[发明专利]基于无线TOF的快速定位方法及系统

说明书

一种基于无线TOF的快速定位方法及系统，该方法包括步骤一、通过待定位的标签向至少三个基站广播测距请求；步骤二、待步骤一中的各个基站均收到测距请求后，各个基站根据服务器中预设的时间顺序，逐一向标签发送应答报文；步骤三、待标签收齐步骤二中的所有应答报文后，通过标签汇总生成最终报文，并将最终报文向各个基站广播；步骤四、待各个基站接收到最终报文后，各个基站根据各自的ID提取其中对应的时间戳数据，并以此计算各自与标签之间的距离；步骤五、根据各个基站与标签之间的距离，由服务器计算标签所在位置；其具有高效率定位，提升了系统容量，降低功耗的优点。

技术领域

本发明涉及无线定位技术领域，特别涉及一种基于无线TOF的快速定位方法及系统。

背景技术

无线双向对称测距（SDS-TWR）是一种高精度的测距方法，例如TOF测距方法。

TOF测距方法可以理解为飞行时差测距（Time of Flight Measurement）方法，它主要利用信号在两个异步收发机之间往返的飞行时间来测量节点间的距离。

参照图1以说明TOF测距的基本原理，本地节点A向远程节点B发送一个Poll数据包，当B节点接收到Poll数据包时，会自动应答一个Response数据包。A节点记录自发出Poll数据包到接收到Response数据包经过的时间为T_TOT；B节点记录自接收到Poll数据包到发出Response数据包经过的时间为T_TAT；用总时间T_TOT减去周转时间T_TAT，即为A、B节点的数据包（poll、Response）在空中飞行度过的往返时间，记为T_RTT。假定在每个方向发生的飞行时间T_TOF等于50%的往返时间T_RTT，则有：T_TOF=T_RTT/2=(T_TOT-T_TAT)/2，计算出T_TOF后，可计算得到A、B节点之间的距离D，D=T_TOFc（c代表光速，电磁波是光波的一种,所以其速度和光速一样）。

实时定位系统，即RTLS（Real Time Location Systems），是一种基于无线电信号的定位手段。在一个分布有多个固定基站的定位系统中，如果通过无线测距技术获知待定位标签与各个基站之间的距离，即可计算出标签所在位置，如图2示意的基于无线TOF测距技术的定位系统，它包括待定位的标签X，以及分布于附近的基站a、基站b、基站c，通过TOF测距可确定标签X距离基站a的距离D_a、距离基站b的距离D_b、距离基站c的距离D_c，分别以基站a、基站b、基站c为圆心， D_a、D_b、D_c为半径作圆，计算三个圆的交点即为标签X所在位置，实现对标签X的实时定位。

但是在该基于TOF的定位系统中，待定位的标签需要逐一轮流地与每个基站进行测距，以图2中的基于无线TOF测距技术的定位系统为例，请参见图3，图中由上至下按照时序，标签X先与基站a进行测距,标签X与基站a之间的报文收发构成一个轮回，一个轮回包含三个（图中测距请求Poll、应答报文Response、结果报文Final）甚至更多个报文，轮回结束即完成一次测距，耗时T₁，之后标签X与基站b进行测距，重复上述轮回，耗时T₂，最后标签X与基站c进行测距，重复上述轮回，耗时T₃，为避免冲突，下一次poll数据包的发出时间与前一次final数据包的被接收时间间隔时间Ts由图可见，定位的总耗时是T₁、T₂、T₃及Ts的累加。

假设每次测距的耗时相等，若一次测距需要2ms，和四个基站完成测距就需要8ms，和八个基站完成测距就需要16ms，由于每个标签都需要和所有基站轮流测距，导致定位系统的效率低下，并且随着基站的增加，定位系统的效率会成比例地降低。