[发明专利]一种基于UWB室内定位系统中定位锚点快速布局的方法

权利要求书

1.一种基于UWB室内定位系统中定位锚点快速布局的方法，其特征在于，提供一UWB三维定位系统，包括8个锚点，所述锚点均由无线接口、串口、显示屏及UWB定位模块组成；所述8个锚点位于长方体的8个顶点，构成三维的定位区域；所述8个锚点分成A0/A4、A1/A5、A2/A6、A3/A7四组，每组的两个锚点固定在垂直于地面锚点杆；所述定位锚点快速布局的方法实现如下：

构造临近地面A0、A1、A2、A3四个锚点，使之成为所需的矩形；以A0为原点，找到A1使之距离为规定的矩形长；找到A2，使A0，A1，A2构成直角三角形；找到A3，使A0，A1，A3构成直角三角形；具体步骤如下，

1)通过串口或者无线接口，设置矩形的长宽(m，n)参数，在每个锚点的显示屏上画出期望的矩形B0B1B2B3；

2)确定A0作为原点，在屏幕上显示与B0重合；移动A1，当A1与A0的距离为m时，在屏幕上显示与B1重合；确定A0，A1之后，建立坐标系，以A0为原点，直线A0A1为x轴；移动A2，假设其坐标为(x,y)，在A2的显示屏上观察A2的运动趋势，直至A2在屏幕上与B2重合；

通过下述方程计算A2所处坐标(x,y)：

其中，d₁、d₀为由8时隙TD-TWR算法经过多次测量得到的A2A1、A2A0的距离；

同理确定A3；

由此即可实现定位锚点的快速布局；

所述8时隙TD-TWR算法，是基于时分的双向测距法，其具体实现如下：

为8个锚点分配T0～T7时隙，在时隙T0开始时刻，锚点A0发送定位包，并记录发送时间戳，A1～A7为接收状态，并将接收到的时间戳存储在A1～A7对应位置；8个时隙周期后，每个锚点中均存储了7个接收时间戳以及自身的发送时间戳；A0，A1距离计算过程如下：

锚点A1中存储有rxStamp0、txStamp1、rxTime；锚点A1从A0发送的定位包中读取txStamp0，remoteRx、remoteTx；其中，rxStamp0表示T0时隙，接收到A0发送时间戳；txStamp1表示T1时隙，A1发送时间戳；rxTime表示8个时隙周期后，T0时隙，接收到A0发送时间戳；txStamp0表示T0时隙，A0发送时间戳；remoteRx表示T1时隙，A0接收到A1发送的时间戳；remoteTx表示8个时隙周期后，T0时隙，A0发送时间戳；由此可以计算出：

tround1＝remoteRx-txStamp0

treply1＝txStamp1-rxStamp0

tround2＝rxTime-txStamp1

treply2＝remoteTx-remoteRx

采用分时的方法得到以上四个值后，根据以下公式算出A1与A0的距离值，

Distance₁₀＝C*Tof

同理可以算出A1与其余锚点的距离值；

采用TD-TWR算法可以算出，每个锚点与其余锚点的距离。