一种多标签DS-TWR测距的基站侧处理方法技术

本发明专利技术公开了一种多标签DS

【技术实现步骤摘要】
一种多标签DS
‑
TWR测距的基站侧处理方法


[0001]本专利技术涉及UWB领域，尤其涉及一种基于DS
‑
TWR的UWB测距方法。

技术介绍

[0002]由于卫星信号在室内会被严重遮挡导致GPS或北斗无法发定位，因此在室内定位主要采用无线通信、基站定位、惯导定位等多种技术集成形成一套室内位置定位体系。其中，UWB (Ultra Wideband，超宽带)是一种通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲的无线通信技术，测距精度可达厘米级。UWB主要采用无线信号在标签和基站之间的飞行时间来测量节点间距离，为消除两端时钟晶振的偏移差异，DS
‑
TWR(Double
‑
Sided Two WayRanging，双边双向测距)方法被广泛使用。该方法通过至少2次往返交互来计算测距值，由于不需要标签和基站响应时间保持一致，对于MCU系统处理带来了便利。
[0003]DS
‑
TWR方法具有较好的测距鲁棒性，不需要基站和标签保持时间同步；但也因此系统没有统一时间基准。多标签场景下，每个标签根据自身时钟周期性给基站发送数据帧，不同标签可能会在非常相近的时刻发送，导致往返交互过程被穿插而最终无法获得测距值。以两标签 3消息方式为例，可能出现如图1所示的两种情况：基站在收到A标签或B标签的Final帧之后去读取发送时间戳寄存器，实际获得的都是对应给标签B的Resp帧发送时间，这样标签A就会因为缺少Resp帧发送时间导致本次与该基站的测距计算失败。

技术实现思路

[0004]本专利技术公开了一种多标签DS
‑
TWR测距的基站侧处理方法，可以有效改善多标签随机发送导致的往返交互中断而无法测距的问题。本方法包括：
[0005]基站初始化，创建用于记录数据帧发送时间戳的第一集合，以及用于记录数据帧接收时间戳的第二集合；
[0006]所述基站进入监听状态，等待接收标签发送的数据帧；
[0007]若上次接收数据帧是Poll帧，所述基站更新所述第一集合；
[0008]若当前接收数据帧是Poll帧，所述基站更新所述第二集合；
[0009]若当前接收数据帧非Poll帧，从所述第一集合和所述第二集合获取对应的时间戳，计算与对应当前接收数据帧标签的测距值；
[0010]更新所述上次接收数据帧的类型和对应的标签唯一识别码。
[0011]优选的，所述基站更新所述第一集合，包括：
[0012]所述第一集合采用键值对(key
‑
value)方式；
[0013]在3消息方式中，所述基站读取发送时间戳寄存器获取对应上一Poll帧的Resp帧发送时间戳作为值，所述上一Poll帧的标签唯一识别码作为对应的键，更新至所述第一集合；或者，在4消息方式中，所述基站读取发送时间戳寄存器获取对应上一Poll帧的Final帧发送时间戳作为值，所述上一Poll帧的标签唯一识别码作为对应的键，更新至所述第一集合。
[0014]优选的，所述基站更新所述第二集合，包括：
[0015]所述第二集合采用键值对(key
‑
value)方式；
[0016]所述基站读取接收时间戳寄存器获取当前Poll帧接收时间戳作为值，所述当前Poll帧的标签唯一识别码作为对应的键，更新至所述第二集合。
[0017]优选的，从所述第一集合和所述第二集合获取对应的时间戳，计算所述标签的测距值，包括：在3消息方式中，所述当前接收数据帧为Final帧，所述基站读取所述接收时间戳寄存器获取对应当前Final帧接收时间戳，从所述当前Final帧中解析标签唯一识别码和对应的 Poll帧发送时间戳、Resp帧接收时间戳、Final帧发送时间戳，根据所述标签唯一识别码分别从所述第一集合和所述第二集合中获取对应的Resp帧发送时间戳和Poll帧接收时间戳，根据以下公式计算测距值D：
[0018]T1＝Resp接收时间戳
–
Poll发送时间戳
[0019]T2＝Resp发送时间戳
–
Poll接收时间戳
[0020]T3＝Final接收时间戳
–
Resp发送时间戳
[0021]T4＝Final发送时间戳
–
Resp接收时间戳
[0022][0023]其中，c是传播介质中的光速；
[0024]或者，
[0025]在4消息方式中，所述当前接收数据帧是Final帧，所述基站读取所述接收时间戳寄存器获取对应当前FinalResp帧接收时间戳，从所述当前FinalResp帧中解析标签唯一识别码和对应的Poll帧发送时间戳、Resp帧发送时间戳、Resp帧接收时间戳、Final帧接收时间戳、 FinalResp帧发送时间戳，根据所述标签唯一识别码分别在所述第一集合和所述第二集合中查找对应的Final帧发送时间戳和Poll帧接收时间戳，按以下公式计算测距值：
[0026]T1＝Resp接收时间戳
–
Poll发送时间戳
[0027]T2＝Resp发送时间戳
–
Poll接收时间戳
[0028]T3＝FinaResp接收时间戳
–
Final发送时间戳
[0029]T4＝FinalResp发送时间戳
–
Final接收时间戳
[0030][0031]本专利技术的上述技术方案至少具有如下有益效果：通过在基站侧创建用于记录数据帧发送时间戳的第一集合，以及用于记录数据帧接收时间戳的第二集合，可以改善多标签在相近时刻发送可能导致往返交互过程被穿插而最终无法获得测距值的问题。
附图说明
[0032]图1为两标签3消息方式DS
‑
TWR往返交互流程相互穿插的时序示意图；
[0033]图2为本专利技术实施例一提供的一种多标签DS
‑
TWR测距的基站侧处理方法的流程示意图；
[0034]图3为本专利技术实施例二提供的一种3消息方式DS
‑
TWR测距的基站侧处理方法的流
程示意图；
[0035]图4为本专利技术实施例三提供的一种4消息方式DS
‑
TWR测距的基站侧处理方法的流程示意图。
具体实施方式
[0036]为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0037]图2是本专利技术实施例一提供的一种多标签DS
‑
TWR测距的基站侧处理方法的流程示意图。如图1所示，包括以下步骤：
[0038]S101：基站初始化，创建用于记录数据帧发送时间戳的第一集合，以及用于记录数据帧接收时间戳的第二集合；
[0039]S102：所述基站进入监听状态，等待接收标签发送的数据帧；
[0040]S103：若上次接收数据帧是P本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多标签DS
‑
TWR测距的基站侧处理方法，包括：基站初始化，创建用于记录数据帧发送时间戳的第一集合，以及用于记录数据帧接收时间戳的第二集合；所述基站进入监听状态，等待接收标签发送的数据帧；若上次接收数据帧是Poll帧，所述基站更新所述第一集合；若当前接收数据帧是Poll帧，所述基站更新所述第二集合；若当前接收数据帧非Poll帧，从所述第一集合和所述第二集合获取对应的时间戳，计算与对应当前接收数据帧标签的测距值；更新所述上次接收数据帧的类型和对应的标签唯一识别码。2.根据权利要求1的一种基站侧测距方法，其特征在于，所述基站更新所述第一集合，包括：所述第一集合采用键值对(key
‑
value)方式；在3消息方式中，所述基站读取发送时间戳寄存器获取对应上一Poll帧的Resp帧发送时间戳作为值，所述上一Poll帧的标签唯一识别码作为对应的键，更新至所述第一集合；或者，在4消息方式中，所述基站读取发送时间戳寄存器获取对应上一Poll帧的Final帧发送时间戳作为值，所述上一Poll帧的标签唯一识别码作为对应的键，更新至所述第一集合。3.根据权利要求1的一种基站侧测距方法，其特征在于，所述基站更新所述第二集合，包括：所述第二集合采用键值对(key
‑
value)方式；所述基站读取接收时间戳寄存器获取当前Poll帧接收时间戳作为值，所述当前Poll帧的标签唯一识别码作为对应的键，更新至所述第二集合。4.根据权利要求1的一种基站侧测距方法，其特征在于，从所述第一集合和所述第二集合获取对应的时间戳，计算所述标签的测距值，包括：在3消息方式中，所述当前接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢敏，
申请(专利权)人：北京金坤科创技术有限公司，
类型：发明
国别省市：