用于多区域定位的基站、定位系统及定位方法技术领域
本公开属于无线通信领域，涉及到无线通信定位，尤其是用于多个区
域的无线通信定位。
背景技术
目前在室内定位领域已不局限于无遮挡的单区域定位，用于多区域定
位的定位基站、定位系统及方法也成为本领域技术人员研究的方向。现有
技术的多区域定位系统中，各区域内的基站各自独立，如需对整个区域进
行二维定位，则需要每个区域内至少包含三个独立的基站。整个区域所需
的独立基站个数极为庞大，至使定位系统的成本激增，给多区域定位的普
及和推广带来阻碍。
现有的定位基站常包括单根天线及机身，所述机身中多包含检测及处
理定位信号的射频放大器、模数转换器等，基站中机身的成本占据了基站
成本的绝大部分，远大于基站中的天线。因而，若能使用较少的机身数目
在不影响定位效果的前提下实现多区域定位，则会使得整个定位系统的成
本大大降低。
本发明就公开了一种低成本的用于多区域定位的基站、定位系统及定
位方法。
发明内容
依据本发明的一个方面，提出了一种用于多区域定位的基站。多区域
至少包括第一区域和第二区域。基站包括第一天线、第二天线和机身。第
一天线位于第一区域内，用于接收位于第一区域内的第一装置发出的第一
信号。第二天线位于第二区域内，用于接收位于第二区域内的第二装置发
出的第二信号。机身位于第一区域内，电连接至第一天线和第二天线以分
别用于对接收到的第一信号或第二信号进行处理从而用于定位第一装置或
第二装置。
依据本发明的另一个方面，提出了一种用于实现多个区域定位的定位
系统。多个区域至少包括第一区域和第二区域。定位系统包括位于第一区
域中的三根天线，所述三根天线用于接收位于第一区域内的第一装置发出
的第一信号；位于第二区域中的三根天线，所述三根天线用于接收位于第
二区域内的第二装置发出的第二信号；与第一区域中的三根天线分别对应
相电连接的基站机身，对接收到的第一信号进行处理以定位第一装置；与
第二区域中的三根天线分别对应相电连接的基站机身，对接收到的第二信
号进行处理以定位第二装置。其中，与第一区域中的三根天线分别对应相
电连接的基站机身和与第二区域中的三根天线分别对应相电连接的基站机
身中至少有一个为共用的公共基站机身。
依据本发明的又一个方面，提出了一种用于多区域定位的定位方法。
多区域包括第一区域和第二区域。定位方法包括：a.通过位于第一区域的
第一天线、第二天线和第三天线接收位于第一区域内的第一装置发出的第
一信号，其中，第一天线、第二天线和第三天线分别属于不同的基站；b.
通过位于第二区域的第四天线、第五天线和第六天线接收位于第二区域内
的第二装置发出的第二信号，其中，第四天线、第五天线和第六天线分别
属于不同的基站，且第一天线和第四天线属于同一公共基站；c.利用第一
天线、第二天线和第三天线接收到第一信号来解算第一装置的位置，或者
利用第四天线、第五天线和第六天线接收到第二信号来解算第二装置的位
置。
附图说明
图1给出依据本发明一个实施例的基站结构100的示意图；
图2给出依据本发明一个实施例的用于实现多个区域定位的定位系统
200的示意图；
图3给出依据本发明一个实施例的另一种用于实现多个区域定位的定
位系统300的示意图；
图4给出依据本发明一个实施例的另一种用于实现多个区域定位的定
位系统400的示意图；
图5给出依据本发明一个实施例的用于实现多个区域定位的定位方法
500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。
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。
图1给出依据本发明一个实施例的基站结构100的示意图。该基站结
构100用于定位多个区域中的待定位装置。图1所示实施例示出两个待定
位区域A和B，且待定位区域A和B由信号遮挡物1-1隔离。信号遮挡物
1-1为无线信号无法穿过或信号穿过时有较大衰减的物体，如墙体、玻璃
等。在其它实施例中，待定位区域并不局限于两个，可以为多于两个的任
意数目。区域A和B中可以各有一个或多个待定位装置，下面以区域A
包括一个待定位装置即第一装置MS1，区域B包括一个待定位装置即第
二装置MS2为例，讲述基站100的结构及工作原理。
参照图1，基站100包括机身1-2、连接装置1-3和第一天线ANT1以
及第二天线ANT2。在图1所示实施例中，基站包括两根天线，然而，本
领域技术人员应当理解，在其它实施例中，基站可以包括多于两根的多根
天线，这依据基站用于定位的相邻区域数目而定。例如，在用于定位四个
相邻区域的时候，基站可以包括四根天线，每根天线分别位于一个待定位
区域中。继续参照图1，所述连接装置1-3具有第一端子和第二端子，第
一端子连接至第二天线ANT2，第二端子连接至机身1-2。其中，连接装
置1-3为可以传输信号的物体，如连接线等，所述连接线可以为同轴线或
双绞线等。第一天线ANT1与机身1-2均位于区域A中，且相互连接；第
二天线ANT2位于区域B中，通过穿过信号遮挡物1-1的连接装置1-3连
接至机身1-2。本领域技术人员应当理解，在本文上下文中，“连接”可以
包括直接连接，也可以包括间接连接，即通过其它中介物体连接；“连接”
可以包括机械连接或者电连接。
在工作时，第一装置MS1用于发射第一信号S1，第二装置MS2用于
发射第二信号S2。所述第一信号S1和第二信号S2均为无线信号，且不
能穿过障碍物1-1进入另一区域或进入另一区域会有较大衰减。在本文中，
无线信号可以是超宽带信号(UWB，ultrawideband)、脉冲信号或连续波
信号等。所述第一天线ANT1位于区域A用于接收第一装置MS1发射的
第一信号S1，所述第二天线ANT2位于区域B用于接收第二装置MS2发
射的第二信号S2。
所述机身1-2位于待定位区域A中，电连接至第一天线ANT1和第
二天线ANT2以分别用于对接收到的第一信号S1或第二信号S2进行处理，
从而定位第一装置MS1或第二装置MS2。具体地，所述机身1-2包括与
第一天线ANT1和第二天线ANT2相连接的合路器1-4，以及顺序连接的
射频放大器1-5和模数转换器1-6。所述合路器1-4具有第一输入端、第二
输入端和输出端，第一天线ANT1和第二天线ANT2将接收到的无线信号
传入合路器1-4的第一输入端和第二输入端，由合路器1-4进行合成并在
输出端输出合成信号。射频放大器1-5连接至合路器1-4的输出端以接收
合成信号，并对合成信号进行放大以获得射频放大信号。模数转换器1-6
连接至射频放大器1-5的输出端以接收射频放大信号，并把射频放大信号
从模拟信号转换成数字信号输出至下游位置信息解算装置进行处理，从而
解算获得待定位装置的位置信息。本领域技术人员应该理解，所述机身包
含的各模块可以置于一个封装中，其中的部分或全部模块也可以分别独立
于封装外，只需满足对应连接关系即可。
图2给出依据本发明一个实施例的用于实现多个区域定位的定位系统
200的示意图。图2所示实施例将以两个待定位区域为例，代表性地对定
位系统200的结构及工作原理进行说明。所述两个待定位区域分别为第一
区域和第二区域，第一区域和第二区域之间由信号遮挡物2-1相隔。本领
域技术人员应当理解，在其它实施例中，所述多区域可以包括两个以上的
待定位区域。例如，在图2实施例所示的第一区域和第二区域的基础上，
其它待定位区域可由第一区域和第二区域的任意边界(如图2中虚线所示)
延伸出去而形成。此时，任意两个待定位区域之间都由信号遮挡物相隔离。
进一步地，图2所示实施例以第一区域和第二区域中各包括一个待定位装
置为例，对定位系统200的结构及工作原理进行说明。如图2所示，待定
位装置MS1位于第一区域，发射定位信号S1；待定位装置MS2位于第二
区域，发射定位信号S2。
所述定位系统200包括位于第一区域的三根天线ANT1、ANT2和
ANT3；位于第二区域的三根天线ANT4、ANT5和ANT6。其中，天线
ANT1、ANT2和ANT3接收待定位装置MS1发射的定位信号S1；天线
ANT4、ANT5和ANT6接收待定位装置MS2发射的定位信号S2。
所述定位系统200还包括与天线ANT1、ANT2和ANT3分别对应相
连接的基站机身，它们对接收到的第一信号S1进行处理以定位第一装置
MS1；与天线ANT4、ANT5和ANT6分别对应相连接的基站机身，它们
对接收到的第二信号S2进行处理以定位第二装置MS2。各基站机身接收
到定位信号后，将时间信息传入下游的位置信解算装置，位置信息解算装
置根据接收到的信息对待定位装置的位置信息进行解算。在图2所示实施
例中，与天线ANT1、ANT2和ANT3分别对应相连接的基站机身依次为
机身IBS1、IBS2和CBS1；与天线ANT4、ANT5和ANT6分别对应相连
接的基站机身依次为机身CBS1、CBS2、CBS3。其中，机身IBS1和IBS2
为独立基站机身，即该机身仅连接至一根天线，例如，机身IBS1仅连接
至天线ANT1，机身IBS2仅连接至天线ANT2。另外，机身CBS1为天线
ANT1和天线ANT4所共用的公共基站机身，即该公共基站机身位于某一
待定位区域中，但至少连接至用信号遮挡物相隔离的、分别位于不同待定
位区域中的两根天线。例如，机身CBS1连接至由信号遮挡物2-1相隔离
的、分别位于第一区域和第二区域中的天线ANT1和天线ANT4。机身
CBS2和CBS3亦为公共基站机身。
本领域技术人员应当理解，在其它实施例中，独立基站或公共基站的
选择可以根据应用灵活选择，只要保证存在一个公共基站机身，其连接至
分别位于两个待定位区域中的两根天线即可，即与第一区域中的三根天线
分别对应相电连接的基站机身中和与第二区域中的三根天线分别对应相电
连接的基站机身中至少有一个为共用的公共基站机身。例如，图2所示实
施例中的公共基站机身CBS2和CBS3可以替换为独立基站机身，其分别
连接至位于第二区域中的两根天线。又例如，图2所示实施例中的独立基
站机身IBS1和IBS2可以替换为公共基站机身，其各自连接至位于不同待
定位区域中的两根天线。
工作时，待定位装置MS1发射的定位信号S1会被独立基站IBS1连
接的天线ANT1、独立基站IBS2连接的天线ANT2和公共基站CBS1的第
一天线ANT3接收到；待定位装置MS2发射的定位信号S2会被公共基站
CBS1的第二天线ANT4、公共基站CBS2的第一天线ANT5和公共基站
CBS3的第二天线ANT6接收到。机身IBS1、IBS2和CBS1将接收到的第
一信号S1进行处理，然后传输给下游的位置信息解算装置以解算出第一
装置MS1的位置信息。同样，机身CBS1、CBS2和CBS3将接收到的第
二信号S2进行处理，然后传输给下游的位置信息解算装置以解算出第二
装置MS2的位置信息。采用这种结构，在整个定位系统中，基站的总个
数就会大大减少，在区域数目较大时可以比原来近似减少一半，且在降低
成本的同时达到了相同的定位效果。
另外，本领域技术人员应当理解，在其它实施例中，所述多个基站的
位置分布或者所需个数可以根据应用灵活选择。图3给出依据本发明一个
实施例的另一种用于实现多个区域定位的定位系统300的示意图。其与图
2所示实施例中的定位系统的不同之处在于，第一区域中还包括了除公共
基站CBS1以外的另一公共基站机身CBS2，其连接至由信号遮挡物3-1
相隔离的、分别位于第一区域和第二区域中的天线ANT3和天线ANT5。
与图2所示实施例相类似，图3所式定位系统300包括位于第一区域
的三根天线ANT1、ANT2和ANT3；位于第二区域的三根天线ANT4、
ANT5和ANT6。其中，天线ANT1、ANT2和ANT3接收待定位装置
MS1发射的定位信号S1；天线ANT4、ANT5和ANT6接收待定位装置
MS2发射的定位信号S2。在图3所示实施例中，与天线ANT1、ANT2和
ANT3分别对应相连接的基站机身依次为机身IBS1、CBS1和CBS2；与
天线ANT4、ANT5和ANT6分别对应相连接的基站机身依次为机身CBS1、
CBS2、CBS3。
本领域技术人员应当理解，在其它实施例中，图3所示实施例中的公
共基站机身CBS3可以替换为独立基站机身。又例如，图3所示实施例中
的独立基站机身IBS1可以替换为公共基站机身，其连接至位于不同待定
位区域中的两根天线。
图4给出依据本发明一个实施例的另一种用于实现多个区域定位的
定位系统400的示意图。图4所示实施例将以四个待定位区域为例。所述
四个待定位区域分别为由信号遮挡物相隔的第一区域、第二区域、第三区
域和第四区域。本领域技术人员应当理解，在其它实施例中，所述多区域
可以包括四个以上的待定位区域。其它待定位区域可由第一区域、第二区
域、第三区域和第四区域的任意边界(如图4中虚线所示)延伸出去而形
成。进一步地，图4所示实施例以各区域中均包括一个待定位装置为例，
待定位装置MS1位于第一区域，发射定位信号S1；待定位装置MS2位于
第二区域，发射定位信号S2；待定位装置MS3位于第三区域，发射定位
信号S3；待定位装置MS4位于第四区域，发射定位信号S4。
所述定位系统400包括位于第一区域的三根天线ANT1、ANT2和
ANT3；位于第二区域的三根天线ANT4、ANT5和ANT6；位于第三区域
的三根天线ANT7、ANT8和ANT9；位于第四区域的三根天线ANT10、
ANT11和ANT12。其中，天线ANT1、ANT2和ANT3接收待定位装置
MS1发射的定位信号S1；天线ANT4、ANT5和ANT6接收待定位装置
MS2发射的定位信号S2；天线ANT7、ANT8和ANT9接收待定位装置
MS3发射的定位信号S3；天线ANT10、ANT11和ANT12接收待定位装
置MS4发射的定位信号S4。
所述定位系统400还包括与天线ANT1、ANT2和ANT3分别对应相
连接的基站机身，它们对接收到的第一信号S1进行处理以定位第一装置
MS1；与天线ANT4、ANT5和ANT6分别对应相连接的基站机身，它们
对接收到的第二信号S2进行处理以定位第二装置MS2；与天线ANT7、
ANT8和ANT9分别对应相连接的基站机身，它们对接收到的第三信号S3
进行处理以定位第三装置MS3；与天线ANT10、ANT11和ANT12分别对
应相连接的基站机身，它们对接收到的第四信号S4进行处理以定位第四
装置MS4。各基站机身接收到定位信号后，将时间信息传入下游的位置信
息解算装置，位置信息解算装置根据接收到的信息对待定位装置的位置信
息进行解算。在图4所示实施例中，与天线ANT1、ANT2和ANT3分别
对应相连接的基站机身依次为机身IBS1、CBS1和CBS2；与天线ANT4、
ANT5和ANT6分别对应相连接的基站机身依次为机身CBS2、IBS2、
CBS3；与天线ANT7、ANT8和ANT9分别对应相连接的基站机身依次为
机身CBS1、IBS3和CBS2；与天线ANT10、ANT11和ANT12分别对应
相连接的基站机身依次为机身CBS2、CBS3、IBS4。其中，机身IBS1、
IBS2、IBS3和IBS4为独立基站机身，即该机身仅连接至一根天线，例如，
机身IBS1仅连接至天线ANT1，机身IBS2仅连接至天线ANT5，机身
IBS3仅连接至天线ANT8，机身IBS4仅连接至天线ANT12。另外，机身
CBS1为天线ANT2和天线ANT7所共用的公共基站机身；机身CBS2为
天线ANT3、天线ANT4、天线ANT9和天线ANT10所共用的公共基站机
身；机身CBS3为天线ANT6和天线ANT11所共用的公共基站机身。各
公共基站机身位于某一待定位区域中，但至少连接至用信号遮挡物相隔离
的、分别位于不同待定位区域中的两根或多跟天线。
图4实施例所示的定位系统400的工作模式与图2实施例所示的定位
系统200相同，此处不做重复描述。
图5给出依据本发明一个实施例的用于实现多个区域定位的定位方法
500的流程图。所述多个区域至少包括第一区域和第二区域。定位方法
500包括步骤5-1～5-4。
步骤5-1：通过位于第一区域的第一天线、第二天线和第三天线接收
位于第一区域内的第一装置发出的第一信号。其中，第一天线、第二天线
和第三天线分别属于不同的基站；
步骤5-2：通过位于第二区域的第四天线、第五天线和第六天线接收
位于第二区域内的第二装置发出的第二信号。其中，第四天线、第五天线
和第六天线分别属于不同的基站，且第一天线和第四天线属于同一公共基
站；
步骤5-3：利用第一天线、第二天线和第三天线接收到第一信号来解
算第一装置的位置，或者利用第四天线、第五天线和第六天线接收到第二
信号来解算第二装置的位置。
步骤5-4：由于定位系统的布站方式使得位置信息解算装置能够根据
某一时段有哪几个基站收到了定位信号，来判断发射时段为对应时段的待
定位装置所在区域。例如图2所示的实施例中，若某一时段中公共基站
CBS1、公共基站CBS2、公共基站CBS3接收到了定位信号，而这个时段
对应的发射时段属于待定位装置MS2，则待定位装置MS2必定位于第二
区域。进而判断出定位信号传入基站的天线路径，即定位信号经由公共基
站CBS1的第二天线ANT4、公共基站CBS2的第一天线ANT5和公共基
站CBS3的第二天线ANT6传入各基站，从而位置信息解算装置根据对应
天线的位置及延迟时间解算待定位装置的位置信息。
各基站通过天线接收特定区域的定位信号，此处要说明的是，同一基
站的多根天线位于不同区域，所有区域的待定位装置不会同时发射定位信
号，且定位信号不能跨区域传播，因此同一基站的多根天线不会同时接收
到定位信号。各基站利用经由自身某一天线接收到的定位信号解算到达时
刻，并传入位置信息解算装置。
在一个实施例中，定位方法500采用基于到达时间差TDOA(Time
DifferenceofArrival)的双曲定位法。即根据待定位装置发射的定位信号被
基站接收到的时间差以及基站所在位置解算待定位装置的位置。在这样的
实施例中，定位方法500还包括预先录入的各天线的位置信息。
在一个实施例中，由于公共基站含有多根天线，其中某些天线与公共
基站机身并非位于同一待定位区域，而是位于其它待定位区域中，通过连
接装置连接至公共基站机身。因此，解算待定位装置位置所用的位置，应
为接收到此定位信号的相应天线的位置。因此，定位方法500还包括判断
出定位信号是经由哪根天线传入该基站机身的，或者说判断公共基站机身
接收到的信号是第一信号还是第二信号。在一个实施例中，判断方法包括
根据某一时段内能够接收到定位信号的各基站的所在位置，来判断待定位
装置所在区域，从而可以得出定位信号是经由哪根天线传入基站的。
在一个实施例中，定位方法500还包括为第一信号和第二信号添加身
份信息，通过身份识别来判断公共基站接收到的信号是第一信号还是第二
信号。
在一个实施例中，第一区域和第二区域间具有信号遮挡物，公共基站
包括连接装置以及位于第一区域中的机身，定位方法500还包括将第四天
线通过连接装置连接至机身。在该实施例中，由于天线与机身间由连接装
置相连接，即天线接收到定位信号后，定位信号还需延迟一段时间才可以
被机身检测到，且不同的天线对应不同的延迟时间，因此定位方法500还
包括根据连接装置的性质预先录入定位信号从天线到机身的延迟时间。
在一个实施例中，定位方法500还包括使各待定位装置按照系统分配
的时段发射定位信号。
在一个实施例中，定位方法500还包括给各待定位装置分配发射定位
信号的时间段，使各待定位装置不会同时发射定位信号。
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。