[发明专利]一种UWB基站天线延时自动标定方法

权利要求书

1.一种UWB基站天线延时自动标定方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：将UWB手持读卡器放置于待标定天线垂直下方，将标定用UWB标识卡放置于待标定天线前方可视位置固定，在待标定天线上设置UWB读卡器；

S2：UWB手持读卡器发起入网请求帧，入网到UWB读卡器网络中，UWB读卡器分配通讯时序以供与UWB手持读卡器进行数据通讯；

S3：UWB手持读卡器通知UWB读卡器跳出测距模式并进入标定模式，此时UWB读卡器处于等待状态，并禁止标定用UWB标识卡入网；

S4：UWB手持读卡器切换为读卡状态，允许标定用UWB标识卡入网并测距，UWB手持读卡器测量大量距离值后进行滤波处理作为标定距离；

S5：UWB手持读卡器将标定距离和标定用UWB标识卡卡号一起传输给UWB读卡器，断开与标定用标识卡测距并启动UWB读卡器自动标定；

S6：UWB读卡器启动自动标定，等待标定用UWB标识卡入网分配时序测距，获得测量距离，并采用PID控制算法进行自动标定；

S7：当标定距离和测量距离偏差以及测量距离均方差均在预设阈值内时认为标定完成，当超出标定时间还未满足标定完毕条件，则认为标定失败；

S8：UWB读卡器标定途中保持与UWB手持读卡器通讯，实时回传自动标定状态，标定完毕后控制UWB读卡器切换回测距状态。

2.根据权利要求1所述的UWB基站天线延时自动标定方法，其特征在于：所述UWB手持读卡器包括主控MCU，与所述主控MCU连接的UWB模块、按键模块、闪存模块、电池模块、充电电路、显示模块、存储模块；所述UWB模块用于UWB信号的发送与接收，所述按键模块用于功能选择与执行，所述闪存模块用于存储手持UWB相关配置信息，所述充电电路用于为电池模块进行充电，所述显示模块用于显示相关信息，所述存储模块用于对UWB测距数据进行存储。

3.根据权利要求1所述的UWB基站天线延时自动标定方法，其特征在于：步骤S2具体包括：

UWB手持读卡器对UWB读卡器进行标定时处于UWB读卡器网络范围内，UWB手持读卡器工作在UWB标识卡模式，发起入网请求帧Blink进行入网，并等待接收入网响应帧RangingInit，UWB读卡器接收到入网请求后分配时序与UWB手持读卡器进行通讯，并将分配的时序以及时钟同步信息通过入网响应帧回传，UWB手持读卡器入网后在规定时序完成与UWB读卡器的TOF测距。

4.根据权利要求1所述的UWB基站天线延时自动标定方法，其特征在于：步骤S3-S8具体包括：

UWB手持读卡器测距时发送的测距请求帧Poll中附带命令控制字和数据，以实现对UWB读卡器控制功能，UWB读卡器回复测距响应帧Resp附带命令回复控制字以及相应状态；

UWB手持读卡器协议：请求协议附带工作模式控制字，通知UWB读卡器切换为何种工作模式，模式分为测距模式和标定模式，同时传输供UWB天线标定所使用的距离标定值；

UWB读卡器协议：读卡器接收标定命令后进入标定状态，并停止与标定用UWB标识卡进行正常测距，接收标定启动命令后进行自动标定，并实时传回标定状态；

UWB手持读卡器控制UWB读卡器工作模式切换为标定模式并不启动标定流程，此时UWB读卡器与其它已经入网的UWB标识卡断开连接，并只保留与UWB手持读卡器的连接；UWB手持读卡器在开启UWB标识卡模式与UWB读卡器保持连接的同时再开启UWB读卡器模式，允许指定UWB标识卡入网到UWB手持读卡器网络里并进行测距，对大量测距数据进行滤波处理，处理后的数据作为标定距离传输給UWB读卡器并通知UWB读卡器启动标定，UWB读卡器启动自动标定后将采用PID控制算法进行天线参数自动调节，当标定距离和测量距离偏差以及测量距离均方差均满足在规定范围内时则认为标定完成，超出标定时间则认为标定失败；标定途中UWB读卡器实时回传UWB读卡器天线标定状态，天线标定完毕后控制UWB读卡器切回测距模式进行正常测距。

5.根据权利要求1所述的UWB基站天线延时自动标定方法，其特征在于：所述UWB读卡器的自动标定方法为：

UWB读卡器启动自动标定后，将标定距离作为设定值，UWB读卡器与标定用UWB标识卡的测距值经过滤波后的数据作为测量值带入增量式PID控制算法进行控制，输出值作为天线延时参数进行实时修正，直到满足标定需求；系统标定响应速度较快，增量式PID控制算法里面只用到了比例项和积分项，公式如式(1)所示：

u(k)＝u(k-1)+K_P[e(k)-e(k-1)]+K_Ie(k) (1)

式中：u(k)表示天线标定值；u(k-1)表示上次天线标定值；K_P表示比例参数；K_I表示积分参数；e(k)表示标定值与测量值偏差；e(k-1)表示上次标定值与测量值偏差。