[发明专利]提高UWB定位效果的链表定位方法

说明书

本发明公开了一种提高UWB定位效果的链表定位方法，包括以下步骤：步骤S1：初始化锚点结构体数组；步骤S2：根据每个锚点的状态，清空相关数据，同时选择性地执行直接进行锚点测距或者进行锚点匹配；步骤S3：计算最小完成测距锚点数和最大完成测距锚点数，每个三次进行一次最大锚点数测距；步骤S4：执行预置的测距步骤；步骤S5：规定的锚点数全部测距完成后，更新各锚点的状态。本发明公开的提高UWB定位效果的链表定位方法，在不改动设备外观或不增加设备、不增加定位成本的情况下，通过上述调整定位测距策略的方案来达到定位效果稳定且精准的定位效果，且数据结构简单，数据量小。

技术领域

本发明属于UWB定位技术领域，具体涉及一种提高UWB定位效果的链表定位方法。

背景技术

随着定位技术的不断成熟，定位技术的应用范围也在不断扩大，新兴的定位应用已经不再局限于室外场景。对室内定位以及室外高精度定位等方面提出了新的要求。例如基于精确位置的准入与禁入、事故救援、人员的管控等。

主流的UWB定位目前主要采用2种定位算法，分别为TOF和TDOA。

其一，TOF算法介绍。

双向飞行时间法(TW-TOF,two way-time of flight)每个模块从启动开始即会生成一条独立的时间戳。模块A的发射机在其时间戳上的Ta1发射请求性质的脉冲信号，模块B在Tb2时刻发射一个响应性质的信号，被模块A在自己的时间戳Ta2时刻接收。有次可以计算出脉冲信号在两个模块之间的飞行时间，从而确定飞行距离S。S＝Cx[(Ta2-Ta1)-(Tb2-Tb1)](C为光速)。

TOF测距方法属于双向测距技术，它主要利用信号在两个异步收发机(Transceiver)之间飞行时间来测量节点间的距离。因为在视距视线环境下，基于TOF测距方法是随距离呈线性关系，所以结果会更加精准。我们将发送端发出的数据包和接收回应的时间间记为TTOT,接收端收到数据包和发出回应的时间间隔记为TTAT,那么数据包在空中单向飞行的时间TTOF可以计算为：TTOF＝(TTOT-TTAT)/2。

然后根据TTOF与电磁波传播速度的成绩便可计算出两点间的距离D＝CxTTOF。

其二，TDOA算法介绍。

参见附图的图1，UWB定位标签对外发送一次UWB信号，在标签无线覆盖范围内的所有基站都会收到无线信号，如果有两个已知坐标点的基站收到信号，标签距离两个基站的间隔不同，那么这两个基站收到信号的时间点是不一样的。

例如，小明的妈妈在村口喊“小明，回家吃饭啦！”，根据距离＝时间*速度，其中速度不变(声音在空气中的传播速度是340m/s)，那么声音传播的时间是由距离决定的，因此村里的人听到小明妈妈声音的时间点是不一样的。

同理，标签与不同UWB定位基站的距离不同，不同基站收到同一标签信号的时间节点不同，因此得出一个“到达时间差”。

TDOA定位的原理正是利用多个基站接收到信号的时间差来确定标签的位置。

根据数学关系，到已知两点的距离差为常数，也就是说标签发送信号到两基站的时间差为常数，标签的位置一定处于以这两点为焦点的双曲线上。那么有四个已知点(四个定位基站)就会有四条双曲线，四条双曲线交于一点就是UWB定位标签的位置。

参见附图的图2，TDOA具体算法阐述如下。

假设测得标签到第n个基站接收到标签所发出的UWB信号的时刻分别为ti(i＝1,2,3,4...n)，且假设标签到第n个基站的距离为ri(i＝1,2,3,4...n)。

在基站之间完全同步的情况下，得出定位标签相对于四组定位基站(假设1#、2#为第一组，2#、3#为第二组，3#、4#为第三组，4#、1#为第四组)的距离差di12～di14为：