[发明专利]一种基于轮询调度的UWB多标签定位方法

权利要求书

1.一种基于轮询调度的UWB多标签定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)调度基站发射包含一个标签初始化指令的数据包，在各个标签接受到数据包内的标签初始化指令后，向外广播包含各标签对应ID的数据包；

2)调度基站在发完标签初始化指令后，进入侦听状态并侦听网络中的数据包，解析出里面的ID，并生成一张轮询表；

3)调度基站根据轮询表的轮询状态生成控制标签进行测距的指令；

4)各标签根据所接受的指令，发出测距请求；

5)测距基站接收到标签的测距请求后与标签进行TWR测距，得到同一个标签离各个测距基站的距离。

2.如权利要求1所述的UWB多标签定位方法，其特征在于，在所述的调度基站、标签和测距基站间采用时间间隔小于1ns的脉冲进行通信。

3.如权利要求2所述的UWB多标签定位方法，其特征在于，采用双向飞行时间法计算脉冲信号在标签与测距基站之间的飞行时间，来确定标签与各个测距基站的距离。

4.如权利要求1所述的UWB多标签定位方法，其特征在于，包含所述测距请求的测距数据包内加入有标签ID。

5.如权利要求1所述的UWB多标签定位方法，其特征在于，在测出标签和各个测距基站的距离后，利用三边测量定位算法计算标签在网络中的具体位置。

6.如权利要求5所述的UWB多标签定位方法，其特征在于，所述的三边测量定位算法的具体计算步骤如下：

1)已知三点位置(x₁,y₁),(x₂,y₂),(x₃,y₃)；

2)已知未知点(x₀,y₀)到三点距离d₁,d₂,d₃；

3)以d₁,d₂,d₃为半径作三个圆，根据毕达哥拉斯定理，得出交点即未知点的位置计算公式：

(x₁-x₀)²+(y₁-y₀)²＝d₁²

(x₂-x₀)²+(y₂-y₀)²＝d₂²

(x₃-x₀)²+(y₃-y₀)²＝d₃²

解法推导：

设未知点位置为(x,y)，令其中的第一个球形P₁的球心坐标为(0,0)，P₂处于相同纵坐标，球心坐标为(d,0)，P₃球心坐标为(i,j)，三个球形半径分别为r₁,r₂,r₃，z为三球形相交点与水平面高度；则有：

r₁²＝x²+y²+z² (1)

r₂²＝(x-d)²+y²+z²(2)

r₃²＝(x-i)²+(y-j)²+z² (3)

当z＝0时，即为三个圆在水平面上相交为一点，首先解出x：

x＝(r₁²-r₂²+d²)/2d

将公式(2)变形，将公式(1)的z²代入公式(2)，再代入公式(3)得到y的计算公式：

y＝(r₁²-r₃²-x²+(x-i)²+j²)/2j。