rb，在待定位区域Ra中配置有定位基站BSa1、BSa2和BSa3，以及点名信号发射装置CST-a和应答信号接收装置ASR-a；在待定位区域Rb中配置有定位基站BSb1、BSb2和BSb3，以及点名信号发射装置CST-b和应答信号接收装置ASR-b。在图3(a)所示实施例中，定位系统300a包括六个待定位装置，分别为待定位装置MS1至MS6。在如图3(a)所示的状态下，待定位装置MS1、MS2和MS3位于待定位区域Ra中，待定位装置MS4、MS5和MS6位于待定位区域Rb中，此时，定位系统300a在每个待定位区域中分别按照与图1所示实施例类似的方式进行工作。在如图3(b)所示的状态下，待定位装置MS1、MS2、MS3和MS5位于待定位区域Ra中，待定位装置MS4和MS6位于待定位区域Rb中，即待定位装置MS5从待定位区域Rb移动至了待定位区域Ra中，此时，定位系统300b在每个待定位区域中也分别按照与图1所示实施例类似的方式进行工作。

图4(a)给出图3(a)所示实施例的两个待定位区域中的定位系统300a的工作时序示意图；图4(b)给出图3(b)所示实施例的两个待定位区域中的定位系统300b的工作时序示意图。如图4(a)所示，在待定位区域Ra中，点名信号发射装置CST-a分别在点名应答收发时段Ta1至Ta6中向待定位装置MS1至MS6发射点名信号，由于待定位装置MS1、MS2和MS3位于待定位区域Ra中，因此，待定位装置MS1、MS2和MS3可以分别接收到点名信号CS1、CS2和CS3，并分别向应答信号接收装置ASR-a发射应答信号AS1、AS2和AS3。而待定位装置MS4、MS5和MS6不处于待定位区域Ra中，因此无法接受到点名信号，从而应答信号接收装置ASR-a不能接收到来自待定位装置MS4、MS5和MS6的应答信号。在待定位区域Ra中，定位系统300a只为待定位装置MS1、MS2和MS3分配定位信号收发时段。同样地，在待定位区域Rb中，点名信号发射装置CST-b分别在点名应答收发时段Tb1至Tb6中向待定位装置MS1至MS6发射点名信号，由于待定位装置MS4、MS5和MS6位于待定位区域Rb中，因此，待定位装置MS4、MS5和MS6可以分别接收到点名信号CS4、CS5和CS6，并分别向应答信号接收装置ASR-a发射应答信号AS4、AS5和AS6。而待定位装置MS1、MS2和MS3不处于待定位区域Rb中，因此无法接受到点名信号，从而应答信号接收装置ASR-b不能接收到来自待定位装置MS1、MS2和MS3的应答信号。在待定位区域Rb中，定位系统300a只为待定位装置MS4、MS5和MS6分配定位信号收发时段。

在一个实施例中，点名信号发射装置CST-a和CST-b发射的各点名信号为相同的信号形式，待定位装置通过接收点名信号的时间处于哪一点名应答收发时段判定是否是与自身相对应的点名信号，并以此决定是否产生并发射应答信号。又在一个实施例中，各待定位装置产生的应答信号为相同的信号形式，应答信号接收装置ASR-a和ASR-b通过接收应答信号的时间处于哪一点名应答收发时段判定所述应答信号来自哪一待定位装置。

图3(b)所示状态与图3(a)所示状态相区别的地方在于，待定位装置MS5从待定位区域Rb移动至了待定位区域Ra中，相对应地，图4(b)的工作时序示意图与图4(a)所示的工作时序示意图的区别在于待定位装置MS5能够接收位于待定位区域Ra中的点名信号发射装置CST-a发射的点名信号CS5，从而向位于待定位区域Ra中的应答信号接收装置ASR-a发射应答信号AS5，而待定位装置MS5并不能接收到位于待定位区域Rb中的点名信号发射装置CST-b发射的点名信号CS5。因此，在待定位区域Ra中，定位系统300b为待定位装置MS1、MS2、MS3和MS5分配定位信号收发时段；在待定位区域Rb中，定位系统300b为待定位装置MS4和MS6分配定位信号收发时段。

图3(a)和图3(b)给出了包含多个待定位区域的定位系统中确定各待定位区域中待定位装置的实施例，所述实施例可用在定位系统中包含多个信号相互隔离的子待定位区域的应用场景中。例如，如需为整栋办公大楼内的所有员工进行定位，整栋办公大楼相当于图3(a)或图3(b)中所示的定位系统300a或定位系统300b，而每个办公室相当于定位系统300a或定位系统300b中的待定位区域Ra或待定位区域Rb，而被定位的员工则相当于移动在各待定位区域之间的待定位装置。因此，可以按照图3(a)或图3(b)所示的实施例实现对其的定位。

图5给出依据本发明一种实施例的定位系统500的示意图。图5所示实施例包含图1所示实施例的全部内容，此外，定位系统500还包括同步控制器SYNC。在一个实施例中，各待定位装置间没有进行时钟同步，无法正确地识别接收到的点名信号是否属于自身相对应的点名应答收发时段，以决定是否向应答信号接收装置ASR发送应答信号。在本实施例中，同步控制器SYNC向各待定位装置发射同步信号SYN，各待定位装置接收到同步信号SYN后清零自身时钟，从而实现同步。本领域技术人员应当得知，虽然由于各待定位装置所述位置不同，导致其接收到同步信号SYN的时间也有所不同，但是在一个实施例中，点名应答收发时段的时长较长，因各待定位装置所述位置不同导致的接收同步信号SYN时间的不同带来的同步误差是可以忽略的。

图5所示实施例按照图1所示实施例的工作方式，定位系统500为待定位装置MS1、MS3和MS5分配定位信号收发时段后，定位系统500将告知待定位装置MS1、MS3和MS5各自对应的定位信号收发时段。在一个实施例中，各待定位装置间没有进行时钟同步，无法正确地在自身的定位信号收发子时段发射定位信号。在本实施例中，同步控制器SYNC向各待定位装置发射同步信号SYN，各待定位装置接收到同步信号SYN后清零自身时钟，从而实现同步。本领域技术人员应当得知，虽然由于各待定位装置所述位置不同，导致其接收到同步信号SYN的时间也有所不同，但是在一个实施例中，定位信号收发时段的时长较长，因各待定位装置所述位置不同导致的接收同步信号SYN时间的不同带来的同步误差是可以忽略的。

图6给出图5所示实施例的一个待定位区域中的定位系统500的同步工作时序示意图，如图6所示，定位系统500为待定位装置MS1、MS3和MS5分别分配定位信号收发时段Ts1、Ts2和Ts3，定位信号收发总时段的时长为Ts。待定位装置MS1、MS3和MS5分别在相对应的定位信号收发时段Ts1、Ts2和Ts3中发射定位信号S1、S3和S5，定位基站BS1、BS2和BS3通过接收到定位信号的时间属于哪一定位信号收发时段来识别所述定位信号来自哪一待定位装置，从而实现对其的定位。

图7给出依据本发明一种实施例的确定待定位区域中待定位装置的方法700的流程图，包括：

步骤701：点名信号发射装置CST分别在所有可能出现在待定位区域中的待定位装置对应的点名应答收发时段向待定位装置发射点名信号；

步骤702：各待定位装置接收到点名信号后，向应答信号接收装置ASR发射应答信号；

步骤703：定位系统根据应答信号接收到的应答信号的数量确定待定位区域中待定位装置的数量。

在一个实施例中，应答信号接收装置ASR还可以识别接收到的各应答信号分别来自哪些待定位装置，即根据应答信号确定待定位区域中待定位装置的身份，以此为接收到的应答信号对应的待定位装置分配定位信号收发时段。

在一个实施例中，该方法还包括为所有可能出现在待定位区域中的待定位装置分配点名应答收发时段，并在每个点名应答收发时段中发送点名信号；以及根据待定位区域中出现的各个待定位装置响应于点名信号在相应的点名应答收发时段中发送的应答信号所处的点名应答收发时段识别各个待定位装置的身份。

在又一个实施例中，该方法还包括对待定位区域中出现的各个待定位装置进行时钟同步，以使各个待定位装置识别出与之相对应的点名应答收发时段。

在一个实施例中，待定位装置响应于点名信号发送的应答信号中加载有和待定位装置相对应的身份信息以对待定位装置的身份进行识别。

图8给出依据本发明一种实施例的对待定位装置进行定位的方法800的流程图，包括：

步骤801：确定待定位区域中的待定位装置的数量和身份；

在一个实施例中，确定待定位区域中待定位装置数量和身份的方法按照图7所示实施例进行。

步骤802：根据待定位装置的数量分配相应数量的定位信号收发时段；

步骤803：令待定位装置在相应定位信号收发时段内发射定位信号且令定位基站在相应定位信号收发时段内接收定位信号；

步骤804：根据定位基站接收到定位信号时所处的定位收发信号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。

本发明公开的实施例给出了定位系统以及确定待定位区域中待定位装置的方法，各待定位区域只为处于该待定位区域内的待定位装置分配定位信号收发时段，而无需在此待定位区域中为其他不处于所述待定位区域的待定位装置分配定位信号收发时段，减少了定位信号收发时段的总时长，从而提高了定位刷新率。

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。