[发明专利]一种基于UWB的测距装置及其测距时序方法

权利要求书

1.一种基于UWB的测距装置，其特征在于：包括若干定位基站和待定位的标签，定位基站和标签通过UWB通信交换时间戳信息；所述定位基站包括第一主控芯片、DWM1000模块、以太网模块和电源模块，第一主控芯片分别与DWM1000模块、以太网模块连接，电源模块为第一主控芯片、DWM1000模块和以太网模块供电；所述标签包括第二主控芯片、DWM1000模块和电源模块，第二主控芯片与DWM1000模块相连，电源模块为第一主控芯片和DWM1000模块供电。

2.根据权利要求1所述的一种基于UWB的测距装置，其特征在于：所述第一主控芯片为STM32F407ZGT6，所述第二主控芯片为STM32F401。

3.根据权利要求1所述的一种基于UWB的测距装置，其特征在于：所述定位基站安装于室内空间的四周且高度各不相同的位置。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种基于UWB的测距装置的测距时序方法，其特征在于：所述测距时序方法采用双边双向测距，包括以下步骤：

步骤A1：标签根据搜寻阶段所获得的定位基站的ID注册表，向定位基站主动发送第一次测距消息，记录发送第一次测距时间戳，并打开接收；

步骤A2：处于监听状态的定位基站收到某标签的第一次测距消息，记录为收到第一次测距消息时间戳，接着向标签回复第一次回复消息和发送第一次回复消息时间戳，打开接收；

步骤A3：标签收到第一次回复消息，并记录该时间戳为收到第一次回复消息，将发送第一次测距时间戳、发送第一次回复消息时间戳、发送第二次测距时间戳填包进行第二次测距消息发送，然后进入下一等待周期；

步骤A4：定位基站收到第二次测距消息记录收到第二次测距消息时间戳，解包获得各个消息节点时间戳计算距离。

5.根据权利要求4所述的一种基于UWB的测距装置的测距时序方法，其特征在于：所述测距时序方法中定位基站接收时间戳的工作过程中定位基站时序为周期性进行，包括以下步骤：

步骤B1：定位基站上电，并开启第一定位基站定时器，此时定位基站处于ID注册表消息发送状态，定位基站向空间内发送ID注册表；

步骤B2：开启第二定位基站定时器；

步骤B3：第二定位基站定时器定时期间，定位基站处于ID注册表消息等待状态；期间定位基站若收到其他定位基站的ID信息则添加并更新自己的ID注册表；

步骤B4：第二定位基站定时器到时后，定位基站进入测距消息接收状态，接收区域内标签的测距请求信息；

步骤B5：定位基站收到标签测距信息后向对应标签发送确认信号并开启第三定位基站定时器；

步骤B6：在第三定位基站定时器的定时期间，定位基站收到标签最终确认信号则完成一次标签测距，并将距离上报；

步骤B7：第一定位基站定时器到时后重复步骤B1中的开启第一定位基站定时器。

6.根据权利要求4所述的一种基于UWB的测距装置的测距时序方法，其特征在于：所述测距时序方法中标签接收时间戳的工作过程包括以下步骤：

步骤C1：标签上电，并开启第一标签定时器和第二标签定时器，此时标签处于ID注册表消息等待状态；

步骤C2：标签在第二标签定时器定时期间内收到定位基站的ID注册表则在标签内部形成一个注册表用于后面阶段的测距；

步骤C3：标签在第二标签定时器超时后根据ID注册表中信息对定位基站依次测距；

步骤C4：当ID注册表中所有定位基站测距完成后进入休眠状态等待第一标签定时器超时。

7.根据权利要求6所述的一种基于UWB的测距装置的测距时序方法，其特征在于：所述测距时序方法中标签接收时间戳的工作过程中步骤C3包括以下步骤：

步骤C31：标签根据ID注册表中信息对第一位定位基站发送测距请求信息；

步骤C32：发送后开启第三标签定时器；

步骤C33：在第三标签定时器的定时期间，标签收到定位基站确认消息后向该定位基站发送最终确认信号，完成对该定位基站的一次测距；

步骤C34：标签根据ID注册表中信息对第一位定位基站发送测距请求信息，重复步骤C32至步骤C34，直至完成ID注册表中所有定位基站的测距。