一种基于轮询调度的UWB多标签定位方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107484136A(43)申请公布日2017.12.15(21)申请号201710608474.8(22)申请日2017.07.24(71)申请人浙江理工大学地址310018浙江省杭州市经济技术开发区白杨街道2号大街928号(72)发明人童基均潘亚良徐豪杰蒋路茸(74)专利代理机构杭州天勤知识产权代理有限公司33224代理人胡红娟(51)Int.Cl.H04W4/04(2009.01)H04W64/00(2009.01)G01S11/02(2010.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种基于轮询调度的UWB多标签定位方法(57)摘要本发明公开了一种基于轮询调度的UWB多标签定位方法，包括步骤：1)调度基站发射包含一个标签初始化指令的数据包，在各个标签接受到数据包内的标签初始化指令后，向外广播包含各标签对应ID的数据包；2)调度基站在发完标签初始化指令后，进入侦听状态并侦听网络中的数据包，解析出里面的ID，并生成一张轮询表；3)调度基站根据轮询表的轮询状态生成控制标签进行测距的指令；4)各标签根据所接受的指令，发出测距请求；5)测距基站接收到标签的测距请求后与标签进行TWR测距，得到同一个标签离各个测距基站的距离。本发明采用双向飞行时间法，基站与标签不需要时间同步，大大简化了系统的复杂度。CN107484136ACN107484136A权利要求书1/1页1.一种基于轮询调度的UWB多标签定位方法，其特征在于，包括以下步骤：1)调度基站发射包含一个标签初始化指令的数据包，在各个标签接受到数据包内的标签初始化指令后，向外广播包含各标签对应ID的数据包；2)调度基站在发完标签初始化指令后，进入侦听状态并侦听网络中的数据包，解析出里面的ID，并生成一张轮询表；3)调度基站根据轮询表的轮询状态生成控制标签进行测距的指令；4)各标签根据所接受的指令，发出测距请求；5)测距基站接收到标签的测距请求后与标签进行TWR测距，得到同一个标签离各个测距基站的距离。2.如权利要求1所述的UWB多标签定位方法，其特征在于，在所述的调度基站、标签和测距基站间采用时间间隔小于1ns的脉冲进行通信。3.如权利要求2所述的UWB多标签定位方法，其特征在于，采用双向飞行时间法计算脉冲信号在标签与测距基站之间的飞行时间，来确定标签与各个测距基站的距离。4.如权利要求1所述的UWB多标签定位方法，其特征在于，包含所述测距请求的测距数据包内加入有标签ID。5.如权利要求1所述的UWB多标签定位方法，其特征在于，在测出标签和各个测距基站的距离后，利用三边测量定位算法计算标签在网络中的具体位置。6.如权利要求5所述的UWB多标签定位方法，其特征在于，所述的三边测量定位算法的具体计算步骤如下：1)已知三点位置(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)；2)已知未知点(x0,y0)到三点距离d1,d2,d3；3)以d1,d2,d3为半径作三个圆，根据毕达哥拉斯定理，得出交点即未知点的位置计算公式：222(x1-x0)+(y1-y0)＝d1222(x2-x0)+(y2-y0)＝d2222(x3-x0)+(y3-y0)＝d3解法推导：设未知点位置为(x,y)，令其中的第一个球形P1的球心坐标为(0,0)，P2处于相同纵坐标，球心坐标为(d,0)，P3球心坐标为(i,j)，三个球形半径分别为r1,r2,r3，z为三球形相交点与水平面高度；则有：2222r1＝x+y+z(1)2222r2＝(x-d)+y+z(2)2222r3＝(x-i)+(y-j)+z(3)当z＝0时，即为三个圆在水平面上相交为一点，首先解出x：222x＝(r1-r2+d)/2d将公式(2)变形，将公式(1)的z2代入公式(2)，再代入公式(3)得到y的计算公式：22222y＝(r1-r3-x+(x-i)+j)/2j。2CN107484136A说明书1/4页一种基于轮询调度的UWB多标签定位方法技术领域[0001]本发明涉及室内高精度无线定位领域，尤其涉及一种基于轮询调度的UWB多标签定位方法。背景技术[0002]随着无线通信的不断发展，定位技术的应用已经广泛渗透到社会发展的各个领域。全球定位系统(GPS：GlobalPositioningSystem)在室外环境中的应用已经很成熟。但卫星信号不能穿透建筑物，而且室内环境存在严重的多径和非视距干扰，无法进行有效的定位。而超宽带(UWB：UltraWideBand)技术具有多径分辨能力强、传输速率高、低实现成本，尤其是能提供非常高的定位精度等优点，成为无线定位技术中极具潜力的技术。基于UWB的定位技术具有极强的穿透能力，可在室内和地下进行精确定位，它的定位精度在理论上可