[发明专利]一种基于UWB的定位方法及系统

权利要求书

1.一种基于UWB的定位方法，其特征在于，包括：

获取若干锚节点和启动节点，基于所述若干锚节点和所述启动节点构建定位协议框架；

确定待定位标签节点，基于所述定位协议框架构造所述待定位标签节点、所述启动节点和单个锚节点之间的预设双向测距过程，获得侦听模式下的时间戳转换结果；

基于多个锚节点协同定位求解所述时间戳转换结果中的未知量，得到待定位标签节点的定位结果；

所述启动节点用于发起每一轮的通信测距过程，在进行任一次测距过程时，所述启动节点主动与所述若干锚节点进行双向测距，所述待定位标签节点保持侦听；

所述确定待定位标签节点，基于所述定位协议框架构造所述待定位标签节点、所述启动节点和单个锚节点之间的预设双向测距过程，获得侦听模式下的时间戳转换结果，具体包括：

获取所述启动节点与所述单个锚节点之间的飞行时间模型；

获取所述待定位标签节点在虚拟侦听时间的模型；

将所述虚拟侦听时间的模型代入所述飞行时间模型，获得所述时间戳转换结果；

其中，所述获取所述待定位标签节点在虚拟侦听时间的模型，具体包括：

获取所述待定位标签节点侦听到发送数据包的第一侦听时间和侦听到返回数据包的第二侦听时间；

设定所述待定位标签节点在虚拟侦听时间发出虚拟返回数据包，所述启动节点在第二接收时间接收到所述虚拟返回数据包；

获取所述启动节点到所述单个锚节点之间的第一距离、所述启动节点到所述待定位标签节点之间的第二距离和所述单个锚节点和所述待定位标签节点之间的第三距离；

由光速常量、所述第一距离、所述第二距离、所述第三距离和所述第二侦听时间，得到所述虚拟侦听时间的模型；

通过构造所述标签节点与所述启动节点之间的“虚拟的”单边双向测距过程，从而进行时间戳的转换；假设标签节点在T′₃₂时刻发出一个虚拟的Resp数据包，并且这个Resp数据包恰好也在T₁₂时刻被启动节点收到，进一步用D_IA表示启动节点和锚节点A之间的距离，D_IT表示启动节点和标签节点之间的距离，D_AT表示锚节点A和标签节点之间的距离，则计算启动节点与标签节点之间的飞行时间：

其中c为光速常量，T₁₁为所述启动节点广播Poll数据包的时刻，T₁₂为所述启动节点收到Resp数据包的时刻，T₃₁为所述标签节点侦听到Poll数据包的时刻，T₃₂为所述标签节点侦听到Resp数据包的时刻，T′₃₂为所述标签节点发出Resp数据包的时刻，T_f为所述启动节点与所述标签节点之间的飞行时间。

2.根据权利要求1所述的基于UWB的定位方法，其特征在于，所述获取若干锚节点和启动节点，基于所述若干锚节点和所述启动节点构建定位协议框架，具体包括：

确定所述若干锚节点和所述启动节点的位置信息；

所述若干锚节点和所述启动节点之间基于双向测距方式进行通信交互，任意标签节点进行侦听并获取多个时间戳，所述任意标签节点根据所述多个时间戳进行自定位。

3.根据权利要求1所述的基于UWB的定位方法，其特征在于，所述获取所述启动节点与所述单个锚节点之间的飞行时间模型，具体包括：

记录所述启动节点广播发送数据包的第一发送时间，在所述若干锚节点中任选单个锚节点，记录所述单个锚节点接收所述发送数据包的第一接收时间、所述单个锚节点发送返回数据包的第一返回时间以及所述启动节点接收所述返回数据包的第二接收时间；

基于所述第一发送时间、所述第一接收时间、所述第一返回时间和所述第二接收时间，得到所述飞行时间模型。

4.根据权利要求1所述的基于UWB的定位方法，其特征在于，所述预设双向测距过程包括单边双向测距和双边双向测距。