CN104394587A - 基于无线动态自组织网络的群组测距方法 - Google Patents

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孙松斌
李永翔
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No 8357 Research Institute of Third Academy of CASIC
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Abstract

本发明属于无线电测距技术领域，具体涉及一种基于无线动态自组织网络的群组测距方法，其利用无线电波实现同时测量无线自组织网络中一个成员与其他多个成员之间距离的方法。本发明采用往返测距保证测距精度，但是优化应答流程，在一成员发送消息后，网络中的其他成员在收到后同时应答；同时增加接收机的接收通道，以保证测距发起成员能够同时接收到其他网络成员的测距消息。与现有技术相比较，本发明具备如下有益效果：本方案一次可接收多个反馈，从而可以同时测量一个成员端机与多个成员端机之间的距离，由此优于基于时分的往返校时测距方法；本方案可以采用即时应答的方式，因此明显优于基于网络时钟同步的测距方法，可以即时测距。

Description

基于无线动态自组织网络的群组测距方法
技术领域
本发明属于无线电测距技术领域，具体涉及一种基于无线动态自组织网络的群组测距方法，其利用无线电波实现同时测量无线自组织网络中一个成员与其他多个成员之间距离的方法。
背景技术
在无线动态自组织网络领域，在尽量短的时间内利用尽量少的网络资源测量一个成员与群组中其他成员之间的距离是一项重要的实际应用需求，而解决这一问题的关键是设计出高效的无线网络群组测距方法。
在无线网络实现成员之间测距的常用方法有两种：基于网络时钟同步的测距方法和基于时分的往返校时测距方法。
基于网络时钟同步的测距方法是在所有网络时钟同步的基础上进行无线测距。其步骤如下：
首先，在无线自组织网络中指定一个网络时间基准NTR。
其次，其他网络成员与NTR交换往返计时消息RTT来完成同步过程。图1显示了RTT过程。首先询问成员在属于它的时隙向NTR发送一条“RTT询问”消息RTT-I，NTR测出这条消息的到达时间TOAI并在下一个相邻的时隙发出一条“RTT响应”消息RTT-R，将TOAI的值发回给询问终端。询问终端根据收到的TOAI的值并且根据自测的“RTT响应”消息的到达时间TOAR值，计算得到它的时钟校正值。
再次，分配无线时隙，每个网络成员在固定的时隙发射无线电波。
最后，其他成员测量接收到的无线电波的时间，这个时间减去时隙开始的时间在乘以光速就得到测距值。
基于网络时钟同步的测距方法的优点是在实现网络时钟同步之后就可以在一个时隙实现一个成员与其他网络成员之间距离的测量，缺点是网络时钟同步精度直接影响测距精度，由于时钟同步精度不高，所以测距精度较差。
基于时分的往返校时测距方法是一种用时间换精度的方法，其实现步骤如下：
首先，成员1向成员2发送无线消息，乘员收到后应答。
其次，成员1计算从发送到接受的时间除以2，再乘以光速就是成员1与成员2之间的距离。
再次，成员1重复前两步测量与其他成员之间的距离。
最后，其他成员重复成员1的步骤，测量与网络成员之间的距离。
基于时分的往返校时测距方法的优点是往返测距是基于自身的时钟基准，所以测距精度较高，缺点是一个往返只能测量两个成员之间的距离，要实现群组测距，需要浪费大量的网络时隙。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：由于现有技术中基于网络时钟同步的测距方法群组测距时间短但测距精度差，基于时分的往返校时测距方法测距精度较高但群组测距时间长，由此如何提供一种测距时间短、测距精度较高并且可同时测多个网络成员之间距离的无线群组测距方法。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于无线动态自组织网络的群组测距方法，所述方法基于无线动态自组织网络来实施，所述无线动态自组织网络包括N个成员端机；每个成员端机均设有N-1个收发端口；
该群组测距方法包括如下步骤：
步骤S1：假设成员端机1通过N-1个收发端口向无线动态自组织网络内的其余N-1个成员端机一一对应发送N-1个无线测距消息，并同时开始计时；该无线测距消息中包含作为接收方的成员端机标识码；
步骤S2：该无线动态自组织网络内其余成员端机2至成员端机N接收到测距消息后，立刻进行应答；应答信息中包括该接收方成员端机自身的标识码；
步骤S3：成员端机1通过其自身设有的N-1个收发端口接收应答信息；将所收到的N-1个应答信息中所包含的成员端机标识码与步骤S1发送的无线测距消息中的成员端机标识码进行比对；
从而记录同一个成员端机标识码对应的成员端机返发来的应答消息的到达时间，分别记为t2,t3…ti…tN；
步骤S4：根据到达时间计算距离，第i个成员端机与成员端机1之间的距离为：
Di＝0.5×ti×C
式中：Di为第i个成员与成员1之间的距离，C为光速。
(三)有益效果
本发明通过对接收机的改造和应答流程的优化设置，实现了短时高精度群组测距。该方案测距的核心思想是：
A：采用往返测距保证测距精度，但是优化应答流程，在一成员发送消息后，网络中的其他成员在收到后同时应答。
B：增加接收机的接收通道，以保证测距发起成员能够同时接收到其他网络成员的测距消息。
与现有技术相比较，本发明具备如下有益效果：
本方案一次可接收多个反馈，从而可以同时测量一个成员端机与多个成员端机之间的距离，由此优于基于时分的往返校时测距方法；本方案可以采用即时应答的方式，因此明显优于基于网络时钟同步的测距方法，可以即时测距。
附图说明
图1为现有技术的原理示意图。
图2为本发明技术方案的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决现有技术的问题，本发明提供一种基于无线动态自组织网络的群组测距方法，所述方法基于无线动态自组织网络来实施，所述无线动态自组织网络包括N个成员端机；每个成员端机均设有N-1个收发端口，这里，本方案一次可接收多个反馈，从而可以同时测量一个成员端机与多个成员端机之间的距离，由此优于基于时分的往返校时测距方法；
如图2所示，该群组测距方法包括如下步骤：
步骤S1：假设成员端机1通过N-1个收发端口向无线动态自组织网络内的其余N-1个成员端机一一对应发送N-1个无线测距消息，并同时开始计时；该无线测距消息中包含作为接收方的成员端机标识码；
步骤S2：该无线动态自组织网络内其余成员端机2至成员端机N接收到测距消息后，立刻进行应答；应答信息中包括该接收方成员端机自身的标识码；这里，本方案可以采用即时应答的方式，因此明显优于基于网络时钟同步的测距方法，可以即时测距；
步骤S3：成员端机1通过其自身设有的N-1个收发端口接收应答信息；将所收到的N-1个应答信息中所包含的成员端机标识码与步骤S1发送的无线测距消息中的成员端机标识码进行比对；
从而记录同一个成员端机标识码对应的成员端机返发来的应答消息的到达时间，分别记为t2,t3…ti…tN；
步骤S4：根据到达时间计算距离，第i个成员端机与成员端机1之间的距离为：
Di＝0.5×ti×C
式中：Di为第i个成员与成员1之间的距离，C为光速。
当测试对象改为除成员端机1以外的成员端机与其余成员端机之间的距离时，可以依照上述工作步骤重复实施，在此不再赘述。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于无线动态自组织网络的群组测距方法，其特征在于，所述方法基于无线动态自组织网络来实施，所述无线动态自组织网络包括N个成员端机；每个成员端机均设有N-1个收发端口；
该群组测距方法包括如下步骤：
步骤S1：假设成员端机1通过N-1个收发端口向无线动态自组织网络内的其余N-1个成员端机一一对应发送N-1个无线测距消息，并同时开始计时；该无线测距消息中包含作为接收方的成员端机标识码；
步骤S2：该无线动态自组织网络内其余成员端机2至成员端机N接收到测距消息后，立刻进行应答；应答信息中包括该接收方成员端机自身的标识码；
步骤S3：成员端机1通过其自身设有的N-1个收发端口接收应答信息；将所收到的N-1个应答信息中所包含的成员端机标识码与步骤S1发送的无线测距消息中的成员端机标识码进行比对；
从而记录同一个成员端机标识码对应的成员端机返发来的应答消息的到达时间，分别记为t2,t3…ti…tN；
步骤S4：根据到达时间计算距离，第i个成员端机与成员端机1之间的距离为：
Di＝0.5×ti×C
式中：Di为第i个成员与成员1之间的距离，C为光速。
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