[发明专利]一种基于UWB技术的室内定位方法

说明书

本发明提供了一种基于UWB技术的室内定位方法，主要解决现有技术中UWB多定位标签的通信碰撞问题。本发明的定位方法在时域上采用时分复用技术，通过设置参考基站，统一管理和分配定位标签的时隙：采用位图算法标记时隙占用情况，并快速查找空闲时隙；采用红黑树索引，记录定位标签与其使用时隙的对应关系；采用最久未使用淘汰算法回收时隙。本发明在定位基站端对时隙的查找及分配上作了优化，最大限度地缩短了时隙分配时间，可以有效地减少通信碰撞的几率，保证定位精度，而且可以满足不同定位模式的需求。

技术领域

本发明涉及无线通信及定位系统领域，特别涉及一种基于UWB技术的定位方法。

背景技术

UWB是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，UWB能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率。其抗干扰性能强，传输速率高，系统容量大发送功率非常小。通信设备可以用小于1mW的发射功率就能实现通信。其电磁辐射对人体的影响小，应用面较广。尤其是室内人员定位领域，该技术应用广泛，是最有前景的室内定位技术之一。

然而使用UWB技术需要对标签进行精度较高的定位，如果标签较多导致通信碰撞，不仅会影响数据接收，还会影响定位精度。因此，要做到对大量标签的可靠定位，必须解决UWB多定位标签的通信碰撞问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于UWB技术的室内定位方法，优化定位基站端对时隙的查找及分配，缩短时隙分配时间，减少通信碰撞的几率，解决UWB多定位标签的通信碰撞问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于UWB技术的室内定位方法，包括：

根据定位需求，布置相应个数的定位基站，为定位基站设置不同的回令序号；

将其中一个定位基站设置为参考基站，由所述参考基站为每个定位标签分配时隙；

当所述参考基站收到定位标签发送的POLL数据后，查找出未使用的空闲时隙；

将所述空闲时隙分配给所述定位标签，计算收到POLL数据的时间与分配所述空闲时隙的时间的时间差，将所述时间差通过回令发送给定位标签；

所述定位标签在收到定位基站发送的回令后，根据回令序号判断，如果所述回令是由所述参考基站发送的，则根据获得的所述时间差，计算出下次发送POLL数据的时间；等待至下次发送POLL数据的时间，发送POLL数据；

根据定位标签与定位基站之间传输信号的时间差以及定位基站的位置，进行计算，实现对所述定位标签的定位。

进一步地，所述方法还包括：

根据定位需求，布置的定位基站数量大于所需定位维度的维数。

进一步地，所述分配时隙的步骤包括：

将定位周期平均分成若干份，每一份为一个时隙，每个定位标签的定位通信时间占一个时隙；采用位图算法，以一个32位数的数组作为时隙分配位图，用于记录时隙的分配情况，所述32位数的数组的每一位标识一个时隙的分配情况。

进一步地，所述查找出未使用的空闲时隙包括：

找出所述32位数的数组中最低未置位的位序号。

进一步地，所述由参考基站为每个定位标签分配时隙的步骤还包括：

当所述参考基站收到定位标签发送的POLL数据后，查找所述时隙分配位图；如果未找出所述空闲时隙，则采用最久未使用淘汰算法，找出一定时间内最久未使用的时隙，并将所述最久未使用的时隙分配给所述定位标签。

进一步地，所述最久未使用淘汰算法包括：