[发明专利]一种基于时分多址的UWB室内定位方法

权利要求书

1.一种基于时分多址的UWB室内定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，在定位区域内设置个基站，其中；

步骤2，终端进入定位区域后请求进入时间同步网络，并在请求进入后发射一次UWB信号，并记录在时间同步网络中的发送时间戳；

步骤3，个基站分别接收到终端发射的UWB信号后，记录在时间同步网络中的接收时间戳；

步骤4，选取一个基站作为中心基站，其余基站作为定位基站，通过所选的中心基站发射一次UWB信号，并记录在时间同步网络中的发送时间戳；

步骤5，定位区域内所有的定位基站接收到中心基站发射的UWB信号后，记录在时间同步网络中的接收时间戳；

步骤6，根据两次发送UWB信号时记录的参数构建定位解算矩阵，求得以定位基站与中心基站作为焦点坐标构造而成的条双曲线，已知定位基站的坐标为，进一步求解终端的坐标；

步骤1中，基站包括控制模块、无线收发模块、受时模块以及授时模块；

无线收发模块，用于发射或接收UWB和/或2.4GHz信号；

受时模块，用于接受校时总线的校时信息、向控制模块提供系统时间参考以及向授时模块提供系统时间参考；

授时模块，用于接受受时模块的系统时间以及向控制模块提供授时信息，授时信息包括系统时间、周期时间、单位时间、工作时隙以及工作频率；

无线收发模块、受时模块、授时模块均与控制模块电连接，由控制模块对无线收发模块、受时模块以及授时模块进行协调控制。

2.根据权利要求1所述的基于时分多址的UWB室内定位方法，其特征在于，步骤2中，终端进入定位区域后请求进入时间同步网络的具体步骤为：

步骤2.1，终端向基站发射2.4GHz跳频信号，请求接入时间同步网络；

步骤2.2，基站接收到请求接入后，向终端发射2.4GHz信号，并发布通信参数，包括系统时间、周期时间、单位时间、工作时隙以及工作频率，其中周期时间的划分满足；

步骤2.3，终端通过本地工作时间算法计算出本地工作时间；

步骤2.4，终端通过本地校时差值算法计算出本地校时差值；

步骤2.5，终端根据本地工作时间以及出本地校时差值接入时间同步网络，保持与基站位于同一时间同步网络中。

3.根据权利要求2所述的基于时分多址的UWB室内定位方法，其特征在于，步骤2.3中，本地工作时间算法如下：

式中，为终端的本地时间，%表示取模运算。

4.根据权利要求2所述的基于时分多址的UWB室内定位方法，其特征在于，步骤2.4中，本地校时差值算法如下：

式中，为终端的本地时间，%表示取模运算。

5.根据权利要求1所述的基于时分多址的UWB室内定位方法，其特征在于，步骤6中，根据两次发送UWB信号时记录的参数构建定位解算矩阵时，具体步骤为：

步骤6.1，根据终端发射的UWB信号时记录的参数构建矩阵为：

式中，为基站与终端的UWB计时器相对偏差，为光速，为各个基站与终端的距离；

步骤6.2，根据中心基站发射的UWB信号时记录的参数构建矩阵为：

式中，为定位基站与中心基站距离的测定值，为定位基站与中心基站的UWB计时器相对偏差；

步骤6.3，根据步骤6.1得到：

于是，进一步计算得到如下差值矩阵：

再根据步骤6.2得到定位基站与中心基站的UWB计时器相对偏差为：

由于中心基站与终端的UWB计时器相对偏差为，定位基站与终端的UWB计时器相对偏差为，则定位基站与中心基站的UWB计时器相对偏差又表示为：

于是有：

对于差值矩阵范围内的任意距离差值的线性组合均可求得为常数值，且距离差值线性组合的数量为，即：

步骤6.4，根据步骤6.3得到个线性组合求得的，且为常数值，于是求得以定位基站与中心基站作为焦点坐标构造而成的条双曲线。