一种基于改进双向双边测距的TOF定位系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于改进双向双边测距的TOF定位系统，包括：基站、移动节点Tag和上位机；基站包括微处理器以及与微处理器电性连接的无线收发模块和网络通信模块，网络通信模块与上位机连接；移动节点Tag包括射频信号收发模块，同时向3个基站发射第一次双向双边测距信号；3个基站将接收到的第一次双向双边测距信号发送至微处理器，微处理器按照设定的延时时间依次向移动节点Tag回复，移动节点Tag在接收到所有基站的回复后发射第二次双向双边测距信号，每个基站在接收到第二次双向双边测距信号后，微处理器计算与移动节点Tag之间的距离，并将所有距离信息上传至上位机完成一次定位。本实用新型专利技术具有高传输率、功耗低、测量过程简便的特点。过程简便的特点。过程简便的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进双向双边测距的TOF定位系统


[0001]本技术涉及超宽带无线定位
，特别是涉及一种基于改进双向双边测距的TOF定位系统。

技术介绍

[0002]目前，基于UWB的室内定位方法有接收信号强度(RSSI)、到达角(AOA)、到达时间差(TDOA)、飞行时间(TOF)等，高精度实时定位系统多采用信号飞行时间测量方法实现定位，通过测量信号飞行时间确定待定位标签到固定基站的距离或者是根据待定位标签到两个固定基站的距离差实现定位。TOF定位就是测量出三个或多个基站与待定位标签之间的信号传播时间，从而得到待定位标签到基站距离的测量值，测距通常采用双向双边测距。
[0003]现有技术利用原始的双向双边测距方法进行距离值测量，当有多个基站时，为了测量待定位目标到各个固定基站之间的距离，待定位目标需要依次同每个基站完成双向双边测距，一次TOF二维定位至少需要三次双向双边测距。这样一来，TOF定位就会占用信道时间长，并且导致待定位目标的功耗大，时间延迟较长，降低了定位的实时性能和定位效率。针对现有技术存在的以上问题，亟需设计一种新的基于改进双向双边测距的TOF定位系统，以满足使用的需要。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是为了提供一种基于改进双向双边测距的TOF定位系统，通过待定位目标同时对三个或者多个基站进行双向双边测距，一次TOF二维定位只需要一次双向双边测距的过程，具有高传输率、功耗低、测量过程简便的特点。
[0005]为实现上述目的，本技术提供了如下方案：
[0006]一种基于改进双向双边测距的TOF定位系统，包括：基站、移动节点Tag和上位机；所述基站包括微处理器以及与所述微处理器电性连接的无线收发模块和网络通信模块，所述无线收发模块用于与所述移动节点Tag之间收发射频信号，所述网络通信模块用于与上位机建立通信连接；所述基站数量为3个，呈三角形分布在所述移动节点Tag的周边；所述移动节点Tag设置有射频信号收发模块，所述移动节点Tag用于同时向3个所述基站发射第一次双向双边测距射频信号；3个所述基站的无线收发模块用于将接收到的第一次双向双边测距信号发送至所述微处理器；3个所述基站的微处理器用于按照设定的延时时间依次向所述移动节点Tag进行回复，所述移动节点Tag在接收到所有基站的回复后发射第二次双向双边测距射频信号，每个所述基站在接收到第二次双向双边测距射频信号后，所述微处理器计算与所述移动节点Tag之间的距离，并通过所述网络通信模块将所有距离信息上传至所述上位机完成一次定位。
[0007]可选的，所述系统还包括POE交换机，所述POE交换机的输入端与所述网络通信模块的输出端电性连接，所述POE交换机的输出端与所述上位机电性连接，所述POE交换机用于在所述基站和上位机之间通过以太网传输数据信号。
[0008]可选的，所述基站的供电方式为通过以太网连接所述POE交换机供电或通过电池供电。
[0009]可选的，3个所述基站在空间内以直角三角形分布。
[0010]可选的，所述网络通信模块采用W5500芯片。
[0011]可选的，所述无线收发模块和射频信号收发模块均采用DW1000芯片；所述移动节点Tag中还包含MSP430单片机，所述DW1000射频芯片与所述MSP430单片机电性连接。
[0012]可选的，所述微处理器采用STM32F103VCT6单片机作为主控芯片。
[0013]根据本技术提供的具体实施例，本技术公开了以下技术效果：本技术提供的基于改进双向双边测距的TOF定位系统，无论系统中存在多少基站，一个待定位目标不分批次，同时对三个或者多个基站进行双向双边测距，一次TOF二维定位只需要一次双向双边测距的过程，能够减小信道占用时间和定位时间延迟，降低了待定位目标的功耗并强化了系统的实时定位性能，提高了定位效率。本技术提供的基于改进双向双边测距的TOF定位系统具有高传输率、功耗低、测量过程简便的特点。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为本技术基于改进双向双边测距的TOF定位系统的结构示意图；
[0016]图2为本技术基于改进双向双边测距的TOF定位系统的基站内部组成结构示意图；
[0017]图3为本技术基于改进双向双边测距的TOF定位系统的TOF定位原理示意图；
[0018]图4为本技术基于改进双向双边测距的TOF定位系统的双向双边测距过程示意图；
[0019]附图标记说明：1、基站；2、移动节点Tag；3、POE交换机；4、上位机；101、微处理器；102、无线收发模块；103、网络通信模块；104、天线。
具体实施方式
[0020]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0021]本技术的目的是为了提供一种基于改进双向双边测距的TOF定位系统，通过待定位目标同时对三个或者多个基站进行双向双边测距，一次TOF二维定位只需要一次双向双边测距的过程，具有高传输率、功耗低、测量过程简便的特点。
[0022]为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。
[0023]本技术提供的基于改进双向双边测距的TOF定位系统，如图1至图2所示，包
括：基站1、移动节点Tag2、上位机4和POE交换机3；所述基站1包括微处理器101以及与所述微处理器101电性连接的无线收发模块102和网络通信模块103，所述无线收发模块102连接有天线104；所述基站数量为至少3个，呈直角三角形分布在所述移动节点Tag的周边；所述基站1供电的方式可以有两种：第一种供电方式就是通过所述POE交换机3为所述基站1进行供电，在三个所述基站1上分别留有一个RJ45接口，通过以太网线接到所述POE交换机3的接口上即可实现对所述基站1供电；第二种供电方式通过电池直接供电，所述POE交换机3的输入端与所述网络通信模块103的输出端电性连接，所述POE交换机3的输出端与所述上位机4电性连接，所述POE交换机3用于在所述基站1和上位机4之间通过以太网传输数据信号；
[0024]所述移动节点Tag2采用电池直接供电，当所述移动节点Tag2和所述基站1供电之后即可开始进行定位工作；所述移动节点Tag设置有射频信号收发模块和MSP430单片机，所述DW1000射频芯片与所述MSP本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于改进双向双边测距的TOF定位系统，其特征在于，包括：基站、移动节点Tag和上位机；所述基站包括微处理器以及与所述微处理器电性连接的无线收发模块和网络通信模块，所述无线收发模块用于与所述移动节点Tag之间收发射频信号，所述网络通信模块用于与上位机建立通信连接；所述基站数量为3个，呈三角形分布在所述移动节点Tag的周边；所述移动节点Tag设置有射频信号收发模块，所述移动节点Tag用于同时向3个所述基站发射第一次双向双边测距射频信号；3个所述基站的无线收发模块用于将接收到的第一次双向双边测距信号发送至所述微处理器；3个所述基站的微处理器用于按照设定的延时时间依次向所述移动节点Tag进行回复，所述移动节点Tag在接收到所有基站的回复后发射第二次双向双边测距射频信号，每个所述基站在接收到第二次双向双边测距射频信号后，所述微处理器计算与所述移动节点Tag之间的距离，并通过所述网络通信模块将所有距离信息上传至所述上位机完成一次定位；所述无线收发模块和射频信号收发模块均采用DW1000芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐严严，魏恒，张冠，
申请(专利权)人：河北阿卡斯物联网科技有限公司，
类型：新型
国别省市：