一种基于UWB技术的测距方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于UWB技术的测距方法及系统，其中涉及的测距系统，包括UWB终端设备、UWB参考基站、UWB侦听基站；UWB终端设备与UWB参考基站之间进行单边测距，由UWB终端设备或UWB参考基站计算UWB终端设备与UWB参考基站之间的距离；UWB侦听基站全程接收UWB终端设备与UWB参考基站进行单边测距时的所有数据帧，且将UWB侦听基站与UWB参考基站数据帧相对应的时间戳上传至服务器，通过服务器计算得到UWB终端设备分别与UWB参考基站、UWB侦听基站之间的距离。本发明专利技术UWB终端设备与UWB参考基站之间两条帧的交互过程，就能计算获取到UWB终端设备分别与UWB参考基站、UWB侦听基站的距离；UWB侦听基站只需全程接收即可，极大地减少了测距流程，显著地提升了空中测距的吞吐量。显著地提升了空中测距的吞吐量。显著地提升了空中测距的吞吐量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于UWB技术的测距方法及系统


[0001]本专利技术涉及信息通信
，尤其涉及一种基于UWB技术的测距方法及系统。

技术介绍

[0002]超宽带(UWB，Ultra Wide Band)技术是一种无线载波通信技术，它始于20世纪60年代兴起的脉冲通信技术。UWB技术利用频谱极宽的超宽基带脉冲进行通信，故又称为基带通信技术、无线载波通信技术，主要用于军用雷达、定位和低截获率/低侦测率的通信系统中。随着UWB技术的快速发展和广泛应用，UWB测距也越来越受到关注。
[0003]现有技术中，通常通过飞行时间(TOF，Time of Flight)测距法进行UWB测距，通过测量UWB信号在两个设备(基站和标签)之间往返的飞行时间来计算距离。
[0004]现有技术的问题在于，在多标签多基站设备的复合测距环境中，往往需要每个标签与各个基站之间都要进行收发交互，或者每个标签与指定的基站之间进行切换收发交互，来得到UWB测距信息。过多的UWB空中交互，会增加空中UWB的信息负载，降低UWB数据传输的吞吐量，减少现场定位的标签容量。
[0005]针对上述技术问题，本专利技术提供一种基于UWB技术的测距方法及系统。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种基于UWB技术的测距方法及系统。
[0007]为了实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种基于UWB技术的测距系统，包括UWB终端设备、UWB参考基站、UWB侦听基站；UWB终端设备分别与UWB参考基站、UWB侦听基站通信连接，UWB参考基站还与UWB侦听基站通信连接；
[0009]UWB终端设备与UWB参考基站之间进行单边测距，由UWB终端设备或UWB参考基站计算UWB终端设备与UWB参考基站之间的距离；
[0010]UWB侦听基站全程接收UWB终端设备与UWB参考基站进行单边测距时的所有数据帧，且将UWB侦听基站与UWB参考基站数据帧相对应的时间戳上传至服务器，通过服务器计算得到UWB终端设备分别与UWB参考基站、UWB侦听基站之间的距离。
[0011]相应的，还提供一种基于UWB技术的测距方法，包括：
[0012]S1.UWB终端设备主动发送广播Poll帧，并记录发送Poll帧相对应的时间戳t_poll_tx；
[0013]S2.UWB参考基站和UWB侦听基站分别接收UWB终端设备发送的Poll帧，并分别记录接收到Poll帧后相对应的时间戳r_poll_rx、时间戳ls_poll_rx；
[0014]S3.UWB参考基站接收到UWB终端设备发送的Poll帧后，延时一段时间回复广播Resp帧，并记录回复广播Resp帧相对应的时间戳r_resp_tx；
[0015]S4.UWB终端设备和UWB侦听基站分别接收UWB参考基站回复的广播Resp帧；并分别
记录接收到回复广播Resp帧后相对应的时间戳t_resp_rx、时间戳ls_resp_rx；
[0016]S5.根据记录的时间戳计算UWB终端设备分别到UWB参考基站、UWB侦听基站的距离。
[0017]进一步的，所述步骤S5之前还包括：
[0018]计算步骤S3中UWB参考基站记录的时间戳r_resp_tx与步骤S2中UWB参考基站记录的时间戳r_poll_rx之间的时间间隔，表示为：
[0019]R1＝r_resp_tx
–
r_poll_rx
[0020]其中，R1表示时间戳r_resp_tx与时间戳r_poll_rx之间的时间间隔。
[0021]进一步的，所述计算步骤S4中UWB侦听基站记录的时间戳ls_resp_rx与步骤S2中UWB侦听基站记录的时间戳ls_poll_rx之间的时间间隔，表示为：
[0022]D1＝ls_resp_rx
–
ls_poll_rx
[0023]其中，D1表示时间戳ls_resp_rx与时间戳ls_poll_rx之间的时间间隔。
[0024]进一步的，所述计算步骤S4中UWB终端设备记录的时间戳t_resp_rx与步骤S1中UWB终端设备记录的时间戳t_poll_tx之间的时间间隔，表示为：
[0025]T1＝t_resp_rx
–
t_poll_tx
[0026]其中，T1表示时间戳t_resp_rx与时间戳t_poll_tx之间的时间间隔。
[0027]进一步的，所述步骤S5之前还包括：
[0028]筛选出UWB参考基站可视距相对应的UWB侦听基站，获取UWB侦听基站与UWB参考基站之间的距离，根据获取到的距离计算UWB侦听基站到UWB参考基站的飞行时间，表示为：
[0029]tof_rsp＝Dr/c
[0030]其中，tof_rsp表示UWB侦听基站到UWB参考基站的飞行时间；Dr表示UWB侦听基站与UWB参考基站之间的距离；c表示光速。
[0031]进一步的，所述步骤S5中UWB终端设备到UWB参考基站的距离，表示为：
[0032][0033]Dref＝tof_ref*c
[0034]其中，tof_ref表示UWB终端设备到UWB参考基站的飞行时间；Dref表示UWB终端设备到UWB参考基站的距离。
[0035]进一步的，所述步骤S5中UWB终端设备到UWB侦听基站的距离，表示为：
[0036][0037]Daim＝tof_aim*c
[0038]其中，tof_aim表示UWB终端设备到UWB侦听基站的飞行时间；Daim表示UWB终端设备到UWB侦听基站的距离。
[0039]进一步的，所述测距方法还包括：
[0040]S6.UWB参考基站主动发送广播Centor帧，并记录发送Centor帧相对应的时间戳r_cen_tx；
[0041]S7.UWB终端设备和UWB侦听基站分别接收UWB参考基站发送的Centor帧，并分别记录接收到Centor帧后相对应的时间戳t_cen_rx、时间戳ls_cen_rx；
[0042]S8.UWB终端设备接收到UWB参考基站发送的Centor帧后，延时一段时间回复广播Resp帧，并记录回复广播Resp帧相对应的时间戳t_resp_tx；
[0043]S9.UWB参考基站和UWB侦听基站分别接收UWB终端设备回复的广播Resp帧；并分别记录接收到回复广播Resp帧后相对应的时间戳r_resp_rx、时间戳ls_resp_rx；
[0044]S10.根据记录的时间戳计算UWB终端设备分别到UWB参考基站、UWB侦听基站的距离。
[0045]进一步的，所述UWB终端设备到UWB参考基站的距离计算是UWB终端设备或UWB参考基站计算的；UWB终端设备到UWB侦听基站的距离计算是用过服务器计算。
[0046]与现有技术相比，本专利技术的测距方法只需要UWB终端设备与U本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于UWB技术的测距系统，其特征在于，包括UWB终端设备、UWB参考基站、UWB侦听基站；UWB终端设备分别与UWB参考基站、UWB侦听基站通信连接，UWB参考基站还与UWB侦听基站通信连接；UWB终端设备与UWB参考基站之间进行单边测距，由UWB终端设备或UWB参考基站计算UWB终端设备与UWB参考基站之间的距离；UWB侦听基站全程接收UWB终端设备与UWB参考基站进行单边测距时的所有数据帧，且将UWB侦听基站与UWB参考基站数据帧相对应的时间戳上传至服务器，通过服务器计算得到UWB终端设备分别与UWB参考基站、UWB侦听基站之间的距离。2.一种基于UWB技术的测距方法，其特征在于，所述测距方法基于权利要求1所述的一种基于UWB技术的测距系统；测距方法包括：S1.UWB终端设备主动发送广播Poll帧，并记录发送Poll帧相对应的时间戳t_poll_tx；S2.UWB参考基站和UWB侦听基站分别接收UWB终端设备发送的Poll帧，并分别记录接收到Poll帧后相对应的时间戳r_poll_rx、时间戳ls_poll_rx；S3.UWB参考基站接收到UWB终端设备发送的Poll帧后，延时一段时间回复广播Resp帧，并记录回复广播Resp帧相对应的时间戳r_resp_tx；S4.UWB终端设备和UWB侦听基站分别接收UWB参考基站回复的广播Resp帧；并分别记录接收到回复广播Resp帧后相对应的时间戳t_resp_rx、时间戳ls_resp_rx；S5.根据记录的时间戳计算UWB终端设备分别到UWB参考基站、UWB侦听基站的距离。3.根据权利要求2所述的一种基于UWB技术的测距方法，其特征在于，所述步骤S5之前还包括：计算步骤S3中UWB参考基站记录的时间戳r_resp_tx与步骤S2中UWB参考基站记录的时间戳r_poll_rx之间的时间间隔，表示为：R1＝r_resp_tx
–
r_poll_rx其中，R1表示时间戳r_resp_tx与时间戳r_poll_rx之间的时间间隔。4.根据权利要求3所述的一种基于UWB技术的测距方法，其特征在于，所述计算步骤S4中UWB侦听基站记录的时间戳ls_resp_rx与步骤S2中UWB侦听基站记录的时间戳ls_poll_rx之间的时间间隔，表示为：D1＝ls_resp_rx
–
ls_poll_rx其中，D1表示时间戳ls_resp_rx与时间戳ls_poll_rx之间的时间间隔。5.根据权利要求4所述的一种基于UWB技术的测距方法，其特征在于，所述计算步骤S4中UWB终端设备记录的时间戳...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢金达，胡江，孙宇，卓长安，汪麟，
申请(专利权)人：杭州品铂科技有限公司，
类型：发明
国别省市：