一种基于物联网的高精稳UWB的TDOA无线同步方法技术

本发明专利技术公开了一种基于物联网的高精稳UWB的TDOA无线同步方法，属于定位系统技术领域，本发明专利技术通过对信号数据中的初始信号接收强度和初始信号接收时间进行联立计算，获取若干基站的信号度，通过对不同基站的信号度进行对比，并选取一个标准基站和若干个辅助基站；选择信号度最高的基站为标准基站，即该基站离移动终端最近或者信号接收强度最高，避免标准基站距离移动终端过远，导致初始信号在传递过程中因遮挡或者多径效应，造成信号传递过程中的损耗，影响信号的同步精度，最终影响到移动终端定位的精度。本发明专利技术用于解决定位标签距离主基站过远时，信号在传输过程中环境中的遮挡和多径，导致同步精度下降或者稳定偏差的技术问题。题。题。

A TDOA wireless synchronization method of high precision and stable UWB based on Internet of things

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的高精稳UWB的TDOA无线同步方法


[0001]本专利技术涉及定位系统
，更具体地说，它涉及一种基于物联网的高精稳UWB的TDOA无线同步方法。

技术介绍

[0002]UWB技术主要分为两种定位方法：TOF和TDOA。TOF测距方法的时间取决于时钟精度，时钟偏移会带来误差。为了减少时钟偏移量造成的测距误差，通常采用正反两个方向的测量方法，即远端基站发送测距信息，标签接收测距信息并回复，然后再由标签发起测距信息，远端基站回复，通过求取飞行时间平均值，减少两者之间的时间偏移，从而提高测距精度。但是正因如此就造成了TOF功耗大大提高，续航时间行对较短。TDOA技术不需要定位标签与定位基站之间进行往复通信，只需要定位标签发射一次UWB信号，工作时长缩短了，功耗也就大大降低了，故能做到更高的定位动态和定位容量，传统TDOA定位系统需要1个单独的时间同步基站来对几个定位基站进行时间同步。
[0003]申请号为2021109623578的专利技术专利中公开了一种利用伪时钟同步的TDOA定位方法，该专利技术通过将时间同步基站和定位基站合二为一，称为主基站，即主基站既定时发送时钟同步信息，也接收定位标签发送的定位信息并记录相应的时间戳，从基站接收主基站发送的时钟同步信息和定位标签发送的定位信息并记录相应的时间戳。主基站和从基站将时间戳信息发送给定位服务器，定位服务器调用相应的坐标解算算法和卡尔曼滤波算法，求解出定位标签的坐标，该专利技术硬件成本低、并发容量大、可靠性高、定位精度高。
[0004]该专利在存在如下问题：当定位标签距离主基站过远时，信号在传输过程中环境中的遮挡和多径，使得信号强度变弱，导致同步精度下降或者稳定的偏差，最终导致定位标签的定位精度下降，同时无法去除信号强度过弱的信号。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于物联网的高精稳UWB的TDOA无线同步方法，解决以下技术问题：定位标签距离主基站过远时，信号在传输过程中环境中的遮挡和多径，使得信号强度变弱，导致同步精度下降或者稳定的偏差，最终导致定位标签的定位精度下降，同时无法去除信号强度过弱的信号。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007]一种基于物联网的高精稳UWB的TDOA无线同步方法，包括如下步骤：
[0008]步骤一：移动终端发射初始信号至若干基站，若干基站接收并记录初始信号的运行数据，该运行数据包括初始信号接收强度和初始信号接收时间；
[0009]步骤二：利用信号度计算公式对若干基站接收到的初始信号进行信号度的计算并与信号度阈值进行比对，去除低于信号度阈值的信号度；
[0010]步骤三：利用信号度的大小设定标准基站和辅助基站；
[0011]步骤四：标准基站被设定之后，在固定延时TD1后发射次级信号给若干辅助基站，
若干辅助基站接收到次级信号并记录次级信号接收时间；
[0012]步骤五：标准基站在发射次级信号后，在固定延时TD2后发射结束信号给若干辅助基站，若干辅助信号接收到结束信号并记录结束信号接收时间；
[0013]步骤六：通过移动终端在辅助基站AN与BN和AN与CN之间的距离差以及AN、BN和CN各自的坐标，利用坐标解算算法得出移动终端的坐标。
[0014]进一步的，利用信号度计算公式获得若干个基站的信号度，其中DBi为信号度，SJi为该基站初始信号的初始信号接收时间，QDi为该基站初始信号的初始信号接收强度，α表示为预设的比例系数且不为零。
[0015]进一步的，信号度阈值通过物联网终端搜寻对应的该区域过往的工作报告，根据工作报告制定信号度阈值，其中信号度与预设的信号度阈值对比步骤如下：当DBi≥DBX时，采用该信号度对应基站接收的初始信号接收时间数据；当DBi＜DBX时，去除该信号度对应基站接收的初始信号接收时间数据；其中DBX为信号度阈值，DBi为信号度。
[0016]进一步的，将若干不小于信号度阈值的信号度进行降序排列，获取若干基站中信号度的最大值，并将该信号度定义为标准信号度，同时将标准信号度对应的基站设定为标准基站，并将剩余基站设定为辅助基站。
[0017]进一步的，将两个辅助基站AN、BN接收到次级信号接收时间分别定义为A1、B1；将两个辅助基站AN、BN接收到结束信号接收时间分别定义为A2、B2。
[0018]进一步的，利用距离计算公式DS＝c*|t
AN
‑
t
BN
|计算移动终端在两个辅助基站AN和BN之间的距离差；其中，t
AN
为辅助基站AN在标准基站上的映射时间，t
BN
为辅助基站BN在标准基站上的映射时间，c为光速。
[0019]进一步的，辅助基站AN在标准基站上的映射时间计算公式为辅助基站BN在标准基站上的映射时间计算公式为其中AT为辅助基站AN的初始信号接收时间，BT为辅助基站BN的初始信号接收时间。
[0020]与现有方案相比，本专利技术的有益效果：
[0021]本专利技术中，通过对信号数据中的初始信号接收强度和初始信号接收时间进行联立计算，获取若干基站的信号度，通过对不同基站的信号度进行对比，并选取一个标准基站和若干个辅助基站；选择信号度最高的基站为标准基站，即该基站离移动终端最近或者信号接收强度最高，避免标准基站距离移动终端过远，导致初始信号在传递过程中因遮挡或者多径效应，造成信号传递过程中的损耗，影响信号的同步精度，最终影响到移动终端定位的精度；
[0022]通过将若干信号度与预设的信号度阈值进行比对，用于剔除信号强度过弱的信号，避免基站过远或者环境遮挡造成的信号异常，影响若干基站之间的时间同步，同时进而造成移动终端的定位精度下降。
附图说明
[0023]图1为本专利技术一种基于物联网的高精稳UWB的TDOA无线同步方法的流程框图。
具体实施方式
[0024]参照图1所示，本专利技术为一种基于物联网的高精稳UWB的TDOA无线同步方法，包括如下步骤：
[0025]步骤一：移动终端发射初始信号至若干基站，若干基站接收并记录初始信号的运行数据，初始信号的运行数据包括初始信号接收强度和初始信号接收时间；
[0026]步骤二：利用信号度计算公式对若干基站接收到的初始信号进行信号度的计算并与信号度阈值进行比对，去除低于信号度阈值的信号度；
[0027]步骤三：利用信号度的大小设定标准基站和辅助基站，其中标准基站为一个，辅助基站为若干个；
[0028]步骤四：标准基站被设定之后，在固定延时TD1后发射次级信号给若干辅助基站，若干辅助基站接收到次级信号并记录次级信号接收时间；
[0029]步骤五：标准基站在发射次级信号后，在固定延时TD2后发射结束信号给若干辅助基站，若干辅助信号接收到结束信号并记录结束信号接收时间；
[0030]步骤六：通过移动终端在辅助基站AN与BN和AN与CN之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的高精稳UWB的TDOA无线同步方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：移动终端发射初始信号至若干基站，若干基站接收并记录初始信号的运行数据，该运行数据包括初始信号接收强度和初始信号接收时间；步骤二：利用信号度计算公式对若干基站接收到的初始信号进行信号度的计算并与信号度阈值进行比对，去除低于信号度阈值的信号度；步骤三：利用信号度的大小设定标准基站和辅助基站；步骤四：标准基站被设定之后，在固定延时TD1后发射次级信号给若干辅助基站，若干辅助基站接收到次级信号并记录次级信号接收时间；步骤五：标准基站在发射次级信号后，在固定延时TD2后发射结束信号给若干辅助基站，若干辅助信号接收到结束信号并记录结束信号接收时间；步骤六：通过移动终端在辅助基站AN与BN和AN与CN之间的距离差以及AN、BN和CN各自的坐标，利用坐标解算算法得出移动终端的坐标。2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的高精稳UWB的TDOA无线同步方法，其特征在于，利用信号度计算公式获得若干个基站的信号度，其中DBi为信号度，SJi为该基站初始信号的初始信号接收时间，QDi为该基站初始信号的初始信号接收强度，α表示为预设的比例系数且不为零。3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的高精稳UWB的TDOA无线同步方法，其特征在于，信号度阈值通过物联网终端搜寻对应的该区域过往的工作报告，根据工作报告制定信号度阈值，其中信号度与预设的信号度阈值对比步骤如下：当DBi≥DBX时，采用该信号度对应基站接收的初始信号接...

【专利技术属性】
技术研发人员：周成华，陈亚飞，成飞，赵守伟，王德喜，
申请(专利权)人：南京亚沙通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：