專利名稱：一種基于uwb的眾目標(biāo)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信領(lǐng)域，尤其涉及一種基于UWB的眾目標(biāo)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
隨著無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展以及用戶對(duì)業(yè)務(wù)種類需求的提高，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的測(cè)距和定位功能顯得日益重要，而UWB的測(cè)距和定位具有傳統(tǒng)定位方式無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。 UffB全稱為Ultra Wide Band,即超寬帶技術(shù)。UWB是指信號(hào)帶寬大于I. 5GHz或者是信號(hào)帶寬與中心頻率之比大于25%。UWB采用極窄的脈沖信號(hào)來(lái)傳送信息，它不使用載波，而是利用基帶技術(shù)直接傳送信息。UWB通信采用調(diào)時(shí)序列，能夠抗多徑衰落；其發(fā)射功率譜密度非常低，有用信息完全淹沒在噪聲中。UWB通信系統(tǒng)幾乎是全數(shù)字通信系統(tǒng)，所需射頻和微波器件少，系統(tǒng)的復(fù)雜性大大降低。與現(xiàn)有的無(wú)線通信系統(tǒng)相比，超寬帶具有以下特點(diǎn)I)共享頻譜。UWB不是獨(dú)占新的頻譜，而是與其它系統(tǒng)共享頻譜，在7500MHz的大帶寬內(nèi)，通過(guò)嚴(yán)格限制發(fā)射功率以避免對(duì)其它系統(tǒng)的干擾。這樣的頻譜使用方式，在頻譜資源日益缺稀的今天具有重要意義。2)速率高、成本低、功耗低。UWB通信采用沖激脈沖形式，因?yàn)槭菍拵鬏敚到y(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單；而低占空比使系統(tǒng)功耗更低；UWB極寬的頻譜使傳輸速率可達(dá)lGbps。3)信號(hào)衰減較小，穿透力強(qiáng)。采用基帶窄脈沖形式的UWB信號(hào)，它的UWB脈沖具有較強(qiáng)的定向性，衰減很慢。另外，由于基帶窄脈沖中含有較多的低頻分量，所以在室內(nèi)傳播可順利地穿過(guò)墻壁等一般的障礙物。4)低偵聽率。UWB信號(hào)的功率譜密度非常低，信號(hào)難以被檢測(cè)到，再加上采用調(diào)頻、直接序列擴(kuò)頻等多址接入技術(shù)，非授權(quán)者很難截獲傳輸信息。5)抗多徑能力強(qiáng)。由于沖擊脈沖持續(xù)時(shí)間極短，而占空比很低，這一傳輸方式具有良好的多徑分辨性，且Rake接收容易實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種基于UWB的眾目標(biāo)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法，解決了通過(guò)其它無(wú)線通信方式定位的局限性。本發(fā)明的實(shí)施例由目標(biāo)節(jié)點(diǎn)根據(jù)預(yù)置的節(jié)點(diǎn)號(hào)及時(shí)隙時(shí)間間隔，確定本目標(biāo)節(jié)點(diǎn)使用的定位時(shí)隙，并在所述定位時(shí)隙，對(duì)錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距，獲取測(cè)距數(shù)據(jù)，將所述測(cè)距數(shù)據(jù)上傳至定位引擎，定位引擎在完成目標(biāo)節(jié)點(diǎn)定位時(shí)所需要的測(cè)距數(shù)據(jù)由目標(biāo)節(jié)點(diǎn)上報(bào)。一種采集方法，其特征在于，包括目標(biāo)節(jié)點(diǎn)根據(jù)預(yù)置的節(jié)點(diǎn)號(hào)及時(shí)隙時(shí)間間隔，確定本目標(biāo)節(jié)點(diǎn)使用的定位時(shí)隙；所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在所述定位時(shí)隙，對(duì)錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距，獲取測(cè)距數(shù)據(jù)；所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)將所述測(cè)距數(shù)據(jù)上傳至定位引擎。
所述的數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)根據(jù)預(yù)置的節(jié)點(diǎn)號(hào)及時(shí)隙時(shí)間間隔，確定本目標(biāo)節(jié)點(diǎn)使用的定位時(shí)隙的步驟之前，還包括定位引擎在同步時(shí)隙，向其下的錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)鐘同步巾貞;目標(biāo)節(jié)點(diǎn)向其下的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)所述時(shí)鐘同步巾貞，指示目標(biāo)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距。所述的數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，所述定位引擎在同步時(shí)隙，向其下的錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)鐘同步幀的步驟之前，還包括為各個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)分配節(jié)點(diǎn)號(hào)及時(shí)隙時(shí)間間隔，各個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙時(shí)間間隔相同；根據(jù)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和所述時(shí)隙時(shí)間間隔，確定數(shù)據(jù)采集周期，所述數(shù)據(jù)采集周期的第一個(gè)時(shí)隙為同步時(shí)隙。所述的數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，所述定位時(shí)隙包括搜索時(shí)隙、測(cè)距時(shí)隙和上傳時(shí)隙，所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在所述定位時(shí)隙，對(duì)錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距，獲取測(cè)距數(shù)據(jù)包括所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在所述搜索時(shí)隙發(fā)起定位節(jié)點(diǎn)查詢廣播；在所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)信號(hào)范圍內(nèi)的錨節(jié)點(diǎn)接收所述定位節(jié)點(diǎn)查詢廣播，并向該目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送確認(rèn)消息；所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收各個(gè)錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送的確認(rèn)消息，篩選至少4個(gè)錨節(jié)點(diǎn)；所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在測(cè)距時(shí)隙對(duì)所述至少4個(gè)錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距，獲取測(cè)距數(shù)據(jù)。 所述的數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，所述定位時(shí)隙包括搜索時(shí)隙、測(cè)距時(shí)隙和上傳時(shí)隙，所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)將所述測(cè)距數(shù)據(jù)上傳至定位引擎包括所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在上傳時(shí)隙，向歸屬的錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述測(cè)距數(shù)據(jù)；所述錨節(jié)點(diǎn)向所述定位引擎上傳所述測(cè)距數(shù)據(jù)。所述的數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，所述錨節(jié)點(diǎn)向所述定位引擎上傳所述測(cè)距數(shù)據(jù)具體為所述錨節(jié)點(diǎn)經(jīng)過(guò)至少一次路由，將所述測(cè)距數(shù)據(jù)上傳到所述定位引擎，且在每次路由時(shí)具有至少一次重發(fā)機(jī)會(huì)。一種目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，包括時(shí)隙確定模塊，用于根據(jù)預(yù)置的節(jié)點(diǎn)號(hào)及時(shí)隙時(shí)間間隔，確定本目標(biāo)節(jié)點(diǎn)使用的定位時(shí)隙；測(cè)距模塊，用于在所述定位時(shí)隙，對(duì)錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距，獲取測(cè)距數(shù)據(jù)；上傳模塊，用于將所述測(cè)距數(shù)據(jù)上傳至定位引擎。所述的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述定位時(shí)隙包括搜索時(shí)隙、測(cè)距時(shí)隙和上傳時(shí)隙，所述測(cè)距模塊包括廣播發(fā)起單元，用于在所述搜索時(shí)隙發(fā)起定位節(jié)點(diǎn)查詢廣播；篩選單元，用于接收各個(gè)錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送的確認(rèn)消息，篩選至少4個(gè)錨節(jié)點(diǎn)；測(cè)距單元，用于在測(cè)距時(shí)隙對(duì)所述至少4個(gè)錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距，獲取測(cè)距數(shù)據(jù)。一種實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)，其特征在于，包括目標(biāo)節(jié)點(diǎn)、錨節(jié)點(diǎn)和定位引擎，所述定位引擎下包含至少4個(gè)錨節(jié)點(diǎn)，每個(gè)錨節(jié)點(diǎn)下包含至少一個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)；所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，用于根據(jù)預(yù)置的節(jié)點(diǎn)號(hào)及時(shí)隙時(shí)間間隔，確定本目標(biāo)節(jié)點(diǎn)使用的定位時(shí)隙，在所述定位時(shí)隙，對(duì)錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距，獲取測(cè)距數(shù)據(jù)，并將所述測(cè)距數(shù)據(jù)經(jīng)所述錨節(jié)點(diǎn)上傳至定位引擎；所述錨節(jié)點(diǎn)，用于接收所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的定位節(jié)點(diǎn)查詢廣播，并向該目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送確認(rèn)消息，供所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)篩選測(cè)距；所述定位引擎，用于接收所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)經(jīng)由所述錨節(jié)點(diǎn)上傳的測(cè)距數(shù)據(jù)。所述的實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)，其特征在于，所述定位引擎，還用于在同步時(shí)隙，向錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)鐘同步幀；所述錨節(jié)點(diǎn)，還用于向其下的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)所述時(shí)鐘同步幀，指示目標(biāo)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)如下I、共享頻譜。UWB不是獨(dú)占新的頻譜，而是與其它系統(tǒng)共享頻譜，在7500MHz的大帶寬內(nèi)，通過(guò)嚴(yán)格限制發(fā)射功率以避免對(duì)其它系統(tǒng)的干擾。這樣的頻譜使用方式，在頻譜資源日益缺稀的今天具有重要意義。2、速率高、成本低、功耗低。UWB通信采用沖激脈沖形式，因?yàn)槭菍拵鬏敚到y(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單；而低占空比使系統(tǒng)功耗更低；UWB極寬的頻譜使傳輸速率可達(dá)lGbps。3、信號(hào)衰減較小，穿透力強(qiáng)。采用基帶窄脈沖形式的UWB信號(hào)，它的UWB脈沖具有較強(qiáng)的定向性，衰減很慢。另外，由于基帶窄脈沖中含有較多的低頻分量，所以在室內(nèi)傳播可順利地穿過(guò)墻壁等一般的障礙物。4、低偵聽率。UWB信號(hào)的功率譜密度非常低，信號(hào)難以被檢測(cè)到，再加上采用調(diào)頻、直接序列擴(kuò)頻等多址接入技術(shù)，非授權(quán)者很難截獲傳輸信息。5、抗多徑能力強(qiáng)。由于沖擊脈沖持續(xù)時(shí)間極短，而占空比很低，這一傳輸方式具有良好的多徑分辨性，且Rake接收容易實(shí)現(xiàn)。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步解釋。


圖I為本發(fā)明的實(shí)施例使用的網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明的實(shí)施例提供的一種數(shù)據(jù)采集方法的流程圖；圖3為本發(fā)明的實(shí)施例使用的時(shí)隙的格式示意圖；圖4為圖2中步驟205的具體流程圖；圖5為本發(fā)明的實(shí)施例提供的一種標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圖5中測(cè)距模塊502的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明的實(shí)施例提供的一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例使用的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)如圖I所示，包括至少I個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)101、至少4個(gè)錨節(jié)點(diǎn)102。其中，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)101具體為移動(dòng)終端，錨節(jié)點(diǎn)102為固定節(jié)點(diǎn)。使用本發(fā)明的實(shí)施例提供的定位數(shù)據(jù)采集方法采集測(cè)距信息，以完成節(jié)點(diǎn)定位的過(guò)程如圖2所示,包括步驟201、為各個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)分配節(jié)點(diǎn)號(hào)及時(shí)隙時(shí)間間隔，并根據(jù)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量確定數(shù)據(jù)采集周期；本步驟中，在系統(tǒng)初始化時(shí)，首先需要為各個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)分配節(jié)點(diǎn)號(hào)及時(shí)隙時(shí)間間隔，本發(fā)明實(shí)施例中，以存在n個(gè)節(jié)點(diǎn)為例進(jìn)行說(shuō)明，各個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)號(hào)分別為I到n，每個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙時(shí)間間隔長(zhǎng)度相同，各對(duì)應(yīng)一個(gè)定位時(shí)隙，分別為T1, T2,,Tro進(jìn)一步的，根據(jù)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和時(shí)隙時(shí)間間隔，確定數(shù)據(jù)采集周期T，數(shù)據(jù)采集周期具體為全部目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的定位時(shí)隙長(zhǎng)度加上一個(gè)同步時(shí)隙(Tsyn),同步時(shí)隙為一個(gè)數(shù)據(jù)采集周期中的第一個(gè)時(shí)隙，T與各個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙時(shí)間間隔的關(guān)系如圖3所示，一個(gè)定位時(shí)隙又包括搜索時(shí)隙(Tsealxh)、測(cè)距時(shí)隙(IY—)和上傳時(shí)隙(TData—update),而一個(gè)Tsealxh又包括一個(gè)廣播時(shí)隙(Itod)和應(yīng)答時(shí)隙(TAek)。例如，時(shí)隙時(shí)間間隔為80ms，其中Tsearch為20ms，Tkjeatim為40ms，TData update為20ms ；TBrd為2ms，TAek為18ms。在分配完成后，在各個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)上存儲(chǔ)該節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)號(hào)和時(shí)隙時(shí)間間隔。步驟202、定位引擎在同步時(shí)隙，向其下的錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)鐘同步幀；本步驟中，定位引擎在Tsyn向其下的各個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)鐘同步幀，以觸發(fā)各錨節(jié)點(diǎn)指示其下的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距。步驟203、錨節(jié)點(diǎn)向其下的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)所述時(shí)鐘同步幀，指示目標(biāo)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距；本步驟中，各個(gè)錨節(jié)點(diǎn)在接收到定位引擎發(fā)送的時(shí)鐘同步幀后，又向其下的各個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)該時(shí)鐘同步巾貞，以指示目標(biāo)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距。步驟204、目標(biāo)節(jié)點(diǎn)根據(jù)預(yù)置的節(jié)點(diǎn)號(hào)及時(shí)隙時(shí)間間隔，確定本目標(biāo)節(jié)點(diǎn)使用的定位時(shí)隙；本步驟中，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在收到時(shí)鐘同步幀后，開始測(cè)距。首先，根據(jù)本地存儲(chǔ)的節(jié)點(diǎn)號(hào)及時(shí)隙時(shí)間間隔，確定本目標(biāo)節(jié)點(diǎn)使用的定位時(shí)隙，各定位時(shí)隙的位置參見圖3。步驟205、目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在所述定位時(shí)隙，對(duì)錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距，獲取測(cè)距數(shù)據(jù)；本步驟中，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在對(duì)應(yīng)的定位時(shí)隙，對(duì)錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距，具體流程如圖4所示，包括步驟2051、所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在所述搜索時(shí)隙發(fā)起定位節(jié)點(diǎn)查詢廣播；本步驟中，目 標(biāo)節(jié)點(diǎn)在Tm發(fā)送定位節(jié)點(diǎn)查詢廣播。步驟2052、在所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)信號(hào)范圍內(nèi)的錨節(jié)點(diǎn)接收所述定位節(jié)點(diǎn)查詢廣播，并向該目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送確認(rèn)消息；本步驟中，在TAdt時(shí)隙，在目標(biāo)節(jié)點(diǎn)信號(hào)范圍內(nèi)的錨節(jié)點(diǎn)接收到定位節(jié)點(diǎn)查詢廣播，并向其發(fā)出該廣播的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)回復(fù)確認(rèn)消息，在確認(rèn)消息中攜帶本節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)號(hào)和數(shù)據(jù)包類型。步驟2053、所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收各個(gè)錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送的確認(rèn)消息，篩選至少4個(gè)錨節(jié)點(diǎn)；本步驟中，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在接收到錨節(jié)點(diǎn)回復(fù)的確認(rèn)消息后，從中提取各個(gè)錨節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)號(hào)及接收信號(hào)強(qiáng)度。篩選信號(hào)強(qiáng)度較強(qiáng)的錨節(jié)點(diǎn)作為測(cè)距對(duì)象。步驟2054、所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在測(cè)距時(shí)隙對(duì)所述至少4個(gè)錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距，獲取測(cè)距數(shù)據(jù)；本步驟中，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在T^atim對(duì)錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距，測(cè)距過(guò)程和系統(tǒng)所選用的測(cè)距方法相同。以TOA測(cè)距為例，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)首先向錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送測(cè)距數(shù)據(jù)包(包含本節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)號(hào))，并記錄發(fā)送時(shí)刻的時(shí)間T1 ;錨節(jié)點(diǎn)收到測(cè)距數(shù)據(jù)包后，回復(fù)確認(rèn)數(shù)據(jù)包(包含本節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)號(hào)，接收到測(cè)距數(shù)據(jù)包的時(shí)刻T2,發(fā)送確定數(shù)據(jù)包的時(shí)刻T3);目標(biāo)節(jié)點(diǎn)收到確認(rèn)數(shù)據(jù)包后，記錄收到確認(rèn)數(shù)據(jù)包的時(shí)刻T4 ；目標(biāo)節(jié)點(diǎn)根據(jù)TpTyTpT4及以下公式計(jì)算目標(biāo)節(jié)點(diǎn)域錨節(jié)點(diǎn)間的距離。D = ((T4-T1) - (T3-T2)) *C/2式中D為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)與錨節(jié)點(diǎn)之間的測(cè)距距離，C為光速。步驟206、所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)將所述測(cè)距數(shù)據(jù)上傳至定位引擎；本步驟中，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在TData—UP ，將步驟205獲取的測(cè)距數(shù)據(jù)上傳至錨節(jié)點(diǎn)，由錨節(jié)點(diǎn)將這些測(cè)距數(shù)據(jù)路由到定位引擎?？蛇x的，可以為各個(gè)錨節(jié)點(diǎn)設(shè)置在轉(zhuǎn)發(fā)測(cè)距數(shù)據(jù)時(shí)的重發(fā)次數(shù)，例如設(shè)置具有至少一次的重發(fā)機(jī)會(huì)。至此，測(cè)距數(shù)據(jù)的采集過(guò)程結(jié)束，進(jìn)一步的，定位引擎可以根據(jù)這些測(cè)距數(shù)據(jù)計(jì)算出各個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，完成節(jié)點(diǎn)定位。本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)如圖5所示，包括時(shí)隙確定模塊501，用于根據(jù)預(yù)置的節(jié)點(diǎn)號(hào)及時(shí)隙時(shí)間間隔，確定本目標(biāo)節(jié)點(diǎn)使用的定位時(shí)隙；測(cè)距模塊502，用于在所述定位時(shí)隙，對(duì)錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距，獲取測(cè)距數(shù)據(jù)；
上傳模塊503，用于將所述測(cè)距數(shù)據(jù)上傳至定位引擎。進(jìn)一步的，所述定位時(shí)隙包括搜索時(shí)隙、測(cè)距時(shí)隙和上傳時(shí)隙，所述測(cè)距模塊502的結(jié)構(gòu)如圖6所示,包括廣播發(fā)起單元5021，用于在所述搜索時(shí)隙發(fā)起定位節(jié)點(diǎn)查詢廣播；篩選單元5022，用于接收各個(gè)錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送的確認(rèn)消息，篩選至少4個(gè)錨節(jié)點(diǎn)；測(cè)距單元5023，用于在測(cè)距時(shí)隙對(duì)所述至少4個(gè)錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距，獲取測(cè)距數(shù)據(jù)。上述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)可以集成在UWB的設(shè)備上，如集成在移動(dòng)終端中。進(jìn)一步的，本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖7所示，包括目標(biāo)節(jié)點(diǎn)701、錨節(jié)點(diǎn)702和定位引擎703，所述定位引擎703下包含至少4個(gè)錨節(jié)點(diǎn)702， 每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)702下包含至少一個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)701 ；所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)701，用于根據(jù)預(yù)置的節(jié)點(diǎn)號(hào)及時(shí)隙時(shí)間間隔，確定本目標(biāo)節(jié)點(diǎn)使用的定位時(shí)隙，在所述定位時(shí)隙，對(duì)錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距，獲取測(cè)距數(shù)據(jù)，并將所述測(cè)距數(shù)據(jù)經(jīng)所述錨節(jié)點(diǎn)上傳至定位引擎；所述錨節(jié)點(diǎn)702，用于接收所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)701發(fā)送的定位節(jié)點(diǎn)查詢廣播，并向目標(biāo)節(jié)點(diǎn)701發(fā)送確認(rèn)消息，供目標(biāo)節(jié)點(diǎn)701篩選測(cè)距；所述定位引擎703，用于接收所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)701經(jīng)由所述錨節(jié)點(diǎn)702上傳的測(cè)距數(shù)據(jù)，計(jì)算出目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。進(jìn)一步的,所述定位引擎703,還用于在同步時(shí)隙，向錨節(jié)點(diǎn)702發(fā)送時(shí)鐘同步巾貞；所述錨節(jié)點(diǎn)702，還用于向其下的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)701轉(zhuǎn)發(fā)所述時(shí)鐘同步幀，指示目標(biāo)節(jié)點(diǎn)701進(jìn)行測(cè)距。所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)701具體為移動(dòng)終端，錨節(jié)點(diǎn)702具體為固定節(jié)點(diǎn)，定位引擎703具體為服務(wù)器。上述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以與本發(fā)明的實(shí)施例提供的一種數(shù)據(jù)采集方法相結(jié)合，由目標(biāo)節(jié)點(diǎn)根據(jù)預(yù)置的節(jié)點(diǎn)號(hào)及時(shí)隙時(shí)間間隔，確定本目標(biāo)節(jié)點(diǎn)使用的定位時(shí)隙，并在所述定位時(shí)隙，對(duì)錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距，獲取測(cè)距數(shù)據(jù)，將所述測(cè)距數(shù)據(jù)上傳至定位引擎，定位引擎在完成目標(biāo)節(jié)點(diǎn)定位時(shí)所需要的測(cè)距數(shù)據(jù)由目標(biāo)節(jié)點(diǎn)上報(bào)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法攜帶的全部或部分步驟是可以通過(guò)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，包括方法實(shí)施例的步驟之一或其組合。另外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)。所述集成的模塊如果以軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，也可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。上述提到的存儲(chǔ)介質(zhì)可以是只讀存儲(chǔ)器，磁盤或光盤等。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求所述的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種基于UWB的眾目標(biāo)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括 目標(biāo)節(jié)點(diǎn)根據(jù)預(yù)置的節(jié)點(diǎn)號(hào)及時(shí)隙時(shí)間間隔，確定本目標(biāo)節(jié)點(diǎn)使用的定位時(shí)隙； 所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在所述定位時(shí)隙，對(duì)錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距，獲取測(cè)距數(shù)據(jù)； 所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)將所述測(cè)距數(shù)據(jù)上傳至定位引擎。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于UWB的眾目標(biāo)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)根據(jù)預(yù)置的節(jié)點(diǎn)號(hào)及時(shí)隙時(shí)間間隔，確定本目標(biāo)節(jié)點(diǎn)使用的定位時(shí)隙的步驟之前，還包括 定位引擎在同步時(shí)隙，向其下的錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)鐘同步幀； 目標(biāo)節(jié)點(diǎn)向其下的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)所述時(shí)鐘同步幀，指示目標(biāo)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種基于UWB的眾目標(biāo)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述定位引擎在同步時(shí)隙，向其下的錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)鐘同步幀的步驟之前，還包括 為各個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)分配節(jié)點(diǎn)號(hào)及時(shí)隙時(shí)間間隔，各個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙時(shí)間間隔相同；根據(jù)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和所述時(shí)隙時(shí)間間隔，確定數(shù)據(jù)采集周期，所述數(shù)據(jù)采集周期的第一個(gè)時(shí)隙為同步時(shí)隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于UWB的眾目標(biāo)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述定位時(shí)隙包括搜索時(shí)隙、測(cè)距時(shí)隙和上傳時(shí)隙，所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在所述定位時(shí)隙，對(duì)錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距，獲取測(cè)距數(shù)據(jù)包括 所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在所述搜索時(shí)隙發(fā)起定位節(jié)點(diǎn)查詢廣播； 在所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)信號(hào)范圍內(nèi)的錨節(jié)點(diǎn)接收所述定位節(jié)點(diǎn)查詢廣播，并向該目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送確認(rèn)消息； 所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收各個(gè)錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送的確認(rèn)消息，篩選至少4個(gè)錨節(jié)點(diǎn)； 所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在測(cè)距時(shí)隙對(duì)所述至少4個(gè)錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距，獲取測(cè)距數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于UWB的眾目標(biāo)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)將所述測(cè)距數(shù)據(jù)上傳至定位引擎包括 所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在上傳時(shí)隙，向歸屬的錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送所述測(cè)距數(shù)據(jù)； 所述錨節(jié)點(diǎn)向所述定位引擎上傳所述測(cè)距數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或5所述的一種基于UWB的眾目標(biāo)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述錨節(jié)點(diǎn)向所述定位引擎上傳所述測(cè)距數(shù)據(jù)具體為 所述錨節(jié)點(diǎn)經(jīng)過(guò)至少一次路由，將所述測(cè)距數(shù)據(jù)上傳到所述定位引擎，且在每次路由時(shí)具有至少一次重發(fā)機(jī)會(huì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于UWB的眾目標(biāo)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述一種目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，包括有 時(shí)隙確定模塊，用于根據(jù)預(yù)置的節(jié)點(diǎn)號(hào)及時(shí)隙時(shí)間間隔，確定本目標(biāo)節(jié)點(diǎn)使用的定位時(shí)隙； 測(cè)距模塊，用于在所述定位時(shí)隙，對(duì)錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距，獲取測(cè)距數(shù)據(jù)； 上傳模塊，用于將所述測(cè)距數(shù)據(jù)上傳至定位引擎。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于UWB的眾目標(biāo)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述測(cè)距模塊包括有 廣播發(fā)起單元，用于在所述搜索時(shí)隙發(fā)起定位節(jié)點(diǎn)查詢廣播；篩選單元，用于接收各個(gè)錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送的確認(rèn)消息，篩選至少4個(gè)錨節(jié)點(diǎn)； 測(cè)距單元，用于在測(cè)距時(shí)隙對(duì)所述至少4個(gè)錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距，獲取測(cè)距數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于UWB的眾目標(biāo)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，采用一種數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)，包括目標(biāo)節(jié)點(diǎn)、錨節(jié)點(diǎn)和定位引擎，所述定位引擎下包含至少4個(gè)錨節(jié)點(diǎn)，每個(gè)錨節(jié)點(diǎn)下包含至少一個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)； 所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，用于根據(jù)預(yù)置的節(jié)點(diǎn)號(hào)及時(shí)隙時(shí)間間隔，確定本目標(biāo)節(jié)點(diǎn)使用的定位時(shí)隙，在所述定位時(shí)隙，對(duì)錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距，獲取測(cè)距數(shù)據(jù)，并將所述測(cè)距數(shù)據(jù)經(jīng)所述錨節(jié)點(diǎn)上傳至定位引擎； 所述錨節(jié)點(diǎn)，用于接收所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的定位節(jié)點(diǎn)查詢廣播，并向該目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送確認(rèn)消息，供所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)篩選測(cè)距； 所述定位引擎，用于接收所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)經(jīng)由所述錨節(jié)點(diǎn)上傳的測(cè)距數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于UWB的眾目標(biāo)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)， 所述定位引擎，還用于在同步時(shí)隙，向錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送時(shí)鐘同步幀； 所述錨節(jié)點(diǎn)，還用于向其下的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)所述時(shí)鐘同步幀，指示目標(biāo)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距。
全文摘要
一種基于UWB的眾目標(biāo)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法，本發(fā)明包括目標(biāo)節(jié)點(diǎn)根據(jù)預(yù)置的節(jié)點(diǎn)號(hào)及時(shí)隙時(shí)間間隔，確定本目標(biāo)節(jié)點(diǎn)使用的定位時(shí)隙；所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在所述定位時(shí)隙，對(duì)錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距，獲取測(cè)距數(shù)據(jù)；所述目標(biāo)節(jié)點(diǎn)將所述測(cè)距數(shù)據(jù)上傳至定位引擎。本發(fā)明解決了通過(guò)其它無(wú)線通信方式定位的局限性。
文檔編號(hào)H04W64/00GK102970745SQ20121042081
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者姚建, 崔政, 蘇應(yīng)敢, 王彥, 吳猛, 曹昆南, 楊晴, 尹福榮, 崔玉峰 申請(qǐng)人:云南電網(wǎng)公司西雙版納供電局, 云南電力試驗(yàn)研究院(集團(tuán))有限公司電力研究院, 昆明能訊科技有限責(zé)任公司