节点测距方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及无线电测距技术领域，尤其涉及一种节点测距方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

自组网是一种移动通信和计算机网络相结合的网络，网络的信息交换采用计算机网络中的分组交换机制，自组网中每个终端都兼有路由器和主机两种功能。作为主机，终端需要运行各种面向用户的应用程序；作为路由器，终端需要运行相应的路由协议，根据路由策略和路由表完成数据分组的转发和路由维护工作。针对日益复杂市场需求，自组网的功能也开始增加，无线电测距就是一种新功能方案，配合测角功能就可以定位出各设备的相对位置。

在现有技术中，实现了无线通信设备的两节点测距，但并没有合适的方案，能够完成组网多节点间的测距功能。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种节点测距方法、装置、设备及存储介质，旨在解决现有技术无法实现组网多节点间测距功能的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种节点测距方法，所述方法包括以下步骤：

向组网中的待测节点发送测试信号，并接收所述待测节点根据所述测试信号反馈的返回信号；

获取接收到所述返回信号的实际接收时刻；

根据所述返回信号的实际接收时刻和理论接收时刻确定与所述待测节点的距离信息。

可选地，所述根据所述返回信号的实际接收时刻和理论接收时刻确定与所述待测节点的距离信息的步骤，包括：

获取时隙表中的发送时刻、延迟时间信息，得出所述返回信号的理论接收时刻；

通过所述返回信号的实际接收时刻和理论接收时刻的差值，得到信号往返时间；

根据所述信号往返时间，得出往返距离；

根据所述往返距离，确定与所述待测节点的距离信息。

可选地，所述根据所述返回信号的实际接收时刻和理论接收时刻确定与所述待测节点的距离信息的步骤之后，所述方法还包括：

将所述返回信号的实际接收时刻发送给所述待测节点，以使所述待测节点结合发送所述返回信号的时刻信息得到所述距离信息。

可选地，所述向组网中的待测节点发送测试信号，并接收所述待测节点根据所述测试信息反馈的返回信号的步骤，包括：

向组网中的待测节点发送测试信号，以使所述待测节点根据所述测试信息反馈返回信号并接收其他所述待测节点的返回信号，确定与其他所述待测节点的距离信息；

接收所述待测节点根据所述测试信息反馈的返回信号。

可选地，所述根据所述返回信号的实际接收时刻和理论接收时刻确定与所述待测节点的距离信息的步骤之后，所述方法还包括：

获取上一帧获得的最终距离信息；

根据所述距离信息与所述上一帧获得的最终距离信息，确定最终距离信息。

可选地，所述根据所述返回信号的实际接收时刻和理论接收时刻确定与所述待测节点的距离信息的步骤之后，所述方法还包括：

判断是否符合上报条件；

若是，则将所述距离信息发送给上位机。

可选地，所述若是，则将所述距离信息发送给上位机的步骤之后，所述方法还包括：

接收所述待测节点的返回信号；

获取接收到所述返回信号的实际接收时刻；

根据所述返回信号的实际接收时刻和理论接收时刻确定与所述待测节点的距离信息；

重复上述步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种节点测距装置，所述节点测距装置包括：

信号发送模块，用于向组网中的待测节点发送测试信号，并接收所述待测节点根据所述测试信息反馈的返回信号；

时刻获取模块，用于获取接收到所述返回信号的实际接收时刻；

距离确定模块，用于根据所述返回信号的实际接收时刻和理论接收时刻确定与所述待测节点的距离信息。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种节点测距设备，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的节点测距程序，所述节点测距程序配置为实现如上文所述的节点测距方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有节点测距程序，所述节点测距程序被处理器执行时实现如上文所述的节点测距方法的步骤。

本发明通过向组网中的待测节点发送测试信号，并接收所述待测节点根据所述测试信号反馈的返回信号；获取接收到所述返回信号的实际接收时刻；根据所述返回信号的实际接收时刻和理论接收时刻确定与所述待测节点的距离信息。相比于现有的节点测距方法，本发明向组网中的所有节点发送测试信号，使得组网中的所有节点完成时钟对齐，并接收所有待测节点反馈的返回信号，根据实际接收时刻和理论接收时刻得到信号在传输过程中耗费的时间，并结合信号的传输速度得到信号发送端与接收段之间的距离，完成了与组网中所有节点的测距，与组网中的待测节点的互相测距效率高、实时性好，可以实现组网多节点间的测距功能，解决了现有技术中缺少多节点测距方法的问题，完善了自组网的功能。

附图说明

图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的节点测距设备的结构示意图；

图2为本发明节点测距方法第一实施例的流程示意图；

图3为本发明节点测距方法第二实施例的流程示意图；

图4为信号发送和接收时间示意图；

图5为本发明节点测距方法第三实施例的流程示意图；

图6为本发明节点测距装置的结构框图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的节点测距设备结构示意图。

如图1所示，该节点测距设备可以包括：处理器1001，例如中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如无线保真(WIreless-FIdelity，WI-FI)接口)。存储器1005可以是高速的随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)存储器，也可以是稳定的非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对节点测距设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及节点测距程序。

在图1所示的节点测距设备中，网络接口1004主要用于与网络服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户进行数据交互；本发明节点测距设备中的处理器1001、存储器1005可以设置在节点测距设备中，所述节点测距设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的节点测距程序，并执行本发明实施例提供的节点测距方法。

本发明实施例提供了一种节点测距方法，参照图2，图2为本发明节点测距方法第一实施例的流程示意图。

本实施例中，所述节点测距方法包括以下步骤：

步骤S10：向组网中的待测节点发送测试信号，并接收所述待测节点根据所述测试信号反馈的返回信号。

需要说明的是，本实施例方法的执行主体可以是具有数据处理以及程序运行功能的计算服务设备，例如手机、平板电脑、个人电脑等；也可以是具有相同或相似功能的上述节点测距设备。本实施例及下述各实施例将以节点测距设备为例进行说明。

可以理解的是，所述组网可以是指组建完成的网络，可以分为以太网组网和ATM局域网组网，本实施例对此不加以限制。

需要说明的是，所述待测节点可以是指组网中的所有需要进行测距的其他节点。例如，组网中还有2、3、4三个节点，需要对2、4节点进行测距，则2、4节点为本次测距的待测节点。

需要说明的是，所述测试信号可以是由电磁波作为载波的信号，可以用于实现全网节点的时钟对齐的信号。

需要说明的是，所述返回信号可以是所述待测节点在接收到所述所述测试信号后发送的信号，所述返回信号也可以被发送节点之外的所述待测节点接收到。例如，组网中还有2、3、4三个节点，2节点在接收到所述测试信号后发送所述返回信号，所述返回信号同样也可以被3、4节点接收到。

在具体实现中，在开始进行测距时，向组网中广播所述测试信号，并通过所述测试信号完成全网节点的时钟对齐，不断接收不同的所述待测节点在不同时刻反馈的所述返回信号。

步骤S20：获取接收到所述返回信号的实际接收时刻。

可以理解的是，所述实际接收时刻可以是用于表示在接收到所述返回信号时，对接收到所述返回信号的时刻进行记录的信息。

在具体实现中，可以在接收到所述返回信号时记录设备内部时钟的信息。例如，设备以晶振进行记时，晶振的频率为30.72MHz，即每秒累计有30720000个采样样点，可以通过样点数表示接收到所述返回信号的实际接收时刻。

步骤S30：根据所述返回信号的实际接收时刻和理论接收时刻确定与所述待测节点的距离信息。

需要说明的是，所述理论接收时刻可以是指假设发送节点与所述待测节点之间距离为0得到的接收时刻。

可以理解的是，所述距离信息可以是表示发送节点与所述待测节点之间的距离的信息。

在具体实现中，根据所述返回信号的实际接收时刻和理论接收时刻之间的差值，得到信号在传输过程中耗费的时间，并结合信号的传输速度得到信号发送端与接收段之间的距离信息。例如，t0表示发送节点的发送测试信号时刻，t1表示所述待测节点的收到所述测试信号的时刻，所述待测节点把时钟和t0时刻对齐，经过一定的延时后所述待测节点在t2根据所述测试信号反馈的返回信号，发送节点在t3时刻收到返回信号。发送节点的t0、t3时刻已知，延时的时间已知，可以得出信道传输时延，无线电的传输速度为光速c(299792458m/s)，由此可得距离信息。

本实施例通过向组网中的待测节点发送测试信号，并接收所述待测节点根据所述测试信号反馈的返回信号；获取接收到所述返回信号的实际接收时刻；根据所述返回信号的实际接收时刻和理论接收时刻确定与所述待测节点的距离信息。相比于现有的节点测距方法，本发明向组网中的所有节点发送测试信号，使得组网中的所有节点完成时钟对齐，并接收所有待测节点反馈的返回信号，根据实际接收时刻和理论接收时刻得到信号在传输过程中耗费的时间，并结合信号的传输速度得到信号发送端与接收段之间的距离，完成了与组网中所有节点的测距，与组网中的待测节点的互相测距效率高、实时性好，可以实现组网多节点间的测距功能，解决了现有技术中缺少多节点测距方法的问题，完善了自组网的功能。

进一步的，为了准确的得出节点的距离信息，上述步骤S30，包括：

S31：获取时隙表中的发送时刻、延迟时间信息，得出所述返回信号的理论接收时刻；

需要说明的是，所述时隙表可以是包含有组网中各个节点相关时间信息的数据库。

可以理解的是，所述发送时刻可以是发送所述测试信号时记录的时刻信息。

可以理解的是，当所述待测节点接收到所述测试信号时，即使立即进行相应，也需要一定的数据处理和响应时间，无法立刻对所述测试信号进行反馈。所述延迟时间信息可以是所述待测节点从接收到所述测试信号到发送所述返回信号的过程中经过的时间。

在具体实现中，可以通过查找相应的数据库，获取到时隙表中的发送时刻、延迟时间信息，根据所述发送时刻、所述延迟时间信息计算出所述返回信号的理论接收时刻。

S32：通过所述返回信号的实际接收时刻和理论接收时刻的差值，得到信号往返时间；

需要说明的是，所述信号往返时间可以是指发送所述测试信号，所述测试信号到达所述待测节点的时间加上接收到所述待测节点根据所述测试信号反馈的返回信号的时间，代表了信号在两个节点之间往返所需要的时间。

可以理解的是，所述理论接收时刻表示的是假设发送节点与所述待测节点之间距离为0得到的接收时刻，因此，所述返回信号的实际接收时刻多出了因信号在空间中传递所需要的时间。

在具体实现中，将所述返回信号的实际接收时刻减去所述理论接收时刻，得到信号往返时间。

S33：根据所述信号往返时间，得出往返距离；

可以理解的是，所述往返距离可以是指信号在空间中进行往返所经过的距离。

在具体实现中，将所述信号往返时间乘以信号在空间中进行传播的速度，得出往返距离。

S34：根据所述往返距离，确定与所述待测节点的距离信息。

可以理解的是，例如，节点2、节点3收到节点1的数据时，认为此时为节点1的发射时刻，但是实际却因距离已经产生了时间差值δ12、δ13。节点1根据时隙表得出节点2的理论接收位置，但又因2的发射同样因空间距离产生了延时，导致1节点收2节点的时刻比理论值大2倍的空间传输时间(2*δ12)，通过时间差值及电磁波的传输速度，计算出两点的距离(2*δ12)*C/2。同理可得1节点和3节点的空间距离为(2*δ13)*C/2。

在具体实现中，将所述往返距离除以2，得到与所述待测节点的距离信息。例如，设备以晶振进行记时，晶振的频率为30.72MHz，即每秒累计有30720000个采样样点，则每个样点可以代表约9.758869米的距离(C/30720000)，通过实际收到信号和理论收到信号的样点数差值，计算出往返距离，再除以2得到与所述待测节点的距离信息。

本实施例上述方式通过获取时隙表中的发送时刻、延迟时间信息，得出所述返回信号的理论接收时刻；通过所述返回信号的实际接收时刻和理论接收时刻的差值，得到信号往返时间；根据所述信号往返时间，得出往返距离；根据所述往返距离，确定与所述待测节点的距离信息。可以准确的得出节点的距离信息，提高了多节点测距的准确度。

参考图3，图3为本发明节点测距方法第二实施例的流程示意图。

基于上述第一实施例，本实施例中，为了让待测节点获得距离信息，上述步骤S30之后，还包括：

S40：将所述返回信号的实际接收时刻发送给所述待测节点，以使所述待测节点结合发送所述返回信号的时刻信息得到所述距离信息。

可以理解的是，所述待测节点发送所述返回信号的时刻与执行主体接收到所述返回信号的时刻之间的时间差表示信号在传输过程中因距离所消耗的时间。

在具体实现中，所述待测节点测量距离，需要所述执行主体将上一帧实际接收到所述待测节点的时隙信息发送给所述待测节点，所述待测节点配合自身发射时隙信息计算两点的距离值，若两点的时隙信息相差为δ12，则计算得到空间距离为(δ12*C)。

本实施例通过将所述返回信号的实际接收时刻发送给所述待测节点，以使所述待测节点结合发送所述返回信号的时刻信息得到所述距离信息。使得组网中的所有待测节点可以获得与执行主体的距离信息。

进一步的，为了使组网中的所有节点两两之间可以获得距离信息，上述步骤S10，包括：

S11：向组网中的待测节点发送测试信号，以使所述待测节点根据所述测试信息反馈返回信号并接收其他所述待测节点的返回信号，确定与其他所述待测节点的距离信息；

需要说明的是，向组网中的待测节点发送测试信号后，组网中的所有所述待测节点都会反馈返回信号，组网中的所述待测节点也可以接收到所述返回信号，因此可以通过接收到的其他所述待测节点的返回信号，确定与其他所述待测节点的距离信息。参考图4，图4为信号发送和接收时间示意图。

在具体实现中，向组网中广播所述测试信号，并通过所述测试信号完成全网节点的时钟对齐，当所述待测节点接收到其他所述待测节点的返回信号时，根据接收到返回信号的时刻信息确定与其他所述待测节点的距离信息。

S12：接收所述待测节点根据所述测试信息反馈的返回信号。

在具体实现中，不断接收不同的所述待测节点在不同时刻反馈的所述返回信号。

本实施例上述方式通过向组网中的待测节点发送测试信号，以使所述待测节点根据所述测试信息反馈返回信号并接收其他所述待测节点的返回信号，确定与其他所述待测节点的距离信息；接收所述待测节点根据所述测试信息反馈的返回信号。使得组网中的所有节点两两之间可以获得距离信息，组网中的每一个节点都可以得到本节点与其他节点的距离信息。

参考图5，图5为本发明节点测距方法第三实施例的流程示意图。

基于上述第一实施例，本实施例中，为了保证获取距离数据的可靠性，上述步骤S30之后，还包括：

S50：获取上一帧获得的最终距离信息；

可以理解的是，在TDMA系统中，把时间分成周期性的帧，每一帧再分割成若干时隙，无论帧或时隙都是互不重叠的，每个时隙就是一个通信信道，分配给一个用户。系统根据一定的时隙分配原则，使各个移动台在每帧内只能按指定的时隙向基站发射信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以在各时隙中接收到各移动台的信号而互不干扰。所述上一帧可以是本时空之前的一帧。

需要说明的是，所述最终距离信息可以是在获得所述距离信息之后，对其进行一定的处理，得到的处理后的结果。

在具体实现中，可以读取保存有所述最终距离信息的存储介质，从而获取到所述最终距离信息，所述存储介质可以是ROM、RAM、机械硬盘、闪存等，本实施例对此不加以限制。

S60：根据所述距离信息与所述上一帧获得的最终距离信息，确定最终距离信息。

可以理解的是，在实际进行测距的过程中，常常会有误差存在，为了减少误差的影响，可以取多次测距的结果进行综合判断。

在具体实现中，可以通过加权平均算法，对每一帧数据进行平滑处理，保证获取距离数据的可靠性。例如，第二帧将第一帧的距离信息乘0.1加上第二帧的距离信息乘0.9，得到最终的第二帧距离信息，第三帧再将最终的第二帧距离信息乘0.1加上第三帧的距离信息乘0.9，以此类推。

本实施例通过获取上一帧获得的最终距离信息，根据所述距离信息与所述上一帧获得的最终距离信息，通过加权平均算法，对每一帧数据进行平滑处理，确定最终距离信息，并且可以将此最终距离信息用于下一次的计算。保证了获取的距离数据的可靠性，防止了因为误差的影响而导致的距离数据不准确。

进一步的，为了将获得的距离信息进行上报，上述步骤S30之后，还包括：

S70：判断是否符合上报条件；

需要说明的是，所述上报条件可以是人为设置的，对是否需要进行上报进行判断的条件。

在具体实现中，可以获取判断所需要的信息，根据信息进行判断，以确认是否符合上报条件。例如，可以以时间作为上报条件，人为的设置上报周期，每当达到上报周期的时间时，便判断为符合上报条件。

S80：若是，则将所述距离信息发送给上位机。

可以理解的是，所述上位机可以是指可以直接发出操控命令的计算机，用于直接与使用者进行交互，使使用者可以获得进行控制，获得相关信息。

在具体实现中，当判断符合上报条件时，将获取到的所述距离信息或者是所述最终距离信息发送给所述上位机。例如，设置的上报周期为一分钟，则在时间到达一分钟时，将此时的所述距离信息或者是所述最终距离信息发送给所述上位机。

本实施例上述方式通过判断是否符合上报条件，并在符合上报条件时将距离信息进行上报，完成了将获得的距离信息进行上报，且上报的条件可以由用户自行设置。例如，上报周期可以自由设置，获取距离信息的时间间隔灵活可配。

进一步的，为了实时测量距离信息，上述步骤S80之后，还包括：

S90：接收所述待测节点的返回信号；

需要说明的是，此时已经向组网中的所述其他节点发送过一次数据，组网中的节点已经进行了时钟对齐，所以可以直接接收所述待测节点的返回信号。

在具体实现中，不断接收不同的所述待测节点在不同时刻反馈的所述返回信号。

S100：获取接收到所述返回信号的实际接收时刻；

在具体实现中，根据所述返回信号的实际接收时刻和理论接收时刻之间的差值，得到信号在传输过程中耗费的时间，并结合信号的传输速度得到信号发送端与接收段之间的距离信息。

S110：根据所述返回信号的实际接收时刻和理论接收时刻确定与所述待测节点的距离信息；

在具体实现中，根据所述返回信号的实际接收时刻和理论接收时刻之间的差值，得到信号在传输过程中耗费的时间，并结合信号的传输速度得到信号发送端与接收段之间的距离信息。

S120：重复上述步骤。

需要说明的是，所述上述步骤，还可以包括上文所述的实施例中所提到其他步骤。

本实施例上述方式通过不断的接收组网中节点的所述返回信号，获得了实时的距离信息，达到实时测量距离信息的需求。

此外，为实现上述目的，本发明实施例还提供一种节点测距装置，参照图6，所述节点测距装置包括：

信号发送模块101，用于向组网中的待测节点发送测试信号，并接收所述待测节点根据所述测试信息反馈的返回信号；

时刻获取模块102，用于获取接收到所述返回信号的实际接收时刻；

距离确定模块103，用于根据所述返回信号的实际接收时刻和理论接收时刻确定与所述待测节点的距离信息。

本实施例通过向组网中的待测节点发送测试信号，并接收所述待测节点根据所述测试信号反馈的返回信号；获取接收到所述返回信号的实际接收时刻；根据所述返回信号的实际接收时刻和理论接收时刻确定与所述待测节点的距离信息。相比于现有的节点测距方法，本发明向组网中的所有节点发送测试信号，使得组网中的所有节点完成时钟对齐，并接收所有待测节点反馈的返回信号，根据实际接收时刻和理论接收时刻得到信号在传输过程中耗费的时间，并结合信号的传输速度得到信号发送端与接收段之间的距离，完成了与组网中所有节点的测距，与组网中的待测节点的互相测距效率高、实时性好，可以实现组网多节点间的测距功能，解决了现有技术中缺少多节点测距方法的问题，完善了自组网的功能。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有节点测距程序，所述节点测距程序被处理器执行时实现如上文所述的节点测距方法的步骤。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。