[發(fā)明專利]多參考節(jié)點(diǎn)UWB高效測(cè)距方法、裝置及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010935064.6
• 申請(qǐng)日: 2020-09-08
• 公開（公告）號(hào): CN112188391B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳康;徐壽泉;金業(yè)勇;王偉;葉國(guó)慶;羅克;包建軍;趙宇;宋興家;王軍;周澍;儲(chǔ)楠;張立峰;陳賢;孫旭峰;楊旭峰;王維
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司;中煤科工集團(tuán)常州研究院有限公司
• 主分類號(hào): H04W4/02
• 分類號(hào): H04W4/02;H04W4/06;G01S5/02
• 代理公司: 常州至善至誠(chéng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32409
• 代理人: 趙旭

本申請(qǐng)揭示了一種多參考節(jié)點(diǎn)UWB高效測(cè)距方法、裝置及系統(tǒng)，在標(biāo)簽端直接廣播對(duì)已知節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距的測(cè)距請(qǐng)求，不進(jìn)行未知節(jié)點(diǎn)的主動(dòng)探測(cè)，但對(duì)未知節(jié)點(diǎn)的響應(yīng)消息進(jìn)行解析，將未知節(jié)點(diǎn)作為新探測(cè)到的節(jié)點(diǎn)，并向原有已知節(jié)點(diǎn)和新探測(cè)到的節(jié)點(diǎn)發(fā)送測(cè)距過(guò)程中的測(cè)距信息，以便節(jié)點(diǎn)根據(jù)測(cè)距信息計(jì)算節(jié)點(diǎn)與標(biāo)簽之間的距離，由于節(jié)點(diǎn)采用被動(dòng)應(yīng)答的方式，測(cè)距過(guò)程中的中間測(cè)距信息在標(biāo)簽和節(jié)點(diǎn)之間的無(wú)線消息中傳遞，因此節(jié)點(diǎn)不需要保存測(cè)距的中間數(shù)據(jù)，這樣節(jié)點(diǎn)在多標(biāo)簽競(jìng)爭(zhēng)測(cè)距時(shí)具有更高的魯棒性，且標(biāo)簽由于無(wú)需進(jìn)行主動(dòng)探測(cè)的過(guò)程，因此功耗較小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于測(cè)距技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多參考節(jié)點(diǎn)UWB(英文全稱：Ultra Wideband，中文：超寬帶)高效測(cè)距方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，礦井下對(duì)人員與設(shè)備進(jìn)行高精度定位的要求越發(fā)突出，同時(shí)由于UWB定位技術(shù)有定位精度高、抗多徑效果好等特點(diǎn)，UWB定位技術(shù)在礦井下安全生產(chǎn)、提高生產(chǎn)與管理效率等方面的應(yīng)用越來(lái)越多。

在基于TOF(英文全稱:Time of Flight，中文：飛行時(shí)間)的UWB定位系統(tǒng)中，標(biāo)簽與節(jié)點(diǎn)進(jìn)行單次測(cè)距的時(shí)間決定了定位系統(tǒng)可容納的最大標(biāo)簽數(shù)量。標(biāo)簽與節(jié)點(diǎn)的測(cè)距過(guò)程主要可分為探測(cè)與測(cè)距兩部分，即標(biāo)簽先探測(cè)周圍的節(jié)點(diǎn)，然后再與這些節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距。這種測(cè)距方式的測(cè)距時(shí)間較長(zhǎng)，在節(jié)點(diǎn)需要服務(wù)多個(gè)標(biāo)簽時(shí)，節(jié)點(diǎn)則需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，使得系統(tǒng)容量下降且標(biāo)簽的功耗較大。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決相關(guān)技術(shù)中標(biāo)簽先探測(cè)周圍的節(jié)點(diǎn)，然后再與這些節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距時(shí)，導(dǎo)致測(cè)距時(shí)間較長(zhǎng)、系統(tǒng)容量下降且標(biāo)簽的功耗較大的問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N多參考節(jié)點(diǎn)UWB高效測(cè)距方法、裝置及系統(tǒng)。具體技術(shù)方案如下：

第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N多參考節(jié)點(diǎn)UWB高效測(cè)距方法，應(yīng)用于標(biāo)簽中，所述方法包括：

廣播發(fā)送測(cè)距請(qǐng)求，所述測(cè)距請(qǐng)求包括所述標(biāo)簽的標(biāo)簽標(biāo)識(shí)、待測(cè)距節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)地址列表以及所述測(cè)距請(qǐng)求發(fā)送時(shí)的時(shí)間戳t₁；

接收響應(yīng)消息，所述響應(yīng)消息是節(jié)點(diǎn)在接收到所述測(cè)距請(qǐng)求后發(fā)送的，所述響應(yīng)消息包括所述測(cè)距請(qǐng)求中的標(biāo)簽標(biāo)識(shí)、所述節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)地址、所述時(shí)間戳t₁、所述節(jié)點(diǎn)接收到所述測(cè)距請(qǐng)求時(shí)的時(shí)間戳t₂以及所述響應(yīng)消息發(fā)送時(shí)的時(shí)間戳t₃；

在確定所述響應(yīng)消息內(nèi)的標(biāo)簽標(biāo)識(shí)正確時(shí)，記錄接收到所述響應(yīng)消息時(shí)的時(shí)間戳t₄；

若所述響應(yīng)消息內(nèi)的節(jié)點(diǎn)地址不位于所述節(jié)點(diǎn)地址列表中，則將所述節(jié)點(diǎn)地址存儲(chǔ)至所述節(jié)點(diǎn)地址列表內(nèi)；

向所述節(jié)點(diǎn)地址列表內(nèi)的各節(jié)點(diǎn)發(fā)送確認(rèn)應(yīng)答消息，所述確認(rèn)應(yīng)答消息包括節(jié)點(diǎn)地址以及與所述節(jié)點(diǎn)地址對(duì)應(yīng)的測(cè)距信息，所述測(cè)距信息包括所述時(shí)間戳t₁、所述時(shí)間戳t₂、所述時(shí)間戳t₃、所述時(shí)間戳t₄以及所述確認(rèn)應(yīng)答消息發(fā)送時(shí)的時(shí)間戳t₅，所述確認(rèn)應(yīng)答消息用于觸發(fā)節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到所述確認(rèn)應(yīng)答消息時(shí)的時(shí)間戳t₆以及與所述節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述測(cè)距信息，計(jì)算所述節(jié)點(diǎn)與所述標(biāo)簽之間的距離。

結(jié)合第一方面，在第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述接收響應(yīng)消息，包括：

在發(fā)送所述測(cè)距請(qǐng)求的第一預(yù)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)接收響應(yīng)消息，所述響應(yīng)消息為已知節(jié)點(diǎn)發(fā)送的，所述已知節(jié)點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)地址位于所述測(cè)距請(qǐng)求的節(jié)點(diǎn)地址列表中的節(jié)點(diǎn)；

在所述第一預(yù)定時(shí)長(zhǎng)結(jié)束后的第二預(yù)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)接收響應(yīng)消息，所述響應(yīng)消息為未知節(jié)點(diǎn)發(fā)送的，所述未知節(jié)點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)地址不位于所述測(cè)距請(qǐng)求的節(jié)點(diǎn)地址列表中的節(jié)點(diǎn)。

結(jié)合第一方面以及第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在確定所述響應(yīng)消息內(nèi)的標(biāo)簽標(biāo)識(shí)正確之后，所述方法還包括：