CN105388454B - 用于实现信号准同步的装置、定位装置及方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种准同步结构及其定位装置和方法。定位装置包括第一装置、有线线路、第二装置和第三装置。其中，第一装置发射第一定位信号并提供同步信号。第一定位信号和同步信号具有已知的时间关系。有线线路具有第一端和第二端，该第一端从第一装置接收同步信号。第二装置从有线线路的第二端接收同步信号，并在同步信号的触发下发射第二定位信号。第三装置接收第二定位信号和第一定位信号，并得到第二定位信号和第一定位信号的到达时间差。各定位装置间采用有线线路传输同步信号，能够低成本地实现各定位基站间的高精度同步。

Description

用于实现信号准同步的装置、定位装置及方法

技术领域

本公开涉及无线通信，更具体地，本公开涉及无线通信中信号之间的同步。

背景技术

短距离、高精度无线室内定位技术在城市密集区域和室内封闭空间应用非常广泛。现有室内定位技术常用的定位算法有到达时间TOA定位及到达时间差TDOA定位等。上述算法在实施过程中要求各个定位基站及移动终端间精确的时间同步才能达到较高的定位精度。现有技术中对于各个定位基站之间常用的同步方法主要有两种，一是每个定位基站中各自包含精确的同步时钟，如原子钟等，这种方法成本较高，且需定期对其进行时钟校验；二是使用无线路径传输各定位基站间的同步信号，此方法需要各定位基站包含无线接收机，所述无线接收机需对信号进行滤波、放大、整形等处理，其结构较为复杂，成本及功耗都较高，且无线路径传输的同步信号容易受到空间遮挡、多径效应及干扰信号的影响，从而不能得到良好的同步效果。因此，研究低成本、低功耗、高精度的同步定位系统成为了本领域研究人员亟需解决的问题。

发明内容

依据本发明的一个方面，提出了一种定位装置。该定位装置包括第一装置、有线线路、第二装置和第三装置。第一装置发射第一定位信号并提供同步信号。第一定位信号和同步信号具有已知的时间关系。有线线路，具有第一端和第二端。该第一端从第一装置接收同步信号。第二装置从有线线路的第二端接收同步信号，并在同步信号的触发下发射第二定位信号。第三装置接收第二定位信号和第一定位信号，并解算第二定位信号和第一定位信号到达第三装置的到达时间差，以用于定位第三装置。

依据本发明的另一个方面，提出了一种定位方法。该定位方法包括：产生第一定位信号和第一同步信号，第一同步信号与所述第一定位信号之间具有已知的时间关系；发射第一定位信号；经第一有线线路传播第一同步信号；在第一同步信号的触发下产生并发射第二定位信号；以及解算第二定位信号和第一定位信号的到达时间差以用于定位。

依据本发明的另一个方面，提出了一种用于实现信号准同步的装置。该装置包括有线线路。有线线路具有第一端和第二端。该有线线路被配置成在第一端处接收第一装置发射的同步信号；在第二端处将同步信号传送给第二装置以触发第二装置发射第二定位信号。同步信号与第一装置发射的第一定位信号之间具有已知的时间关系。准同步装置确定第二定位信号与第一定位信号的发射时间差以实现第二定位信号与第一定位信号的准同步。

依据本发明的另一个方面，提出了一种定位装置。该定位装置包括第一装置、第一有线线路、第二装置、第二有线线路、第四装置和第三装置。第一装置发射第一定位信号和第一同步信号。第一定位信号和第一同步信号具有已知的时间关系。第一有线线路具有第一端和第二端。该第一端从第一装置接收第一同步信号。第二装置从第一有线线路的第二端接收第一同步信号，并在第一同步信号的触发下发射第二定位信号和第二同步信号。该第二定位信号和第二同步信号具有已知的时间关系。第二有线线路具有第一端和第二端。该第一端从第二装置接收第二同步信号。第四装置从第二有线线路的第二端接收第二同步信号，并在第二同步信号的触发下发射第四定位信号。第三装置接收第四定位信号、第二定位信号和第一定位信号，并根据第四定位信号、第二定位信号和第一定位信号的到达时间差来定位第三装置。

依据本发明的另一个方面，提出了一种定位装置。该定位装置包括第一装置、第一有线线路、第二装置、第二有线线路、第四装置和第三装置。第一装置发射第一定位信号和第一同步信号和第二同步信号。第一定位信号与第一同步信号和第二同步信号之间具有已知的时间关系。第一有线线路具有第一端和第二端。该第一端从第一装置接收第一同步信号。第二装置从第一有线线路的第二端接收第一同步信号，并在第一同步信号的触发下发射第二定位信号。第二有线线路具有第一端和第二端。该第一端从第二装置接收第二同步信号。第四装置从第二有线线路的第二端接收第二同步信号，并在第二同步信号的触发下发射第四定位信号。第三装置接收第四定位信号、第二定位信号和第一定位信号，并根据第四定位信号、第二定位信号和第一定位信号的到达时间差来定位第三装置。

附图说明

图1给出依据本发明一种实施例的准同步结构100的示意图；

图2给出上述准同步结构100的工作时序示意图；

图3给出依据本发明一种实施例的定位系统300的示意图；

图4给出依据本发明一种实施例的定位系统400的示意图；

图5给出依据本发明一个实施例的定位基站内部结构500的示意图；

图6给出一种依据本发明一个实施例的定位基站内部结构600的示意图；

图7给出依据本发明一个实施例的定位基站内部结构700的示意图；

图8给出依据本发明一个实施例的待定位装置内部结构800的示意图；

图9示出依据本发明一个实施例的定位方法900的流程图；

图10示出依据本发明一种实施例的定位系统工作方法1000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。下面某些实施例中所述的定位信号可以是超宽带信号、调频信号、脉冲信号等无线信号。

图1给出依据本发明一种实施例的准同步结构100的示意图。如图1所示，该准同步结构100示例性地包括定位基站BSi和BS(i+1)、待定位装置MS以及有线线路LINi。在一个实施例中，所述定位基站BSi和/或BS(i+1)是地理上固定的且三维位置已知，而待定位装置MS是地理上可移动的。

定位基站BSi发射定位信号Si以及同步信号SYNi。其中，定位信号Si和同步信号SYNi具有已知的时间关系。例如，在一个实施例中，定位信号Si和同步信号SYNi是同时发射的。又例如，在另一实施例中，同步信号SYNi晚于定位信号Si发射。有线线路LINi具有第一端和第二端。其中，其第一端耦接至基站BSi以接收同步信号SYNi。同步信号SYNi经由有线线路LINi由第一端传播至第二端。在一个实施例中，有线线路LINi是光纤，相应地，同步信号SYNi为光信号。在另一个实施例中，有线线路LINi为同轴线或双绞线，相应地，同步信号SYNi为电信号。定位基站BS(i+1)耦接至有线线路LINi的第二端以接收同步信号SYNi，并在同步信号SYNi的触发下产生定位信号S(i+1)。待定位装置MS接收定位信号Si和S(i+1)，并根据定位信号Si和S(i+1)到达其自身的时间求得定位信号Si和S(i+1)的到达时间差TDOAi。

图2给出上述准同步结构100的工作时序示意图。如图2所示，定位基站BSi在ti时刻向可能存在待定位装置MS的定位区域中发射定位信号Si。与此同时，定位基站BSi产生同步信号SYNi，所述同步信号SYNi通过有线线路LINi向定位基站BS(i+1)传输。定位基站BS(i+1)经同步信号SYNi触发，在t(i+1)时刻向待定位装置MS发射定位信号S(i+1)。

本领域技术人员应当理解，在图2所示实施例中，定位基站BSi同时发出定位信号Si和同步信号SYNi。然而，如上所述，在其它实施例中，同步信号SYNi可在定位信号Si发射后延迟一段已知时间后发射。而且，在图2所示实施例中，t(i+1)时刻为同步信号SYNi触发定位基站BS(i+1)的触发时刻，然而，在其它实施例中，t(i+1)时刻可以是触发时刻延迟一段已知时间后的某时刻。

待定位装置MS在ti＇时刻接收到定位信号Si，在t(i+1)＇时刻接收到定位信号S(i+1)。因此，这两个信号的到达时间差TDOAi可以表示为：

TDOAi＝t(i+1)＇-ti＇ (1)

在图2中，TBBi表示定位基站BSi和BS(i+1)分别发射定位信号Si和S(i+1)的时间间隔，TBMi表示定位信号Si在路径Li中传播的传播时间，而TBM(i+1)表示定位信号S(i+1)在路径L(i+1)中传播的传播时间。根据TDOA(Time Difference of Arrival，到达时间差)定位算法，利用到达时间差TDOAi及时间间隔TBBi可计算得到传播时间差TBMi-TBM(i+1)，进而确定待定位装置MS到定位基站BSi和BS(i+1)的距离差，如下：

$\frac{Li-L(i+1)}{c}=TBMi-TBM(i+1)=TBBi-TDOAi---\left(2\right)$

其中c是定位信号在自由空间中的传播速度。

图3给出依据本发明一种实施例的定位系统300的示意图。如图3中所示，定位系统300示例性地包括定位基站BS1、BS2和BS3，有线线路LIN1和LIN2以及待定位装置MS。其中，有线线路LIN1连接在定位基站BS1和BS2之间；有线线路LIN2连接在定位基站BS2和BS3之间。在一个实施例中，有线线路LIN1～LIN2可以是光纤、同轴线、双绞线等等。在另一个实施例中，连接两个基站的有线线路之间可以为相同类型，也可以为不同类型。在一个实施例中，所述三个定位基站BS1、BS2和BS3可以是地理上固定的，而待定位装置MS是可移动的。在图3所示实施例中，定位基站BS1和BS2、待定位装置MS以及有线线路LIN1，定位基站BS2和BS3、待定位装置MS以及有线线路LIN2分别构成图1所示的准同步结构100，即和图1所示的定位基站BSi和BS(i+1)、待定位装置MS以及有线线路LINi相对应。它们以和图1所示准同步结构100类似的方式进行工作。因此，本领域技术人员应当理解，图3所示定位系统300可包括和引用图1所示实施例的内容，而不会违背本发明的精神。

在一个实施例中，图3所示定位系统300还可以包括有线线路LIN3，其连接在定位基站BS3和BS1之间。因此，定位基站BS3和BS1、待定位装置MS以及有线线路LIN3亦构成图1所示的准同步结构100。在定位基站BS3向可能存在待定位装置MS的定位区域发射第三定位信号S3的时刻t3，或t3时刻延迟一段已知时间后，定位基站BS3通过有线线路LIN3向定位基站BS1传输同步信号SYN3。定位基站BS1经同步信号SYN3触发，在t4时刻向可能存在待定位装置MS的定位区域发射第四定位信号S4(图中未示出)。如此，定位基站BS1、BS2和BS3依次形成一循环结构，可以开始新一轮的定位操作。这样，可通过将到达时间差或待定位装置MS的位置信息平均的方式，实现定位精度的提高。

定位基站BS1在t1时刻向可能存在待定位装置MS的定位区域发射第一定位信号S1。与此同时，或延迟一段已知时间后，定位基站BS1通过有线线路LIN1向定位基站BS2传输同步信号SYN1。定位基站BS2经同步信号SYN1触发，在t2时刻向可能存在待定位装置MS的定位区域发射第二定位信号S2。其中，时刻t2可以为同步信号SYN1触发定位基站BS2的触发时刻，或是触发时刻延迟一段已知时间后的某时刻。与此同时，或延迟一段已知时间后，定位基站BS2通过有线线路LIN2向定位基站BS3传输同步信号SYN2。定位基站BS3在t3时刻向待定位装置MS发射第三定位信号S3。其中，时刻t3可以为同步信号SYN2触发定位基站BS3的触发时刻，或是触发时刻延迟一段已知时间后的某时刻。在一个实施例中，所述的各个延迟时间可以全部相同、部分相同，也可以不同。在本发明的一个实施例中，同步信号SYN1也可以称作定位基站BS2的上游同步信号，同样的，同步信号SYN2也可以称作定位基站BS3的上游同步信号，进一步的，同步信号SYN3也可以称作定位基站BS1的上游同步信号。

图4给出依据本发明一种实施例的定位系统400的示意图。图4所示定位系统400和图3所示定位系统300具有相似的结构，示例性地包括定位基站BS1、BS2和BS3，还包括有线线路LIN1、LIN2以及待定位装置MS。为描述简便，对于图4所示定位系统400中与图3所示定位系统300相同的部分，此处不再重复，而仅对其不同的部分进行描述。如图4所示，和图3所示定位系统300不同，定位系统400中，有线线路LIN1的第一端连接定位基站BS1，第二端连接定位基站BS2；有线线路LIN2的第一端连接定位基站BS1，第二端连接定位基站BS3。定位基站BS1通过有线线路LIN1和LIN2向定位基站BS2和BS3传输同步信号SYN1。定位基站BS2和BS3经同步信号SYN1触发，在触发时刻或是触发时刻延迟一段已知时间后的某时刻分别向可能含有待定位装置MS的定位区域中发射第二定位信号S2及第三定位信号S3。这样，在图4所示实施例中，定位基站BS1和BS2、待定位装置MS以及有线线路LIN1，定位基站BS1和BS3、待定位装置MS以及有线线路LIN2分别构成图1所示的准同步结构100，即和图1所示的定位基站BSi和BS(i+1)、待定位装置MS以及有线线路LINi相对应。

本领域技术人员应当理解，图3和图4示例性地示出两种不同有线线路连接结构的定位系统，然而，依据本发明的定位系统并不局限于有线线路的连接方式，定位基站可以根据应用场景灵活互联，其要求是除初始定位基站BS1外每一个定位基站都能够接收到确知的某一定位基站传输的同步信号。本领域技术人员还应当理解，在图3或图4所示的实施例中，一个定位系统中的有线线路可以为相同类型，也可以为不同类型，例如，一段有线线路为光纤，另一段有线线路为同轴线。

依据图1、图3和图4所示实施例的描述，定位系统300或400可得到三个到达时间差TDOA1、TDOA2和TDOA3。其中，TDOA1是第二定位信号S2与第一定位信号S1到达待定位装置MS的到达时间差；TDOA2是第三定位信号S3与第二定位信号S2到达待定位装置MS的到达时间差；TDOA3是第三定位信号S3与第一定位信号S1到达待定位装置MS的到达时间差。设TBB1是第二定位信号S2与第一定位信号S1的发射时间间隔，TBB2是第三定位信号S3与第二定位信号S2的发射时间间隔，TBB3是第三定位信号S3与第一定位信号S1的发射时间间隔。待定位装置MS到定位基站BS1、BS2和BS3的距离分别为L1、L2和L3。由公式(2)可以得到三组距离差，如下所示：

L2-L1＝c×(TDOA1-TBB1) (3)

L3-L2＝c×(TDOA2-TBB2) (4)

L3-L1＝c×(TDOA3-TBB3) (5)

如图3中虚线所示，以发射这两个定位信号的定位基站的所在位置为焦点(在一个预设的系统中，定位基站的所在位置均已知)，以上述公式求得的距离差为到达两个焦点的距离差的常数，这样就得到了三组双曲线。这三组双曲线交于点MS和MS＇。依据现有技术可以剔除虚交点MS＇，从而获得待定位装置MS所在的位置。

由上述分析可知，根据本发明的技术方案，各个定位信号并非精确的同时发射，即各个定位信号之间并非传统意义上地进行同步。而是通过同一基站发射具有已知时间关系的定位信号和同步信号，且利用同步信号触发另一基站发射另一定位信号，使得所述两个定位信号之间的时间关系已知，实现两个信号之间的“准同步”，达到和传统同步方法相同的效果。在本发明中，一方面由于同一基站发射定位信号和同步信号的时间关系可以由系统本身容易地、精确地知道；另一方面，同步信号从一基站发射，经有线线路传播，再去触发另一基站发射定位信号的时间也是能够精确地计算得出。因此，依据本发明的实施例，能够实现信号高度地同步。而且，依据本发明实施例的各定位基站间采用有线线路传输同步信号，各定位基站无需包含精确的同步时钟和无线接收机，且同步信号不会受到空间遮挡、多径效应及干扰信号的影响，能够低成本的实现各定位基站间高精度同步。

图5给出依据本发明一个实施例的定位基站内部结构500的示意图。如图5所示，定位基站包括信号产生模块5_1及天线5_2。其中，信号产生模块5_1用于产生定位信号Si和提供至有线线路的同步信号SYN(i+1)；天线5_2耦接至信号产生模块5_1以接收并发射定位信号Si。

示例性地，信号产生模块5_1包含定位信号产生模块5_3及功分器或耦合器5_4。定位信号产生模块5_3接收上游同步信号SYNi，并经上游同步信号SYNi触发产生定位信号Si。在另一个实施例中，若此定位基站为初始定位基站，定位信号产生模块5_3也可以接收系统发送的定位指令信号即要求定位基站开始定位的请求信号以代替上游同步信号SYNi触发定位信号产生模块5_3。功分器或耦合器5_4耦接至定位信号产生模块5_3以接收定位信号Si，并将定位信号Si分成两路信号，一路经天线5_2发射至可能存在待定位装置的定位区域中，另一路作为同步信号SYN(i+1)经由下一路有线线路传输至另一个或多个定位基站。在另一个实施例中，若此定位基站为末尾定位基站，信号产生模块5_1也可不必包括功分器/耦合器以产生同步信号SYN(i+1)。在该实施例中，天线直接耦接至定位信号产生模块5_3以接收并发射定位信号Si。

由图5所示实施例可知，定位基站可发射相同的信号作为定位信号和同步信号，并可同时对定位信号和同步信号进行发射。

图6给出一种依据本发明一个实施例的定位基站内部结构600的示意图。如图6所示，信号产生模块6_1包含同步信号产生模块6_3和定位信号产生模块6_4。同步信号产生模块6_3和定位信号产生模块6_4均耦接至有线线路以接收上游同步信号SYNi，定位信号产生模块6_4在上游同步信号SYNi的触发下产生定位信号Si。同步信号产生模块6_3可以在上游同步信号SYNi或定位信号Si的触发下产生同步信号SYN(i+1)，定位信号产生模块6_4可以在同步信号SYNi或同步信号SYN(i+1)的触发下产生定位信号Si。在另一个实施例中，若此定位基站为初始定位基站，定位信号产生模块6_4和同步信号产生模块6_3也可以接收系统发送的指令信号以代替上游同步信号SYNi触发定位信号产生模块6_4和同步信号产生模块6_3，指令信号的功能与所述同步信号SYNi在本定位基站中的功能相同。定位信号产生模块6_4产生的定位信号Si经天线6_2发射至可能存在待定位装置的定位区域中。在另一个实施例中，若此定位基站为末尾定位基站，信号产生模块6_1也可不必包括同步信号产生模块6_3以用于产生同步信号SYN(i+1)。

图7给出依据本发明一个实施例的定位基站内部结构700的示意图。如图7所示，定位基站除了包括与图5或图6中相同的信号产生模块7_1和天线7_2外，还可以包括光电转换器7_5和/或电光转换器7_6，还可以包括延时器1和/或延时器2。为描述简便，图7所示实施例中与图5或图6中所示实施例相同的部分，此处不再累述，而仅对其不同之处进行描述。若同步信号SYNi是光信号，则定位基站700还包括光电转换器7_5，以把光信号SYNi转换成电信号然后再提供给信号产生模块7_1。若接收同步信号SYN(i+1)的有线线路所传播的信号为光信号，则定位基站700还包括电光转换器7_6，以把信号产生模块7_1产生的电同步信号转换成光同步信号SYN(i+1)后提供至有线线路。所述有线线路可以根据其中传输的同步信号的形式来选择，若所述有线线路传输的是电同步信号，则有线线路可以是同轴线、双绞线等，若所述有线线路传输的是光同步信号，有线线路可以是光纤等。进一步的，可以选择性的加入延时器1、延时器2或两者之一，用以将产生的同步信号SYN(i+1)或定位信号Si延迟一段预设的时间后再发射。

图8给出依据本发明一个实施例的待定位装置内部结构800的示意图。如图8所示，待定位装置800包括天线8_1及接收机8_2，其中天线8_1接收定位信号并提供给接收机8_2。接收机8_2对定位信号进行处理以获得定位信号到达待定位装置MS的时间信息，所述处理可能是滤波、放大或整形等处理，所述时间信息可以是定位信号的到达时刻或到达时间差。待定位装置还可以包括位置信息解算模块8_3、输入/输出模块8_4。定位开始前先通过输入/输出模块8_4向位置信息解算模块8_3导入定位基站的位置信息、定位基站发射定位信号的时间顺序和时间间隔，以及各定位信号携带信息的索引。接收机8_2把得到的时间信息提供给位置信息解算模块8_3。位置信息解算模块8_3结合定位基站的位置信息及发射信号的时间间隔通过TDOA定位算法解算自身位置信息，并将上述位置信息传入输入/输出模块8_4进行输出。

图9示出依据本发明一个实施例的定位方法900的流程图。定位方法包括如下步骤：

步骤9_1：定位基站BSi产生第一定位信号Si和第一同步信号SYNi，所述第一定位信号Si和第一同步信号SYNi具有已知的时间关系。

步骤9_2：定位基站BSi发射第一定位信号Si，并经有线线路LINi传播第一同步信号SYNi。

步骤9_3：定位基站BS(i+1)在第一同步信号SYNi的触发下产生发射第二定位信号S(i+1)。

步骤9_4：待定位装置MS记录第二定位信号S(i+1)与第一定位信号Si到达自身的时间并解算两者的到达时间差。

在一个实施例中，上述定位方法还包括定位基站BS(i+1)在第一同步信号SYNi的触发下产生第二同步信号SYN(i+1)，第二同步信号SYN(i+1)经有线线路LIN(i+1)传输至定位基站BS(i+2)。定位基站BS(i+2)经第二同步信号SYN(i+1)的触发产生第三定位信号S(i+2)。待定位装置MS记录第三定位信号S(i+2)、第二定位信号S(i+1)与第一定位信号Si到达自身的时间并解算两者的到达时间差。

图10示出依据本发明一种实施例的定位系统工作方法1000的流程图。定位系统中定位基站的个数为N(N≥3)，定位基站可以根据应用场景灵活互联，其要求是除初始定位基站BSi外每一个定位基站都能够接收到确知的某一定位基站传输的同步信号。定位系统还包括待定位装置MS。

步骤10_1：定位系统判断是否要对待定位装置MS进行定位，若是则进入步骤10_2，若不是则直接结束定位操作。

步骤10_2：选定某一定位基站BSi作为初始定位基站，定位基站BSi经指令信号或同步信号的触发后向可能存在待定位装置MS的定位区域中发射定位信号Si，与此同时，或延迟一段已知时间后，定位基站BSi通过有线线路向一个或多个定位基站传输同步信号SYNi，并进入步骤10_3。

步骤10_3：一个或多个定位基站经过由定位基站BSi传输的同步信号SYNi的触发后，在触发时刻或是触发时刻延迟一段已知时间后的某时刻向可能存在待定位装置MS的定位区域中发射定位信号，所述延迟的一段已知时间由系统预先计算，使待定位装置MS不同时接收到所述多个定位信号。并根据系统要求判断是否向未被触发的一个或多个定位基站发射同步信号，若需要，则所述一个或多个定位基站可与此同时，或延迟一段相同或不同的已知时间后，通过有线线路向未被同步信号触发的一个或多个定位基站传输同步信号，并进入步骤10_4。

步骤10_4：检测是否所有的定位基站都已发射定位信号，若是则转到步骤10_5，若不是则转到10_3继续执行。

步骤10_5：待定位装置MS记录接收到定位信号的相关信息，并根据系统要求判断是否解算自身位置信息。

步骤10_6：系统判断定位是否结束，若是则结束，若不是则转到步骤10_7继续执行。

步骤10_7：系统判断是否为初始定位基站自启动模式，若是则转到步骤10_8继续执行，若不是则转到步骤10_9继续执行。

步骤10_8：定位基站BSi间隔一段系统预设的已知时间后自启动，向可能存在待定位装置MS的定位区域中发射定位信号Si，与此同时，或延迟一段已知时间后，定位基站BSi通过有线线路向一个或多个定位基站传输同步信号SYNi，并进入步骤10_3。

步骤10_9：选定某一定位基站BSj向定位基站BSi发射同步信号SYNj，并进入步骤10_3。

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。

Claims (25)

1.一种定位装置，包括：

第一装置，发射第一定位信号并提供同步信号，其中，第一定位信号和同步信号具有已知的时间关系；

有线线路，具有第一端和第二端，其中，所述第一端从第一装置接收同步信号；

第二装置，从有线线路的第二端接收同步信号，并在同步信号的触发下发射第二定位信号；以及

第三装置，接收第二定位信号和第一定位信号；

其中，定位装置解算第二定位信号和第一定位信号到达第三装置的到达时间差以用于定位第三装置。

2.如权利要求1所述的定位装置，其中，有线线路为光纤、同轴线或双绞线。

3.如权利要求1所述的定位装置，其中，第一装置包括：

信号产生模块，产生第一定位信号和提供至有线线路的同步信号；以及

天线，耦接至信号产生模块以接收并发射第一定位信号。

4.如权利要求3所述的定位装置，其中，信号产生模块包括：

定位信号产生模块，在定位指令信号或上游同步信号的触发下产生第一定位信号；以及

功分器或耦合器，耦接至定位信号产生模块以接收第一定位信号，并将第一定位信号分成两路信号，一路信号提供至天线，另一路信号作为同步信号提供至有线线路。

5.如权利要求3所述的定位装置，其中，信号产生模块包括：

定位信号产生模块，在定位指令信号或上游同步信号的触发下产生第一定位信号以提供至天线；以及

同步信号产生模块，产生同步信号提供至有线线路。

6.如权利要求5所述的定位装置，其中，所述同步信号产生模块在定位指令信号或上游同步信号或第一定位信号触发下产生同步信号。

7.如权利要求6所述的定位装置，其中，所述第一装置还包括延时电路，所述延时电路将同步信号延迟一段预设的时间后提供至有线线路。

8.如权利要求6所述的定位装置，其中，当同步信号产生模块由上游同步信号触发且上游同步信号为光信号时，所述第一装置还包括光电转换模块，光电转换模块用于将上游同步信号由光信号转换为电信号以提供至同步信号产生模块。

9.如权利要求3所述的定位装置，其中，第一装置包括电光转换模块，电光转换模块耦接至信号产生模块以接收同步信号并将同步信号由电信号转换为光信号以提供至有线线路。

10.如权利要求1所述的定位装置，其中，第二装置包括：

信号产生模块，耦接至有线线路的第二端以接收同步信号，并在同步信号的触发下产生第二定位信号；以及

天线，耦接至信号产生模块以接收并发射第二定位信号。

11.如权利要求10所述的定位装置，其中，第二装置还提供第二同步信号。

12.如权利要求1所述的定位装置，其中，所述第三装置包括：

天线，用于接收第一定位信号和第二定位信号；以及

接收机，用于处理第二定位信号和第一定位信号；

其中，第三装置获得第二定位信号和第一定位信号到达第三装置的时间信息。

13.如权利要求12所述的定位装置，其中，所述第三装置还包括：

位置信息解算模块，根据第二定位信号和第一定位信号到达第三装置的到达时间差解算第三装置的位置信息；以及

输入输出模块，输出第三装置的位置信息。

14.一种定位方法，包括：

产生第一定位信号和第一同步信号，所述第一同步信号与所述第一定位信号之间具有已知的时间关系；

发射第一定位信号；

经第一有线线路传播第一同步信号；

在所述第一同步信号的触发下产生并发射第二定位信号；以及

记录第二定位信号与第一定位信号到达同一装置的时间信息并解算第二定位信号与第一定位信号之间的到达时间差。

15.如权利要求14所述的定位方法，还包括：

在第一同步信号的触发下产生第二同步信号；

在第二同步信号的触发下产生并发射第三定位信号；以及

记录第三定位信号、第二定位信号与第一定位信号到达同一装置的时间信息并解算任意两个定位信号之间的到达时间差以定位所述同一装置。

16.如权利要求14所述的定位方法，其中，第一定位信号与第一同步信号相同。

17.如权利要求14所述的定位方法，其中，第一同步信号在第一定位信号、定位指令信号或上游同步信号的触发下产生。

18.如权利要求14所述的定位方法，其中，所述第一同步信号为光信号，所述定位方法还包括将光信号转换为电信号以触发产生第二定位信号。

19.如权利要求14所述的定位方法，其中，当有线线路为光纤时，所述第一同步信号为光信号以经光纤传播。

20.一种用于实现信号准同步的装置，包括：

有线线路，具有第一端和第二端，所述有线线路被配置成：

在第一端处接收第一装置发射的同步信号，其中，所述同步信号与第一装置发射的第一定位信号之间具有已知的时间关系；

在第二端处将同步信号传送给第二装置以触发第二装置发射第二定位信号；以及

所述准同步装置确定第二定位信号与第一定位信号的发射时间差以实现第二定位信号与第一定位信号的准同步。

21.如权利要求20所述的用于实现信号准同步的装置，其中，所述有线线路为光纤、同轴线或双绞线。

22.一种定位装置，包括：

第一装置，发射第一定位信号和提供第一同步信号，其中，第一定位信号和第一同步信号具有已知的时间关系；

第一有线线路，具有第一端和第二端，其中，所述第一端从第一装置接收第一同步信号；

第二装置，从第一有线线路的第二端接收第一同步信号，并在第一同步信号的触发下发射第二定位信号和提供第二同步信号，其中，第二定位信号和第二同步信号具有已知的时间关系；

第二有线线路，具有第一端和第二端，其中，所述第一端从第二装置接收第二同步信号；

第四装置，从第二有线线路的第二端接收第二同步信号，并在第二同步信号的触发下发射第四定位信号；以及

第三装置，接收第四定位信号、第二定位信号和第一定位信号；

其中，定位装置根据第四定位信号、第二定位信号和第一定位信号到达第三装置的时间关系来定位第三装置。

23.如权利要求22所述的定位装置，其中，第四装置还发射第四同步信号，第四同步信号与第四定位信号具有已知的时间关系，定位装置还包括第三有线线路，具有第一端和第二端，其中，所述第一端从第四装置接收第四同步信号，第二端耦接至第一装置以提供第四同步信号，触发第一装置产生第四定位信号。

24.一种定位装置，包括：

第一装置，发射第一定位信号和第一同步信号和第二同步信号，其中，第一定位信号与第一同步信号和第二同步信号之间具有已知的时间关系；

第一有线线路，具有第一端和第二端，其中，所述第一端从第一装置接收第一同步信号；

第二装置，从第一有线线路的第二端接收第一同步信号，并在第一同步信号的触发下发射第二定位信号；

第二有线线路，具有第一端和第二端，其中，所述第一端从第一装置接收第二同步信号；

第四装置，从第二有线线路的第二端接收第二同步信号，并在第二同步信号的触发下发射第四定位信号；以及

第三装置，接收第四定位信号、第二定位信号和第一定位信号；

其中，定位装置根据第四定位信号、第二定位信号和第一定位信号到达第三装置的时间关系来定位第三装置。

25.如权利要求24所述的定位装置，其中，第一同步信号和第二同步信号为相同信号。