多参考节点UWB高效测距方法、装置及系统制造方法及图纸

本申请揭示了一种多参考节点UWB高效测距方法、装置及系统，在标签端直接广播对已知节点进行测距的测距请求，不进行未知节点的主动探测，但对未知节点的响应消息进行解析，将未知节点作为新探测到的节点，并向原有已知节点和新探测到的节点发送测距过程中的测距信息，以便节点根据测距信息计算节点与标签之间的距离，由于节点采用被动应答的方式，测距过程中的中间测距信息在标签和节点之间的无线消息中传递，因此节点不需要保存测距的中间数据，这样节点在多标签竞争测距时具有更高的鲁棒性，且标签由于无需进行主动探测的过程，因此功耗较小。

【技术实现步骤摘要】
多参考节点UWB高效测距方法、装置及系统
本专利技术属于测距
，涉及一种多参考节点UWB(英文全称：UltraWideband，中文：超宽带)高效测距方法、装置及系统。
技术介绍
随着技术的不断发展，矿井下对人员与设备进行高精度定位的要求越发突出，同时由于UWB定位技术有定位精度高、抗多径效果好等特点，UWB定位技术在矿井下安全生产、提高生产与管理效率等方面的应用越来越多。在基于TOF(英文全称:TimeofFlight，中文：飞行时间)的UWB定位系统中，标签与节点进行单次测距的时间决定了定位系统可容纳的最大标签数量。标签与节点的测距过程主要可分为探测与测距两部分，即标签先探测周围的节点，然后再与这些节点进行测距。这种测距方式的测距时间较长，在节点需要服务多个标签时，节点则需要长时间运行，使得系统容量下降且标签的功耗较大。
技术实现思路
为了解决相关技术中标签先探测周围的节点，然后再与这些节点进行测距时，导致测距时间较长、系统容量下降且标签的功耗较大的问题，本申请提供了一种多参考节点UWB高效测距方法、装置及系统。具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多参考节点UWB高效测距方法，其特征在于，应用于标签中，所述方法包括：/n广播发送测距请求，所述测距请求包括所述标签的标签标识、待测距节点的节点地址列表以及所述测距请求发送时的时间戳t

【技术特征摘要】
1.一种多参考节点UWB高效测距方法，其特征在于，应用于标签中，所述方法包括：
广播发送测距请求，所述测距请求包括所述标签的标签标识、待测距节点的节点地址列表以及所述测距请求发送时的时间戳t1；
接收响应消息，所述响应消息是节点在接收到所述测距请求后发送的，所述响应消息包括所述测距请求中的标签标识、所述节点的节点地址、所述时间戳t1、所述节点接收到所述测距请求时的时间戳t2以及所述响应消息发送时的时间戳t3；
在确定所述响应消息内的标签标识正确时，记录接收到所述响应消息时的时间戳t4；
若所述响应消息内的节点地址不位于所述节点地址列表中，则将所述节点地址存储至所述节点地址列表内；
向所述节点地址列表内的各节点发送确认应答消息，所述确认应答消息包括节点地址以及与所述节点地址对应的测距信息，所述测距信息包括所述时间戳t1、所述时间戳t2、所述时间戳t3、所述时间戳t4以及所述确认应答消息发送时的时间戳t5，所述确认应答消息用于触发节点根据接收到所述确认应答消息时的时间戳t6以及与所述节点对应的所述测距信息，计算所述节点与所述标签之间的距离。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收响应消息，包括：
在发送所述测距请求的第一预定时长内接收响应消息，所述响应消息为已知节点发送的，所述已知节点为节点地址位于所述测距请求的节点地址列表中的节点；
在所述第一预定时长结束后的第二预定时长内接收响应消息，所述响应消息为未知节点发送的，所述未知节点为节点地址不位于所述测距请求的节点地址列表中的节点。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定所述响应消息内的标签标识正确之后，所述方法还包括：
判定接收到的所述响应消息中包含的节点地址是否位于所述测距请求的节点地址列表中。


4.根据权利要求1至3中任一所述的方法，其特征在于，所述测距请求还包括用于指示节点响应所述测距请求时的响应顺序，每个已知节点根据所述响应顺序确定所述已知节点的发送时刻，在所述发送时刻发送所述响应消息；每个未知节点根据所述响应顺序，确定在所述响应顺序限定的总发送时长后的预定时长内发送所述响应消息。


5.一种多参考节点UWB高效测距方法，其特征在于，应用于节点中，所述方法包括：
接收测距请求，所述测距请求是标签广播发送的，所述测距请求包括标签标识、节点地址列表以及所述测距请求发送时的时间戳t1；
记录接收到所述测距请求时的时间戳t2；
向所述标签发送响应消息，所述响应消息包括所述标签标识、所述节点的节点地址、所述时间戳t1、所述时间戳t2以及所述响应消息发送时的时间戳t3，所述响应消息用于触发所述标签发送确认应答消息，所述确认应答消息包括节点地址以及与所述节点地址对应的测距信息，所述测距信息包括所述时间戳t1、所述时间戳t2、所述时间戳t3、所述标签接收到所述响应消息时的时间戳t4以及所述确认应答消息发送时的时间戳t5；
接收所述确认应答消息，记录接收到所述确认应答消息时的时间戳t6；
根据所述确认应答消息中的测距信息以及所述时间戳t6，计算所述节点和所述标签之间的距离。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述测距请求还包括用于指示节点响应所述测距请求时的响应顺序，所述向所述标签发送响应消息，包括：
判定所述节点的节点地址是否位于所述节点地址列表中；
若所述节点的节点地址位于所述节点地址列表中时，根据所述响应顺序确定所述节点的发送时刻，在所述发送时刻向所述标签发送所述响应消息；
若所述节点的节点地址不位于所述节点地址列表中时，在所述响应顺序限定的总发送时长后的预定时长内向所述标签发送所述响应消息。


7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述确认应答消息中的测距信息以及所述时间戳t6，计算所述节点和所述标签之间的距离，包括：
利用预定计算公式计算得到所述节点和所述标签之间的距离TOF，所述预定计算公式如下：



其中，tround1＝t4-t1，tround2＝t6-t3，treply1＝t3-t2，treply2＝t5-t4。


8.一种多参考节点UWB高效测距装置，其特征在于，所述装置包括：
第一发送模块，被配置为广播发送测距请求，所述测距请求包括发送所述测距请求的标签的标签标识、待测距节点的节点地址列表以及所述测距请求发送时的时间戳t1；
第一接收模块，被配置为接收响应消息，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈康，徐寿泉，金业勇，王伟，叶国庆，罗克，包建军，赵宇，宋兴家，王军，周澍，储楠，张立峰，陈贤，孙旭峰，杨旭峰，王维，
申请(专利权)人：天地常州自动化股份有限公司，中煤科工集团常州研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32