[发明专利]一种基于TOF的UWB基站时钟同步和标定的室内定位方法

权利要求书

1.一种基于TOF的UWB基站时钟同步和标定的室内定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，i级基站向i+1级基站广播自身的路由信息，所述i+1级基站根据接收到的路由信息更新自身的路由表并向自身的下级基站广播自身的路由信息；i+1级基站以首先接收到的路由信息对应的i级基站作为上级基站；0≤i≤N，N为基站的级数；定义与计算机相连的基站为标准基站，将所述标准基站记为0级基站，此时i＝0；

步骤二，i级基站向i+1级基站广播自身的时钟更新数据包，所述i+1级基站接收所述时钟更新数据包后根据自身的路由表将时钟数据包广播给i级基站；i级基站根据所述时钟数据包计算得到时间差，然后i级基站向对应的i+1级基站广播包括所述时间差的时钟调整包；i+1级基站根据所述时钟调整包完成与i级基站的时钟同步；

步骤三，i级基站向i+1级基站广播测距包，i+1级基站根据所述测距包将自身的测距返回包根据路由信息返回给i级基站，将收到的测距包向下一级基站广播；所述标准基站根据接收到的测距返回包计算对应两个基站之间的距离；

步骤四，根据基站间的距离构建基站坐标系；

步骤五，在所述基站坐标系中对待定位标签进行定位；

步骤二中，所述时钟更新数据包包括基站自身ID、时钟同步编号和发送时钟更新数据包时的时间T₁；所述时钟数据包包括基站自身ID、时钟同步编号、上级基站的ID、接收的时钟更新数据包中的时间T₁和发送时钟数据包的时间T₂；

所述时间差Δt₁的计算公式为：

其中，T₃为上级基站接收时钟数据包的时间。

2.根据权利要求1所述的基于TOF的UWB基站时钟同步和标定的室内定位方法，其特征在于：步骤一中，所述路由信息包括基站自身ID和路由更新编号；i+1级基站根据接收到的路由信息将自身路由表中下一跳的地址更新为最先接收到的i级基站的ID。

3.根据权利要求1所述的基于TOF的UWB基站时钟同步和标定的室内定位方法，其特征在于：步骤三中，所述测距包包括基站自身ID和发送测距包时间；所述测距返回包包括路由表中下一跳基站ID、基站自身ID、接收的测距包中的原基站ID、接收测距包时间与测距包中发送测距包时间的差值Δt₂；

D＝c*Δt₂

其中D为对应两个基站之间的距离，c为光速。

4.根据权利要求1所述的基于TOF的UWB基站时钟同步和标定的室内定位方法，其特征在于：步骤四中，以标准基站A₀作为原点，选取其余基站中的一个基站A₁，设A₁坐标为(D_0，1，0)，D_0，1为标准基站A₀到A₁的距离，则以A₀为原点，A₀A₁为x轴构建坐标系，选取基站A₂，通过余弦定理，计算A₀A₁与A₀A₂的角度θ；

其中D_0，2为标准基站A₀到A₂的距离，D_1，2为基站A₁到A₂的距离；计算得到A₂的坐标为(D_0，2×cosθ，D_0，2×sinθ)；计算得到至少四个基站的坐标，利用TDOA算法对待定位标签进行定位。

5.根据权利要求2所述的基于TOF的UWB基站时钟同步和标定的室内定位方法，其特征在于：步骤一中，所述i+1级基站接收所述路由信息后，比较路由信息中的路由更新编号与自身路由表中存储的路由更新编号是否一致，如果不一致则更新自身路由表中下一跳地址为路由信息中的基站自身ID，然后广播自身的路由信息；如果一致则丢弃接收的路由信息。