[發(fā)明專利]一種基于固定周轉(zhuǎn)時(shí)延的超寬帶無線測距方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210546604.7
• 申請日: 2012-12-17
• 公開（公告）號: CN102970058A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔學(xué)榮;李娟;張浩;劉建航;張國平;李忠偉;吳春雷
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號: H04B1/7163
• 分類號: H04B1/7163;H04W24/08
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)，特別涉及超寬帶（Ultra?Wide?Band,UWB）無線通信技術(shù)，具體是一種基于固定周轉(zhuǎn)時(shí)延的超寬帶無線測距方法。

背景技術(shù)

隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，21世紀(jì)的世界將很快從網(wǎng)絡(luò)時(shí)代進(jìn)入無線互聯(lián)時(shí)代。新興的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，例如WiFi、WiMax、ZigBee、Ad?hoc、BlueTooth和UWB等，在辦公室、家庭、工廠、公園等方面得到了廣泛應(yīng)用。

UWB無線通信技術(shù)是一種不用載波，采用小于納秒時(shí)長的不連續(xù)脈沖進(jìn)行通信的一種無線通信技術(shù)。由于UWB使用小于納秒時(shí)長的超短脈沖進(jìn)行通信，其信號功率被擴(kuò)散在從0到數(shù)十GHz的超寬頻帶范圍內(nèi)，這種獨(dú)特的通信機(jī)制使其與目前頻域通信技術(shù)相比具有對信道衰落不敏感、發(fā)射功率低、與其它無線系統(tǒng)可以共存、多徑分辨能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、系統(tǒng)復(fù)雜度低、穿透能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因而在全球范圍內(nèi)受到廣泛關(guān)注，特別是在精確測距和定位領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，成為短距離、高精度無線測距和定位的首選。IEEE（美國電氣和電子工程師協(xié)會）于2007年最終通過的基于UWB的IEEE802.15.4a標(biāo)準(zhǔn)是第一個(gè)精確測距定位的無線物理層標(biāo)準(zhǔn)。

在基于UWB的無線測距中常見的測距方法是TW-TOA(Two?Way-Time?of?Arrival)測距方法。假設(shè)A節(jié)點(diǎn)是TW-TOA測距的請求者；B節(jié)點(diǎn)是TW-TOA測距的應(yīng)答者，即待測距的節(jié)點(diǎn)。假設(shè)：

●T_a1為節(jié)點(diǎn)A發(fā)送測距請求幀的時(shí)刻，當(dāng)測距請求幀開始發(fā)送PHR（物理層協(xié)議頭）的第一個(gè)脈沖時(shí)開始計(jì)時(shí)，生成T_a1；

●T_b1為節(jié)點(diǎn)B接收到測距請求幀的時(shí)刻，接收到來自于A的測距請求幀的PHR的第一個(gè)UWB脈沖時(shí)開始計(jì)時(shí)，生成T_b1；

●T_b2為節(jié)點(diǎn)B發(fā)送測距應(yīng)答幀的時(shí)刻，當(dāng)發(fā)送完測距應(yīng)答幀的PHR的第一個(gè)UWB脈沖時(shí)停止計(jì)時(shí)；

●T_a2為節(jié)點(diǎn)A接收到來自于節(jié)點(diǎn)B的測距應(yīng)答幀的時(shí)刻，當(dāng)收到從B返回來的測距應(yīng)答幀的PHR的第一個(gè)UWB脈沖時(shí)停止計(jì)時(shí)，生成T_a2；

●T為節(jié)點(diǎn)B收到請求幀，然后傳送到應(yīng)用層，最后又組裝成新的測距響應(yīng)幀并發(fā)送所經(jīng)歷的時(shí)延，即節(jié)點(diǎn)B的接收-發(fā)送周轉(zhuǎn)時(shí)延，滿足：

T＝T_b2-T_b1????????????????（1）

●T_t為信號在空氣中單向傳播的時(shí)延TOF，根據(jù)T_t乘以電磁波的速度，即可計(jì)算出A節(jié)點(diǎn)到B節(jié)點(diǎn)的距離。計(jì)算方法如下：

T_a2-T_a1=2*T_t+T????????????????（2）

Tt=(Ta2-Ta1)-T2---(3)]]>