Uwb組網定位的系統及方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及一種UWB組網定位的系統，更具體地，涉及一種UWB組網定位的系統及方法。
【背景技術】
[0002]UWB(Ultra Wideband)是一種無載波通信技術，利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據。通過在較寬的頻譜上傳送極低功率的信號。UWB具有抗干擾性能強、傳輸速率高、帶寬極寬、消耗電能小、發送功率小等諸多優勢，主要應用于室內通信、高速無線LAN、家庭網絡、無繩電話、安全檢測、位置測定、雷達等領域。近年來，國內外開始利用UWB的亞納秒級超窄脈沖來做近距離精確室內定位。
[0003]發明人發現，現有的UWB定位通信主要是點對點的通信或是簡單的組網，因此，有必要開發一種用于大量移動設備的UWB組網定位的系統及方法。
[0004]公開于本公開【背景技術】部分的信息僅僅旨在加深對本公開的一般【背景技術】的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。
【發明內容】
[0005]本公開提出了一種UWB組網定位的系統及方法，其能夠通過UWB通信實現對覆蓋范圍內的大量移動設備的實時組網定位，同時避免基站以及移動設備之間的干擾。
[0006]根據本公開的一方面，提出了一種UWB組網定位的系統，該系統可以包括:一個或多個標簽，其位于待定位的設備上，并間隔第一周期向外廣播UWB信號；多個UWB基站，其固定在預定位置上，所述多個UWB基站分別基于一個或多個標簽廣播的UWB信號，獲得每個UWB基站與一個或多個標簽之間的距離；以及服務器，其分別連接到所述多個UWB基站，所述服務器基于所述多個UWB基站與一個或多個標簽之間的距離，對所述多個標簽進行定位。
[0007]根據本公開的另一方面，提出了一種UWB組網定位的方法，該方法可以包括:一個或多個標簽間隔第一周期向外廣播UWB信號；多個UWB基站分別基于一個或多個標簽廣播的UWB信號，獲得每個UWB基站與一個或多個標簽之間的距離；以及基于所述多個UWB基站與一個或多個標簽之間的距離，對所述多個標簽進行定位。
[0008]本公開的方法和裝置具有其它的特性和優點，這些特性和優點從并入本文中的附圖和隨后的具體實施例中將是顯而易見的，或者將在并入本文中的附圖和隨后的具體實施例中進行詳細陳述，這些附圖和具體實施例共同用于解釋本公開的特定原理。
【附圖說明】
[0009]通過結合附圖對本公開示例性實施例進行更詳細的描述，本公開的上述以及其它目的、特征和優勢將變得更加明顯，其中，在本公開示例性實施例中，相同的參考標號通常代表相同部件。
[0010]圖1示出了根據本公開的UWB組網定位的系統的示意圖。
[0011 ]圖2示出了根據本公開的UWB組網定位的系統的UWB基站和標簽的示意圖。
[0012]圖3示出了根據本公開的UWB組網定位的系統的時間片分配的示意圖。
[0013]圖4示出了根據本公開的UWB組網定位的系統的測距過程的示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面將參照附圖更詳細地描述本公開的優選實施例。雖然附圖中顯示了本公開的優選實施例，然而應該理解，可以以各種形式實現本公開而不應被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了使本公開更加透徹和完整，并且能夠將本公開的范圍完整地傳達給本領域的技術人員。
[0015]實施例1
[0016]圖1示出了根據本公開的UWB組網定位的系統的示意圖。
[0017]在該實施例中，根據本公開的UWB組網定位的系統可以包括:一個或多個標簽、多個UWB基站以及服務器。一個或多個標簽位于待定位的設備上，并間隔第一周期向外廣播UWB信號；多個UWB基站固定在預定位置上，分別基于一個或多個標簽廣播的UWB信號，獲得每個UWB基站與一個或多個標簽之間的距離;服務器分別連接多個UWB基站，基于多個UWB基站與一個或多個標簽之間的距離，對一個或多個標簽進行定位。
[0018]該實施例通過UWB通信實現對覆蓋范圍內的大量移動設備的實時定位，同時避免UWB基站以及移動設備之間的干擾。
[0019]下面詳細說明根據本公開的UWB組網定位的系統。
[0020]發送廣播
[0021]在一個示例中，一個或多個標簽可以位于待定位的設備上，并間隔第一周期向外廣播UWB信號。待定位的設備可以是商用機器人或智能車輛。標簽上電后可以每隔第一周期向外廣播一次信息，該第一周期可以是事先設定好的最小的廣播時間周期，當同一個區域標簽量越來越多時該第一周期會動態地自動增大，廣播該信息的目的在于尋找周圍的UWB基站與其進行測距。
[0022]測量距離
[0023]在一個示例中，多個UWB基站可以固定在預定位置上，可以分別基于一個或多個標簽廣播的UWB信號，獲得每個UWB基站與一個或多個標簽之間的距離。
[0024]UWB基站上電后可以開啟無線接收，等待標簽與其進行通信測距(應當注意，本公開的系統中UWB基站與UWB基站之間可以不進行無線通信)。如果標簽廣播后周圍有UWB基站收到該廣播信息，則UWB基站按照設定的協議與標簽進行通信以完成測距，測距完成后標簽進入睡眠狀態，等待下一個周期重復發送廣播進行測距，如果周圍沒有UWB基站，標簽還是一樣進入睡眠狀態等待下一周期重復發送廣播進行測距。
[0025]圖4示出了根據本公開的UWB組網定位的系統的測距過程的示意圖。如圖4所示，實際的測距過程可以描述如下:
[0026]在UWB基站接收到標簽的廣播數據(廣播包)后，可以在時間JTl向標簽發送測距包I ；標簽在時間BRl接收到UWB基站的測距包I后，可以在時間BTl向UWB基站發送測距包2 ； UffB基站在時間JRl接收到標簽的測距包2后，可以在時間JT2向標簽發送測距包3;以及，標簽在時間BR2接收到UWB基站的測距包3后，可以向UWB基站發送回傳包。
[0027]因此，標簽與UWB基站之間的距離D可以表示為公式(I):
[0028]D=((((JR1-JT1)-(BT1-BR1)) + ((BR2-BT1)-(JT2-JR1)))/4)*C(1)
[0029]其中，(:可以為信號傳播速度。
[0030]圖2示出了根據本公開的UWB組網定位的系統的UWB基站和標簽的示意圖。
[0031]在一個示例中，獲得每個UWB基站與一個或多個標簽之間的距離可以包括:為多個UWB基站分配基站ID號并將多個UWB基站分組，每組內的多個UWB基站按照基站ID號的順序分別與一個或多個標簽進行測距。
[0032]在一個示例中，獲得每個UWB基站與一個或多個標簽之間的距離還可以包括:為一個或多個標簽分配標簽ID號，按照每組UWB基站覆蓋范圍內的標簽ID號的順序逐個進行測距。
[0033]具體地，UWB基站收到廣播信息后不是立即與標簽進行測距，而是計算隔多長時間后才啟動和標簽的測距。如圖2所示，可以為安裝的每個UWB基站設定一個ID號，并且可以根據安裝位置順序為每個UWB基站分配連續的ID號。UWB基站收到標簽的廣播信息后可以根據自身的ID號來計算什么時候開啟與標簽的測距，例如，基站1(ID號為I)收到標簽的廣播信息后立即開啟與標簽測距，基站I與標簽測距完后基站2(ID號為2)馬上開啟與標簽測距，收至IJ廣播的UWB基站會根據自己ID號順序完成與標簽的測距。
[0034]在存在多個UWB基站的情況下，如果有多個UWB基站同時收到同一個標簽的廣播信息，則不使用所有UWB基站進行測距。在實際應用中，一般有3個UWB基站就可以完成區域的定位，因此可以將UWB基站分組以避免重復定位，每組內的多個UWB基站按照基站ID號的順序分別與標簽進行測距。一組UWB基站的數量可以取值為3-10，優選地，一組UWB基站的數量可以取值為6。例如，當基站I到基站6為一組的6個UWB基站時，以基站I到基站6的順序和標簽進行測距，基站7可以與基站I一樣，收到標簽的廣播信息后馬上開啟和標簽的測距。同時，可以使基站I和基站7安裝間距足夠遠，從而保證標簽的廣播信息不能夠同時被基站I和基站7這兩個UWB基站收到，這樣就不會產生干擾，同理基站2和基站8、基站3和基站9等均按該原理進行安裝。
[0035]可見，對于定位區域內的同一個標簽，可以通過將UWB基站分組，每組內的UWB基站按照基站ID號的順序分別測距，以避免出現同時與標簽測距的情況，從而可以避免UWB基站之間的通信干擾。
[0036]在存在多個標簽的情況下，如圖2所示，可以為多個標簽分配標簽ID號，按照每組UWB基站覆蓋范圍內的標簽ID號的順序逐個進行測距。
[0037]在一個示例中，可以按照一組UWB基站覆蓋范圍內的標簽ID號的順序為一組UWB基站覆蓋范圍內的一個或多個標簽分配第一時間片；以及在第一時間片內，以一組UWB基站的基站ID號的順序為一組UWB基站分配第二時間片。
[0038]在一個示例中，第一周期可以設定為一組UWB基站與在一組UWB基站覆蓋范圍內的所有標簽之間的測距時間的總和。
[0039]在一個示