[发明专利]一种UWB下行TDOA实时定位方法和系统

说明书

本发明涉及一种UWB下行TDOA实时定位方法和系统，其中，方法包括：在接收到任何基站发送的报文后，计算下一个定位子帧的时间；在每个定位子帧唤醒UWB芯片进行报文接收，完成对定位基本单元的接收，并从报文中得到定位参数；其中，所述定位基本单元由连续的两个定位子帧构成，每个定位子帧内包含若干基站按照时分的方式分别发送广播报文，且每个基站的发送时隙之间设有相同的保护时间；根据定位参数对每一对基站进行距离差分估计；利用距离差分估计进行位置估计。本发明在定位过程中无需依赖时钟同步，并且能够保障定位基站的低功耗运行。

技术领域

本发明涉及UWB定位技术领域，特别是涉及一种UWB下行TDOA实时定位方法和系统。

背景技术

UWB作为主流室内测距和定位技术，能够获得厘米级的测量精度，基于UWB技术的定位系统多种多样，主要分为TOF测距系统和TDOA差分系统，TDOA差分系统又可以分为上行TDOA系统和下行TDOA系统，上行TDOA系统为被定位目标(标签)发送信号，定位基站接收信号。下行TDOA系统为被定位基站发送信号，被定位目标(标签)接收信号。下行TDOA系统相较于TOF测距系统以及上行TDOA系统具有类似于GNSS系统无限的定位容量，因而具有很大的吸引力。

基于UWB技术的下行TDOA定位系统，往往需要一个高精度的时钟同步网络，该时钟同步网络大多采用专用的有线网络以保障同步精度，不同的基站通过时钟同步网络能够获得一致的系统时钟，不同的基站在不同的时隙发送UWB信号，实现对空口资源的时分复用，定位标签接收不同定位基站发送的UWB信号，计算两两定位基站之间的距离差分结果，并通过多组距离差分来估计自身的位置。

由此可见，现有基于UWB的下行TDOA定位系统，需要提前部署专用的时钟同步网络来保障定位基站之间的高精度时钟同步，基于有线的专用的时钟同步网络部署复杂成本高，基于无线的专用的时钟同步网络需要占用较多的空口资源和系统功耗，无法实现定位基站的低功耗运行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种UWB下行TDOA实时定位方法和系统，无需额外的时间同步网络或者额外同步报文交互，同时基站可以实现低功耗运行，使得基站可以用电池供电，大大降低了基站的部署复杂度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种UWB下行TDOA实时定位方法，基于基站和定位标签，所述定位标签执行以下步骤：

在接收到任何基站发送的报文后，计算下一个定位子帧的时间；

在每个定位子帧唤醒UWB芯片进行报文接收，完成对定位基本单元的接收，并从报文中得到定位参数；其中，所述定位基本单元由连续的两个定位子帧构成，每个定位子帧内包含若干基站按照时分的方式分别发送广播报文，且每个基站的发送时隙之间设有相同的保护时间；

根据定位参数对每一对基站进行距离差分估计；

利用距离差分估计进行位置估计。

所述基站在工作的定位子帧内，在自身的时隙处发送广播报文，在其余时刻处于接收状态；所述基站在非工作时进行休眠。

所述报文内包含：帧编号、时隙编号、基站编号、基站坐标、消息的本地发送时间、本基站接收到的前几个其他基站广播报文的本地接收时间。