一种基于ADS-TWR的井下UWB多基站定位区域判定方法技术

本发明专利技术涉及一种基于ADS‑TWR的井下UWB多基站定位区域判定方法，通过在井下多基站定位中，采用超宽带通信技术，利用非对称双边双向测距算法，引入“区域判定”、“区域校正”机制，降低定位复杂度。本发明专利技术并不是在每次定位时都向所有测距基站请求连接，而是首先利用ADS‑TWR算法的高精度测距优势，准确判定移动标签的区域，然后在定位时只与区域内测距基站建立UWB通信，有效解决了移动标签每次定位都需广播Poll请求帧而产生大量无效通信的问题，大幅减少上位机获取一组测距信息的时间。同时，本发明专利技术降低节点功耗，为高精度、高实时性定位的实现提供保障。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ADS-TWR的井下UWB多基站定位区域判定方法
本专利技术涉及移动无线通信以及位置的服务
，具体涉及一种基于ADS-TWR的井下UWB多基站定位区域判定方法。
技术介绍
随着工业物联网与人工智能技术在煤矿领域的不断发展，煤矿井下人员与设备的位置信息已经成为十分重要的基础信息。目前，多采用RFID、WiFi、ZigBee、蓝牙等无线技术实现矿井巷道下的物体定位，但由于定位精度差等问题，无法满足井下高精度定位的要求。而超宽带(UltraWideband,UWB)技术具有时间分辨率高，穿透力强，抗多径衰弱能力和抗干扰能力强等特点，能够有效克服传统井下无线定位技术的缺陷。UWB定位技术通常是基于TOF(TimeofFligh)传播时间测距算法、TW-TOF(TwoWayTOF)双向测距算法来实现。但是，TOF算法对测距基站与移动标签的时钟同步有严格要求，TW-TOF算法易受节点时钟偏移的影响，导致测距精度都不高，从而影响定位精度。而ADS-TWR(AsymmetricDoubleSidedTwo-WayRanging)非对称双边双向算法既可消除节点时钟未同步对精度的影响，又能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ADS‑TWR的井下UWB多基站定位区域判定方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据测距基站与UWB移动标签的通信距离，将多个测距基站按照不大于通信距离的尺寸等间距的分布在井下巷道壁的一侧，并保持在同一水平上，每两个相邻的测距基站确定一个区域Rj；(2)将UWB移动标签配置在井下定位目标上，初始化移动标签，通过移动标签向所有测距基站广播Poll请求帧，移动标签通信范围内的测距基站分别与其建立连接，计算测距基站相对移动标签的距离；(3)测距基站将距离信息通过Report帧回传给移动标签，移动标签根据获取的距离集选择两个最近的测距基站并判定所在区域；(4)根据判定区域，移动标签向判定区域...

【技术特征摘要】
1.一种基于ADS-TWR的井下UWB多基站定位区域判定方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据测距基站与UWB移动标签的通信距离，将多个测距基站按照不大于通信距离的尺寸等间距的分布在井下巷道壁的一侧，并保持在同一水平上，每两个相邻的测距基站确定一个区域Rj；(2)将UWB移动标签配置在井下定位目标上，初始化移动标签，通过移动标签向所有测距基站广播Poll请求帧，移动标签通信范围内的测距基站分别与其建立连接，计算测距基站相对移动标签的距离；(3)测距基站将距离信息通过Report帧回传给移动标签，移动标签根据获取的距离集选择两个最近的测距基站并判定所在区域；(4)根据判定区域，移动标签向判定区域内的测距基站发送Poll帧，并时刻检测与区域内测距基站信息交互过程中的异常情况以及测距基站通过Report帧回传的距离信息，判断移动标签所在区域的变化和异常，进行区域校正；(5)上位机获取到区域内测距基站测得的距离信息，根据测距基站固定坐标，通过定位算法解算出移动标签的坐标，完成一维定位。2.根据权利要求1所述的基于ADS-TWR的井下UWB多基站定位区域判定方法，其特征在于：所述步骤(2)中，计算测距基站相对移动标签的距离采用ADS-TWR测距算法，具体包括以下步骤：(21)通过UWB移动标签向测距基站发送Poll请求帧，测距基站接收Poll帧，并向移动标签发送应答帧Resp，计算距基站接收Poll帧和发送应答帧的时间间隔treplyB；(22)移动标签接收Resp帧，并向移动标签向测距基站发送终止帧Final，计算移动标签发送Poll请求帧与接收Resp帧之间的时间间隔troundA；(23)测距基站接收Final帧，计算测距基站发送应答帧与接收Resp帧的时间间隔troundB；(24)...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆阳，方文浩，卫星，张建军，魏振春，毕翔，陶稳静，贾向利，高健，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34