[发明专利]一种基于UWB SS-TWR的精确测距方法

说明书

本发明公开了一种基于UWB SS‑TWR的精确测距方法，包括以下步骤：对接收的数据进行匹配滤波处理；匹配滤波后的数据与本地序列进行互相关计算处理，得到最佳采样点索引；根据最佳采样点索引，进行数据下采样到目标采样率；对下采样后的数据以组为单位进行抽取并计算；对计算结果进行线性拟合，根据拟合结果判断时钟偏差的方向和大小；利用先验信息对计算的时钟偏差进行修正；利用修正后的时钟偏差对传播时间进行修正，并利用修正后的传输时间实时计算出锚定点与移动标签之间的距离。采用上述一种基于UWB SS‑TWR的精确测距方法，方法简单，基站与标签进行两次交互即可得到测距信息，从而降低了时延，通过估计的时钟偏差对传播时间进行修正，提高了测距精度。

技术领域

本发明涉及超带宽定位通讯技术领域，尤其是涉及一种基于UWB SS-TWR的精确测距方法。

背景技术

目前基于GNSS的室外定位技术相对成熟，但在室内，由于卫星信号容易受到遮挡并无法完成正常定位服务并且定位精度不能满足服务需求。近年来人们对于高精度的定位服务的需求愈加强烈，据统计，人们70％-80％的活动发生在室内，因此开展室内定位技术有着十分重要的意义。基于各种不同的需求，许多相应的定位技术已经展现出来，并取得了不错的效果，例如红外线、射频识别、超声波、WIFI、蓝牙、Zigbee、视觉定位等技术。然而都有各自的曲线，要么定位精度低，要么对坏境的要求苛刻，无法满足人们对室内定位感知系统精度高、环境自适应好的要求。超带宽(Ultra-wide Bandwidth，UWB)定位技术的诸多有点是的该技术能够实现高精度的室内定位，相比于其他无线定位技术，UWB具有抗干扰能力强、带宽极宽、传输速率快、功率消耗小等诸多优势。通过电磁波的飞行时间来计算基站与标签之间的距离作为UWB主要的定位手段之一，但是时钟偏差的影响使用单边双向测距(Single-sided Two-way Ranging，SS-TWR)技术会有较大的测距误差，1ns的时间误差产生30cm的距离误差，因此通常使用双边双向测距技术(double-sided two-way ranging，DS-TWR)以减少时钟偏差的影响。由于DS-TWR需要基站与标签至少进行三次交互才能够得到距离信息，这在一定程度上增加了定位的时延，因此高精度、低时延的测距方法是UWB定位技术的主要研究方向之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于UWB SS-TWR的精确测距方法，方法简单，基站与标签进行两次交互即可得到测距信息，从而降低了时延，通过估计的时钟偏差对传播时间进行修正，提高了测距精度。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于UWB SS-TWR的精确测距方法，包括以下步骤：

步骤S1：对接收的数据进行匹配滤波处理；

步骤S2：匹配滤波后的数据与本地序列进行互相关计算处理，得到最佳采样点索引；

步骤S3：根据最佳采样点索引，进行数据下采样到目标采样率；

步骤S4：对下采样后的数据以组为单位进行抽取并计算；

步骤S5：对步骤4计算结果进行线性拟合，根据拟合结果判断时钟偏差方向与时钟偏差大小；

步骤S6：利用先验信息对计算的时钟偏差进行修正；

步骤S7：利用修正后的时钟偏差对传播时间进行修正，并利用修正后的传输时间实时计算出锚定点与移动标签之间的距离。

进一步的，步骤S2具体为：

互相关计算公式如下：

其中，D_corr(t)为互相关结果，x(t)为匹配滤波后的数据，s(t)为本地序列的IQ两路数值，τ为互相关峰值点的时间，M为本地序列的数值个数；即对于最佳采样起始点为互相关峰值点，最佳采样索引为以最佳采样起始点开始等时间间隔的索引。