[发明专利]一种基于UWB方法的低功耗电子标签及定位方法

权利要求书

1.一种基于UWB方法的低功耗电子标签，其特征在于，射频收发模块、MEMS模块、与所述射频收发模块和MEMS模块连接的ARM处理器模块、与所述射频收发模块、MEMS模块、ARM处理器模块相连接的电源模块；所述射频收发模块用于发送和接收UWB信号；所述MEMS模块用于检测佩戴所述低功耗电子标签的人员或物品的运动状态信息并反馈至所述ARM处理器模块；所述ARM处理器模块用于控制射频收发模块和MEMS模块长期处于睡眠状态并周期性地唤醒，根据运动状态信息调整唤醒射频收发模块的周期，控制自身进入睡眠状态并周期性地自我唤醒。

2.根据权利要求1所述的一种基于UWB方法的低功耗电子标签，其特征在于，所述射频模块通过SPI总线和ARM处理器模块相连接；所述MEMS模块通过I²C总线和ARM处理器相连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于UWB方法的低功耗电子标签，其特征在于，所述射频收发模块为DW1000芯片及其周围电路；所述MEMS模块为MPU925芯片及其周围电路；所述ARM处理器模块为STM32F411C低功耗芯片及其周围电路。

4.根据权利要求1所述的一种基于UWB方法的低功耗电子标签，其特征在于，所述低功耗电子标签通过ARM处理器模块控制射频收发模块和MEMS模块长期处于睡眠状态，并周期性地唤醒射频收发模块和MEMS模块进入正常工作状态，以实现功耗的降低。

5.根据权利要求1所述的一种基于UWB方法的低功耗电子标签，其特征在于，所述低功耗电子标签与基站进行通信，所述低功耗电子标签在基站接收状态时，和基站进行信号的收发是通过低功耗电子标签中的射频收发模块发出的UWB频段信号，频段为3.5GHz-6.5GHz。

6.一种基于低功耗电子标签的定位方法，采用权利要求1所述的一种基于UWB方法的低功耗电子标签，其特征在于，包括以下步骤：

1)变电站巡检人员佩戴一个基于UWB方法的低功耗电子标签，该低功耗电子标签以超宽带方式与部署的n个已知坐标的基站通信，分别根据信号飞行时间来计算电子标签与n个基站之间的距离；

2)将巡检人员佩戴的电子标签的测距结果上传到服务器进行汇总；

3)服务器根据接收到的测距结果，使用最小二乘法完成超宽带定位。

7.根据权利要求6所述的一种基于低功耗电子标签的定位方法，其特征在于，在步骤1)中，计算电子标签与n个基站之间的距离d₁,d₂,d₃,…d_n的方法为：

d_i＝Δt·C

其中，i＝1,2,…,n，Δt为信号飞行时间，C为光速。

8.根据权利要求6所述的一种基于低功耗电子标签的定位方法，其特征在于，步骤3)具体为：

其中，(x_i，y_i)表示第i个基站的坐标，d_i表示标签与第i个基站之间的距离；存在n个方程，将前n-1个方程分别与第n个方程做差，得到n-1个新的方程，将新的方程用矩阵表示为：

式(2)简化为：

AX＝b (3)

其中：

则根据最小二乘法求解式(3)，得到定位结果为：

X＝(A^TA)^-1A^Tb (5)。