[发明专利]一种改进的双向双边测距方法

说明书

本发明提供了一种改进的双向双边测距方法。该方法由移动节点连续发射两次信号给所有固定参考节点，这些固定参考节点中，一个为主固定参考节点，其余的为从固定参考节点。移动节点通过发射两次对时信号，主固定参考节点发送一次对时响应信号，完成移动节点到主、从固定参考节点的距离差测量，同时移动节点发送的第二次对时信号和主固定参考节点发送的对时响应信号作为双向双边测距中的前两帧信号。本发明中的方法，具有双向双边测距方法定位精度高的优点；同时，只需通过移动节点发射两次对时信号即可测得多个距离差，进而可一次性测量得到移动节点到各个固定参考节点的距离，功耗相对较低，解决了多次双向双边测距耗时长的问题。

技术领域

本发明涉及超宽带无线定位技术领域，具体地说是一种改进的双向双边测距方法。

背景技术

目前高精度实时定位系统多采用信号飞行时间测量方法实现定位，通过测量信号飞行时间确定移动节点到固定基站距离或者是移动节点到两个固定基站距离差实现定位。基于信号飞行时间测量的定位方法主要有无需时间同步的TOF(Time Of Flight，TOF)定位方法，需要时间同步的TDOA(Time Difference of Arrival，TDOA)定位方法。TOF定位就是测量出三个(或多个)参考节点与移动节点之间的信号传播时间，从而得到移动节点到三个(或多个)参考节点距离的测量值，测距通常采用双向双边测距。

双向双边测距(Two Way Ranging，TWR)是移动节点(例如佩戴在身上可随人体移动的电子标签)发送信号并记录发送时间，固定参考节点(例如为固定基站)记录接收信号时间，处理完毕后延时并返回响应，移动节点接收到响应信号后记录接收时间并延时一段时间后再次发送信号给固定参考节点，固定参考节点再次接收信号并记录接收时间。最后根据电磁波速度与信号传播时间的乘积，可测得移动节点到固定参考节点的距离。双向双边测距可以通过差分运算滤除时钟偏差及漂移对测量精度的影响，无需高精度晶振即可保证测距精度。当有多个固定参考节点时，为了测量移动节点到各个固定参考节点之间的距离，移动节点需要依次同每个固定参考节点完成双向双边测距，一次TOF二维定位至少需要三次双向双边测距，导致TOF定位占用信道时间长。

发明内容

本发明的目的就是提供一种改进的双向双边测距方法，该方法可解决现有技术中多次双向双边测距导致信道占用时间长、耗时长的问题。

本发明的目的是这样实现的：一种改进的双向双边测距方法，包括如下步骤：

a、移动节点连续发射两次信号，分别为第一信号和第二信号；

b、若干固定参考节点均接收到移动节点所发射的两次信号；若干固定参考节点中，存在一个主固定参考节点，其余固定参考节点均为从固定参考节点；

c、所述主固定参考节点在接收到所述第二信号后，延时一段时间发射第三信号给所有从固定参考节点，同时将第三信号发送给移动节点；

d、所述移动节点在接收到第三信号后延时一段时间发射第四信号给主固定参考节点；

e、根据移动节点、固定参考节点发送信号的时间以及接收信号的时间，再结合固定参考节点彼此之间的距离即可计算得出移动节点到各个固定参考节点之间的距离。

固定参考节点至少为三个，下面以四个为例，具体给出相关的计算公式。

四个固定参考节点中，其中一个为主固定参考节点，另外三个分别是第一从固定参考节点、第二从固定参考节点和第三从固定参考节点；

主固定参考节点与移动节点之间的距离计算公式如下：

第一从固定参考节点与移动节点之间的距离计算公式如下：

其中，