[发明专利]一种基于超宽带定位的TDOA调度系统和方法

权利要求书

1.一种基于超宽带定位的TDOA调度系统，其特征在于，包括：一个同步基站，至少四个普通基站，数据中转模块，PC端，一个或多个移动标签；

所述同步基站、普通基站、数据中转模块、移动标签之间通过无线连接进行通信，所述数据中转模块与PC端通过有线连接进行通信；

所述同步基站用于周期广播同步消息；所述普通基站根据所述同步消息将本地时钟与同步消息中的同步基站时间同步；

所述移动标签设置于定位目标上，并广播定位请求，普通基站根据接收到的定位请求经数据中转模块向PC端发送定位请求时间信息，所述PC端根据各普通基站发送的定位请求时间信息，采取TDOA定位算法计算移动标签的位置。

2.根据权利要求1所述的TDOA调度系统，其特征在于，所述同步基站以T_m为周期广播同步消息；所述同步消息中携带同步基站ID和同步基站时间；

时长为T_m的时间区间划分为N_s个子区间，每个子区间划分为n个持续时长为t_s的槽，其中包括n₁个随机访问槽和n₂个预定访问槽；n＝n₁+n₂。

3.根据权利要求1所述的TDOA调度系统，其特征在于，所述移动标签接收到同步消息后等待时间τ后广播发送定位请求；等待时间τ的计算为：τ＝ln[U(0,1)]n₁t_s，U(0,1)为(0,1)之间的随机数；

所述定位请求中携带移动标签的ID。

4.根据权利要求1所述的TDOA调度系统，其特征在于，所述无线连接进行通信是采用超宽带通信技术。

5.如权利要求1-4所述基于超宽带定位的TDOA调度系统的调度方法，其特征在于，包括：

步骤1、同步基站以T_m为周期广播同步消息；所述同步消息中携带同步基站ID和同步基站时间；

时长为T_m的时间区间划分为N_s个子区间，每个子区间划分为n个持续时长为t_s的槽，其中包括n₁个随机访问槽和n₂个预定访问槽；n＝n₁+n₂；

步骤2、移动标签接收到同步消息后等待时间τ后广播发送定位请求；等待时间τ利用随机访问时间来计算：τ＝ln[U(0,1)]n₁t_s，U(0,1)为(0,1)之间的随机数；

所述定位请求中携带移动标签的ID；

普通基站接收到同步消息后将本地时钟与同步消息中的同步基站时间同步；

步骤3、同步基站接收到定位请求后，将所述定位请求经数据中转模块发送至PC端；PC端验证样本数据后根据所述定位请求中携带的移动标签ID检索数据库，确定所述移动标签的偏移量，并经数据中转模块发送至同步基站；

步骤4、同步基站广播定位请求响应，所述定位请求响应中携带移动标签ID、移动标签的偏移量λ_o；

步骤5、移动标签接收定位请求响应，如果其中携带的移动标签ID与自身ID一致，计算定位时间偏移量Δt(k)：Δt(k)＝((2^αN_s)k+λ_o)t_s；其中k为定位信息序号，α为移动标签的发送频率；

构建并广播定位信息，所述定位信息中携带定位时间偏移量Δt(k)；

步骤6、移动标签根据同步消息的到达时间t_sy-1与定位请求响应的到达时间t_sy之差与同步基站进行固定的时钟偏差比ε_s的估计值计算传输时间补偿

步骤7、移动标签对传输时间进行补偿，补偿后的传输时间时长为其中T_m为同步基站广播同步消息的周期；

步骤8、计算移动标签在传输时间内允许发送的最大消息数S_max：

其中t_p为数据包持续时间，为向下取整运算；

计算同步基站在同步消息广播周期T_m内允许定位传输数n_t的范围为：n_t≤S_max；

步骤9、PC端根据普通基站转发的定位请求时间信息，采取TDOA定位算法计算所述定位请求中携带的移动标签ID所对应移动标签的位置。