[发明专利]一种信标广播型UWB测距方法

说明书

本发明公开了一种信标广播型UWB测距方法，通过制订特定的双边双向测距协议，可以使待测终端的前导码错开，根据待测终端的ID来选择分组上报，对测距和广播使用不同的射频参数做区分，进行接收窗口大小和时间节点的设计和白名单引入，以降低测距系统的成本和施工复杂度，减少数据竞争，提高成功率，扩大系统容量和测距时效。

技术领域

本发明涉及UWB测距技术领域，尤其涉及一种信标广播型UWB测距方法。

背景技术

UWB定位技术也称超宽带技术，与传统的窄带系统相比，具有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位等优点。因此，超宽带技术可以应用于室内外静止或移动物体以及人的定位跟踪与导航，能提供十分精确的定位精度。目前，UWB定位常用的无线定位方法主要通过飞行时间测距法TOF(Time of Flight)、到达时间差定位法TDOA(Time Difference of Arrival)、到达角度定位法AOA(Activity On Arrow)定位三种定位算法。

传统的UWB测距方式为：

测距模型

UWB测距的通用模型为基站+待测终端。终端发送带有测距协议的广播信息，基站收到广播信息后，通过双边双向TOF方式计算出终端距离基站本身的距离。

数据竞争

在测距模型中，存在多个终端同时定位的情况，一旦当周围的待测终端数量增多，数据之间相互竞争将会造成系统容量的下降，一般采用分时复用(TDMA)的方式来避免定位标签之间数据相互干扰的问题。

中国专利文献CN107671414A公开了一种“UWB测距方法和系统”。采用了基于测距频率确定信标与信源之间的实测距离，获取所述信标的运动数据，基于所述实测距离和所述运动数据确定更新测距频率，将所述测距频率更新为所述更新测距频率，以实现下一次测距基于所述更新测距频率进行。上述技术方案需要终端与基站进行时间同步来解决数据竞争，导致成本和复杂度高。

发明内容

本发明主要解决原有的技术方案要求终端与基站进行时间同步来解决数据竞争，并且架构不够灵活，系统并发容量不高的技术问题，提供一种信标广播型UWB测距方法，通过制订特定的双边双向测距协议，可以使待测终端的前导码错开，根据待测终端的ID来选择分组上报，对测距和广播使用不同的射频参数做区分，进行接收窗口大小和时间节点的设计和白名单引入，以降低测距系统的成本和施工复杂度，减少数据竞争，提高成功率，扩大系统容量和测距时效。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括以下步骤：

S1信标与TAG进行广播通信；

S2 TAG接收信标广播协议帧并对数据进行校验；

S3若白名单中不存在该信标，则判断广播协议中group字段是否有分组需求；

S4 TAG进入到发送测距阶段并进行错开设置；

S5信标唤醒后接收测距帧并对测距帧中携带的目标信标ID判断；

S6 TAG唤醒后接收测距回复帧并对测距回复帧中携带的目标TAG ID判断。

作为优选，所述的步骤S1首先信标在信道上以第一脉冲重复频率定时发送广播帧，当TAG需要测距时在同一信道打开接收窗口来接收广播信号，信标发送完成后更改为第二脉冲重复频率，并在等待固定时间后打开窗口等待TAG的测距帧。首先Beacon在信道5上以16MHz的PRF定时发送广播帧，当TAG需要测距时会在信道5打开接收窗口来接收广播信号。Beacon发送完成后将PRF改为64MHz的，并等待1.3ms后打开0.27ms的窗口等待TAG的测距帧。