CN106054126B - Tof定位方法、装置和系统 - Google Patents

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    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves

Abstract

本发明公开了一种TOF定位方法、装置和系统，属于无线定位领域，该方法包括：步骤1：向定位基站发送广播消息；步骤2：切换到监听状态；步骤3：接收开始测距指令，所述开始测距指令是所述定位基站在接收到所述广播消息后回复的；步骤4：向定位基站发送测距指令，开始进行测距；步骤5：判断与所述定位基站测距是否成功，若成功，则转至步骤4，否则，转至步骤1。本发明减少了Tag广播发送消息的次数，从而提高定位效率及增大系统容量。

Description

TOF定位方法、装置和系统
技术领域
本发明涉及无线定位领域，特别是指一种TOF定位方法、装置和系统。
背景技术
无线定位技术主要通过被测终端(Tag)到定位基站(Anchor)的距离或者角度对被测终端进行测距，进而计算位置信息。无线定位技术可分为基于信号接收强度(RSSI)的定位技术、基于信号达到角度(AOA)的定位技术和基于信号传输时间(TOF,Time of Flight)的定位技术以及基于信号传输时间差(TDOA)的定位技术。其中基于信号传输时间和基于信号传输时间差的定位技术是目前应用最广泛的测距技术。
TOF定位核心思想是测量出被测终端(Tag)与至少三个定位基站(Anchor1，Anchor2，Anchor 3…Anchor N)之间的距离，使用三边测量算法，从而得到被测终端(Tag)的位置，其中Tag与多个接受节点(Anchor)间测距效率直接影响定位的精度与系统的容量。
现有技术在TOF测距时，Tag先广播发送blink消息，以告知附近定位基站，在发送完blink消息后，Tag切换到监听状态，等待定位基站的返回消息，定位基站收到Tag的广播消息后，分别向Tag发送开始测距指令(ranging_init)，Tag接收到开始测距指令后，逐一向定位基站发送测距指令(ranging)，开始进行测距，当Tag完成与所有定位基站测距后，根据测距结果，根据三边测量法计算出Tag的位置，从而实现一次定位。
Tag按照一定时间间隔，重复如上的过程，即可实现连续定位效果。实现过程如图1所示。
现有技术的缺点在于，Tag每实现一次定位，均要发送一次blink，发送blink后需要持续监听一段时间(listen time),这样每次实现定位需要的时间为监听时间(listentime)+测距时间(ranging time)，造成定位效率不高，Tag长时间的处于监听状态，也会造成能耗过高。
发明内容
本发明提供一种TOF定位方法、装置和系统，本发明减少了Tag广播发送消息的次数，从而提高定位效率及增大系统容量。
为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
本发明提供一种TOF定位方法，包括：
步骤1：向定位基站发送广播消息；
步骤2：切换到监听状态；
步骤3：接收开始测距指令，所述开始测距指令是所述定位基站在接收到所述广播消息后回复的；
步骤4：向定位基站发送测距指令，开始进行测距；
步骤5：判断与所述定位基站测距是否成功，若成功，则转至步骤4，否则，转至步骤1。
进一步的，所述步骤3包括：
步骤31：接收定位基站发送的开始测距指令，所述开始测距指令中包括所述定位基站的身份信息；
步骤32：记录所述身份信息；
所述步骤4进一步为：向所述身份信息对应的定位基站发送测距指令，开始进行测距。
进一步的，所述定位基站的数量为至少3个。
另一方面，本发明提供一种被测终端，包括：
广播模块，用于向定位基站发送广播消息；
监听切换模块，用于切换到监听状态；
接收模块，用于接收开始测距指令，所述开始测距指令是所述定位基站在接收到所述广播消息后回复的；
发送模块，用于向定位基站发送测距指令，开始进行测距；
判断模块，用于判断与所述定位基站测距是否成功，若成功，则转至发送模块，否则，转至广播模块。
进一步的，所述接收模块包括：
接收单元，用于接收定位基站发送的开始测距指令，所述开始测距指令中包括所述定位基站的身份信息；
记录单元，用于记录所述身份信息；
所述发送模块进一步用于：向所述身份信息对应的定位基站发送测距指令，开始进行测距。
进一步的，所述定位基站的数量为至少3个。
再一方面，本发明提供一种TOF定位系统，包括定位基站和上述被测终端。
本发明具有以下有益效果：
本发明只用发送一次广播消息，完成定位。再次定位时，Tag不需再广播blink消息，而是直接与定位基站测距，完成新的一次定位。当Tag与定位基站测距失败时，Tag则重新广播blink消息，然后逐一与定位基站测距，即重复第一步内容。
本发明的TOF定位方法减少了Tag广播发送消息的次数，从而提高定位效率及增大系统容量。
附图说明
图1为现有技术的TOF定位方法示意图；
图2为本发明的TOF定位方法示意图；
图3为本发明的TOF定位方法流程图；
图4为本发明的被测终端示意图；
图5为本发明的TOF定位系统示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
一方面，本发明提供一种TOF定位方法，如图2和图3所示，包括：
步骤1：向定位基站发送广播消息。在TOF测距时，Tag先广播发送blink消息，以告知附近定位基站。
步骤2：切换到监听状态。在发送完blink消息后，Tag切换到监听状态，等待定位基站的返回消息。
步骤3：接收开始测距指令，开始测距指令是定位基站在接收到广播消息后回复的。定位基站收到Tag的广播消息后，分别向Tag发送开始测距指令(ranging_init)。
步骤4：向定位基站发送测距指令，开始进行测距。Tag接收到开始测距指令后，向定位基站发送测距指令(ranging)，逐一与定位基站进行测距。
步骤5：判断与定位基站测距是否成功，若成功，则转至步骤4，否则，转至步骤1。当Tag完成与所有定位基站测距后，根据测距结果，根据三边测量法计算出Tag的位置，从而实现一次定位。
本发明只用发送一次广播消息，完成定位。再次定位时，Tag不需再广播blink消息，而是直接与定位基站测距，完成新的一次定位。当Tag与定位基站测距失败时，Tag则重新广播blink消息，然后逐一与定位基站测距，即重复第一步内容。
本发明的TOF定位方法减少了Tag广播发送消息的次数，从而提高定位效率及增大系统容量。
假设Tag在Anchor1、Anchor2、Anchor3覆盖范围内活动1分钟(60000ms)，发送广播blink与监听时间为80ms，与每个定位基站测距花费的时间为50ms，则每次定位所花费的时间在两种方案中分别为：
现有技术中中每次定位花费的时间为80+50*3＝230ms
本发明中首次定位花费的时间为80+50*3＝230ms，其余定位花费的时间为50*3＝150ms。
现有技术中可定位的次数为：60000/230＝260次
本发明中可定位的次数为：1+(60000-230)/150＝399次
现有技术中Tag处于监听状态时的时长为：260*80＝2040ms
本发明中Tag处于监听状态时的时长为：80ms。
作为本发明的一种改进，步骤3可以包括：
步骤31：接收定位基站发送的开始测距指令，开始测距指令中包括定位基站的身份信息。
步骤32：记录身份信息。
步骤4进一步为：向身份信息对应的定位基站发送测距指令，开始进行测距。
定位基站收到Tag的广播消息后，分别向Tag发送开始测距指令(ranging_init)，Tag接收到开始测距指令后，记录下返回的定位基站信息，逐一与定位基站进行测距，当Tag完成与所有定位基站测距后，根据测距结果，根据三边测量法计算出Tag的位置，从而实现一次定位。
再次定位时，Tag不需再广播blink消息，而是根据记录的定位基站信息，直接与定位基站测距，完成新的一次定位。
优选的，定位基站的数量为至少3个，以实现三边测量法。
另一方面，本发明提供一种TOF定位装置，该装置即为被测终端40，如图4所示，包括：
广播模块401，用于向定位基站发送广播消息。
监听切换模块402，用于切换到监听状态。
接收模块403，用于接收开始测距指令，开始测距指令是定位基站在接收到广播消息后回复的。
发送模块404，用于向定位基站发送测距指令，开始进行测距。
判断模块405，用于判断与定位基站测距是否成功，若成功，则转至发送模块，否则，转至广播模块。
本发明的TOF定位装置减少了Tag广播发送消息的次数，从而提高定位效率及增大系统容量。
作为本发明的一种改进，接收模块包括：
接收单元，用于接收定位基站发送的开始测距指令，开始测距指令中包括定位基站的身份信息。
记录单元，用于记录身份信息。
发送模块进一步用于：向身份信息对应的定位基站发送测距指令，开始进行测距。
优选的，定位基站的数量为至少3个。
再一方面，本发明提供一种TOF定位系统，如图5所示，包括定位基站70和上述被测终端40，优选被测终端为至少3个。
本发明的TOF定位系统减少了Tag广播发送消息的次数，从而提高定位效率及增大系统容量。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种TOF定位方法，其特征在于，包括：
步骤1：向定位基站发送广播消息；
步骤2：切换到监听状态；
步骤3：接收开始测距指令，所述开始测距指令是所述定位基站在接收到所述广播消息后回复的；
步骤4：逐一向至少3个定位基站发送测距指令，开始进行测距；
步骤5：判断与所述至少3个定位基站测距是否成功，若成功，则根据三边测量法计算出被测终端的位置，转至步骤4进行下一次定位，否则，转至步骤1；
所述步骤3包括：
步骤31：接收定位基站发送的开始测距指令，所述开始测距指令中包括所述定位基站的身份信息；
步骤32：记录所述身份信息；
所述步骤4进一步为：逐一向所述身份信息对应的至少3个定位基站发送测距指令，开始进行测距。
2.一种被测终端，其特征在于，包括：
广播模块，用于向定位基站发送广播消息；
监听切换模块，用于切换到监听状态；
接收模块，用于接收开始测距指令，所述开始测距指令是所述定位基站在接收到所述广播消息后回复的；
发送模块，用于逐一向至少3个定位基站发送测距指令，开始进行测距；
判断模块，用于判断与所述至少3个定位基站测距是否成功，若成功，则根据三边测量法计算出被测终端的位置，转至发送模块进行下一次定位，否则，转至广播模块；
所述接收模块包括：
接收单元，用于接收定位基站发送的开始测距指令，所述开始测距指令中包括所述定位基站的身份信息；
记录单元，用于记录所述身份信息；
所述发送模块进一步用于：逐一向所述身份信息对应的至少3个定位基站发送测距指令，开始进行测距。
3.一种TOF定位系统，其特征在于，包括定位基站和权利要求2所述的被测终端。
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