[發明專利]一種基于UWB室內定位系統中定位錨點快速布局的方法

有效

• 申請號: 201811491044.3
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109451426B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 林和志;石青洲;李漢波;章紹晨;歐陽小敏;黃聯芬
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W4/021;H04W4/33;H04W64/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

1.一種基于UWB室內定位系統中定位錨點快速布局的方法，其特征在于，提供一UWB三維定位系統，包括8個錨點，所述錨點均由無線接口、串口、顯示屏及UWB定位模塊組成；所述8個錨點位于長方體的8個頂點，構成三維的定位區域；所述8個錨點分成A0/A4、A1/A5、A2/A6、A3/A7四組，每組的兩個錨點固定在垂直于地面錨點桿；所述定位錨點快速布局的方法實現如下：

構造臨近地面A0、A1、A2、A3四個錨點，使之成為所需的矩形；以A0為原點，找到A1使之距離為規定的矩形長；找到A2，使A0，A1，A2構成直角三角形；找到A3，使A0，A1，A3構成直角三角形；具體步驟如下，

1)通過串口或者無線接口，設置矩形的長寬(m，n)參數，在每個錨點的顯示屏上畫出期望的矩形B0B1B2B3；

2)確定A0作為原點，在屏幕上顯示與B0重合；移動A1，當A1與A0的距離為m時，在屏幕上顯示與B1重合；確定A0，A1之后，建立坐標系，以A0為原點，直線A0A1為x軸；移動A2，假設其坐標為(x,y)，在A2的顯示屏上觀察A2的運動趨勢，直至A2在屏幕上與B2重合；

通過下述方程計算A2所處坐標(x,y)：

其中，d₁、d₀為由8時隙TD-TWR算法經過多次測量得到的A2A1、A2A0的距離；

同理確定A3；

由此即可實現定位錨點的快速布局；

所述8時隙TD-TWR算法，是基于時分的雙向測距法，其具體實現如下：

為8個錨點分配T0～T7時隙，在時隙T0開始時刻，錨點A0發送定位包，并記錄發送時間戳，A1～A7為接收狀態，并將接收到的時間戳存儲在A1～A7對應位置；8個時隙周期后，每個錨點中均存儲了7個接收時間戳以及自身的發送時間戳；A0，A1距離計算過程如下：

錨點A1中存儲有rxStamp0、txStamp1、rxTime；錨點A1從A0發送的定位包中讀取txStamp0，remoteRx、remoteTx；其中，rxStamp0表示T0時隙，接收到A0發送時間戳；txStamp1表示T1時隙，A1發送時間戳；rxTime表示8個時隙周期后，T0時隙，接收到A0發送時間戳；txStamp0表示T0時隙，A0發送時間戳；remoteRx表示T1時隙，A0接收到A1發送的時間戳；remoteTx表示8個時隙周期后，T0時隙，A0發送時間戳；由此可以計算出：

tround1＝remoteRx-txStamp0

treply1＝txStamp1-rxStamp0

tround2＝rxTime-txStamp1

treply2＝remoteTx-remoteRx

采用分時的方法得到以上四個值后，根據以下公式算出A1與A0的距離值，

Distance₁₀＝C*Tof

同理可以算出A1與其余錨點的距離值；

采用TD-TWR算法可以算出，每個錨點與其余錨點的距離。