[实用新型]一种基于改进双向双边测距的TOF定位系统

说明书

本实用新型公开了一种基于改进双向双边测距的TOF定位系统，包括：基站、移动节点Tag和上位机；基站包括微处理器以及与微处理器电性连接的无线收发模块和网络通信模块，网络通信模块与上位机连接；移动节点Tag包括射频信号收发模块，同时向3个基站发射第一次双向双边测距信号；3个基站将接收到的第一次双向双边测距信号发送至微处理器，微处理器按照设定的延时时间依次向移动节点Tag回复，移动节点Tag在接收到所有基站的回复后发射第二次双向双边测距信号，每个基站在接收到第二次双向双边测距信号后，微处理器计算与移动节点Tag之间的距离，并将所有距离信息上传至上位机完成一次定位。本实用新型具有高传输率、功耗低、测量过程简便的特点。

技术领域

本实用新型涉及超宽带无线定位技术领域，特别是涉及一种基于改进双向双边测距的TOF定位系统。

背景技术

目前，基于UWB的室内定位方法有接收信号强度(RSSI)、到达角(AOA)、到达时间差(TDOA)、飞行时间(TOF)等，高精度实时定位系统多采用信号飞行时间测量方法实现定位，通过测量信号飞行时间确定待定位标签到固定基站的距离或者是根据待定位标签到两个固定基站的距离差实现定位。TOF定位就是测量出三个或多个基站与待定位标签之间的信号传播时间，从而得到待定位标签到基站距离的测量值，测距通常采用双向双边测距。

现有技术利用原始的双向双边测距方法进行距离值测量，当有多个基站时，为了测量待定位目标到各个固定基站之间的距离，待定位目标需要依次同每个基站完成双向双边测距，一次TOF二维定位至少需要三次双向双边测距。这样一来，TOF定位就会占用信道时间长，并且导致待定位目标的功耗大，时间延迟较长，降低了定位的实时性能和定位效率。针对现有技术存在的以上问题，亟需设计一种新的基于改进双向双边测距的TOF定位系统，以满足使用的需要。

发明内容

本实用新型的目的是为了提供一种基于改进双向双边测距的TOF定位系统，通过待定位目标同时对三个或者多个基站进行双向双边测距，一次TOF二维定位只需要一次双向双边测距的过程，具有高传输率、功耗低、测量过程简便的特点。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种基于改进双向双边测距的TOF定位系统，包括：基站、移动节点Tag和上位机；所述基站包括微处理器以及与所述微处理器电性连接的无线收发模块和网络通信模块，所述无线收发模块用于与所述移动节点Tag之间收发射频信号，所述网络通信模块用于与上位机建立通信连接；所述基站数量为3个，呈三角形分布在所述移动节点Tag的周边；所述移动节点Tag设置有射频信号收发模块，所述移动节点Tag用于同时向3个所述基站发射第一次双向双边测距射频信号；3个所述基站的无线收发模块用于将接收到的第一次双向双边测距信号发送至所述微处理器；3个所述基站的微处理器用于按照设定的延时时间依次向所述移动节点Tag进行回复，所述移动节点Tag在接收到所有基站的回复后发射第二次双向双边测距射频信号，每个所述基站在接收到第二次双向双边测距射频信号后，所述微处理器计算与所述移动节点Tag之间的距离，并通过所述网络通信模块将所有距离信息上传至所述上位机完成一次定位。

可选的，所述系统还包括POE交换机，所述POE交换机的输入端与所述网络通信模块的输出端电性连接，所述POE交换机的输出端与所述上位机电性连接，所述POE交换机用于在所述基站和上位机之间通过以太网传输数据信号。

可选的，所述基站的供电方式为通过以太网连接所述POE交换机供电或通过电池供电。

可选的，3个所述基站在空间内以直角三角形分布。

可选的，所述网络通信模块采用W5500芯片。

可选的，所述无线收发模块和射频信号收发模块均采用DW1000芯片；所述移动节点Tag中还包含MSP430单片机，所述DW1000射频芯片与所述MSP430单片机电性连接。

可选的，所述微处理器采用STM32F103VCT6单片机作为主控芯片。