[发明专利]一种基于时分多址的UWB室内定位方法

说明书

本发明公开了一种基于时分多址的UWB室内定位方法，步骤包括：在定位区域内设置N个基站BS_i；终端MS发射一次UWB信号并记录发送时间戳T_MST；基站BS_i接收到UWB信号后记录接收时间戳T_BSR1(i)；中心基站发射一次UWB信号并记录发送时间戳T_BST；定位基站接收到UWB信号后记录接收时间戳T_BSR2(i)；参数构建定位解算矩阵求得终端MS的坐标。该UWB室内定位方法利用N个基站BS_i进行组合定位，能够有效增强终端MS的定位精度，实现基站的负载平衡；利用两次发射UWB信号从而通过TDOA定位方法进行终端MS定位，降低UWB室内定位系统的部署成本。

技术领域

本发明涉及一种UWB室内定位方法，尤其是一种基于时分多址的UWB室内定位方法。

背景技术

UWB超宽带技术与传统通信技术有极大的差异，它不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据，从而具有GHz量级的带宽。超宽带室内定位可用于各个领域的室内精确定位和导航，包括人和大型物品，例如贵重物品仓储、矿井人员定位、机器人运动跟踪、汽车地库停车等。

以人员定位和物品定位为例，现有技术中会将UWB移动设备佩戴或固定在人员和物品之上，并在定位区域内设立至少3座基站，采取TOF或TDOA的计算方法完成区域内人员和物品的实时定位和管理。工作过程是：(1)、TOF算法：UWB移动设备分别和至少3座基站完成POLL、RESPONSE、REPORT三帧通信，并通过飞行时间差乘以光速，计算UWB移动设备和每座基站之间的距离，再通过空间坐标系进行解析几何计算，确定UWB设备所在位置；(2)、TDOA算法：UWB移动设备向至少3座基站发送1次通信帧，其中每2个UWB基站通过接收到此通信帧的时间差得到的距离差为固定值，即可绘制出以2个UWB基站作为焦点的双曲线，通过3座基站的排列组合，得到三条双曲线的相交点，确定UWB设备所在位置。

随着UWB室内定位技术的不断应用，特别是人员密集场所、强制监管场所、物流行业对于系统容量需求的不断增长，UWB室内定位系统的容量提升势在必行。现有的UWB室内定位技术包括TOF定位、TDOA定位等，每种定位技术都需要一定的无线通信交互，对于高精度实时定位系统来说，系统的实时性和稳定性十分重要，而现有的UWB室内定位技术，系统容量低，通信抗干扰性能差，系统实时性差，不具备大容量的人员和物品的定位需求，不利于大容量装机时的实时稳定运行。

发明内容

发明目的：提供一种基于时分多址的UWB室内定位方法，具有较高的定位精度，且通信抗干扰性能强，能够满足大容量的人员和物品的定位需求。

技术方案：本发明所述的基于时分多址的UWB室内定位方法，包括如下步骤：

步骤1，在定位区域内设置个基站，其中；

步骤2，终端进入定位区域后请求进入时间同步网络，并在请求进入后发射一次UWB信号，并记录在时间同步网络中的发送时间戳；

步骤3，个基站分别接收到终端发射的UWB信号后，记录在时间同步网络中的接收时间戳；

步骤4，选取一个基站作为中心基站，其余基站作为定位基站，通过所选的中心基站发射一次UWB信号，并记录在时间同步网络中的发送时间戳；

步骤5，定位区域内所有的定位基站接收到中心基站发射的UWB信号后，记录在时间同步网络中的接收时间戳；

步骤6，根据两次发送UWB信号时记录的参数构建定位解算矩阵，求得以定位基站与中心基站作为焦点坐标构造而成的条双曲线，已知定位基站的坐标为，进一步求解终端的坐标。