[发明专利]一种UWB三射频测距电路及其驱动方法

说明书

本发明的一种UWB三射频测距电路及其驱动方法，采用UWB通信技术，利用本领域相关测距算法，通过在测距基站上扩展三个UWB射频模块与单射频标签进行测距。三射频测距基站上的每个UWB射频模块可分别与具有相同信道的单射频UWB标签进行测距，当三射频测距基站上的三个UWB射频模块分别采用三个不同的信道，可实现一个三射频UWB测距基站同时和三个UWB标签并行测距，使测距速度比传统单射频测距基站提升接近3倍，在多目标定位情况下，位置刷新率也将会提高接近3倍。此外，在UWB三射频测距电路的基础上建立实现了驱动方法，驱动方法的主要过程包括：创建三个优先级相同的任务，初始化，循环调度三个任务实现三个UWB射频模块并行收发UWB信号。

技术领域

本发明涉及位置服务技术领域，具体涉及一种UWB三射频测距电路及其驱动方法。

背景技术

最近几年随着对精确定位技术需求的增加，位置服务的相关技术和产业正从室外向室内发展，催生了一系列无线定位技术诸如UWB，WIFI，ZigBee，蓝牙，超声波，红外线等，其中UWB定位技术具有时间分辨率高，穿透力强，抗多径衰弱能力强和抗干扰能力强的特点，使UWB更为适用于室内定位，而其他技术大都由于易受环境影响，定位精度低，定位距离近等，无法满足室内高精度定位的要求。

在室内定位领域会出现多个待定位目标，对于多目标场景，对标签定位势必出现定位不同标签之间的干扰问题，以及定位速度慢的问题。目前对于多个UWB标签定位，为了防止通信冲突导致的定位失败，普遍采取的是TDMA方法，即一个调度周期内包含多个时隙，在一个时隙内完成一个UWB标签的定位，由于标签的时钟漂移，一段时间之后要进行校准，所以调度周期不宜过大，再加上其他开销，这样在一个调度周期内标签容量就会很小。若使用三射频基站进行定位，三射频基站上的三个UWB射频模块采用不同的信道，相当于有三个并行调度周期，此时在相同的时间可以定位的标签数目接近原来的3倍。若对于多标签采用单射频的定位，在每个基站放置处需同时放几个单射频基站来实现同时定位多个标签，这样虽然提高了定位容量和速度，但是却增加了开销，而且多个基站不利于统一控制，会使整个定位系统调度更复杂。

发明内容

本发明提出的一种UWB三射频测距电路及其驱动方法，可使采用不同信道的三个UWB射频模块并行工作，可以把测距速度提高接近3倍，以解决在多目标场景中定位速度慢、标签容量小的问题，同时保证开销不会太高。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种UWB三射频测距电路，包括电源模块、接口模块、主控模块、多射频转接板、三个UWB射频模块、三个LED模块；电源模块与主控模块相连，用于为主控模块以及通过多射频转接板连接的UWB射频模块提供3.3V的工作电压；接口模块与上位机系统相连，用于与高层数据库及处理过程进行信息交互；主控模块采用MCU为主控芯片，通过SPI接口读写UWB射频模块；多射频转接板与主控模块和UWB射频模块相连，用于连接主控模块和UWB射频模块；UWB射频模块包括具有UWB收发器功能的通信芯片及射频天线，三个UWB射频模块均通过多射频转接板与主控模块通信，用于实现UWB信号的收发；LED模块与UWB射频模块相连，三个LED模块分别用于指示三个UWB射频模块的收发状态。

主控模块通过SPI接口读写UWB射频模块，由于UWB三射频测距电路有三个UWB射频模块，故需从主控模块的MCU引出2个GPIO引脚连接到多射频转接板上的二/四译码器的输入端，从二/四译码器的四个输出端选取三个分别连接到三个UWB射频模块的片选线上，通过控制两个GPIO引脚的电平高低来产生4个信号，其中的3个信号SS1、SS2、SS3用来片选三个UWB射频模块中的一个进行通信，另一个信号用来关闭片选，SPI的其它信号线SCK、MOSI及MISO经多射频转接板以总线方式并联到三个UWB射频模块上，由它们共同使用这3条信号线；