CN110113788B - 一种标签定位方法、系统及装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种标签定位方法、系统及装置，其中应用于目标区域内的任意一个标签的方法包括：在目标区域内广播请求帧；从主基站接收第一信标帧，第一信标帧是主基站在接收到多个标签广播的至少一个请求帧后，针对选择出的一个请求帧生成的；响应于接收到的第一信标帧，向主基站以及多个从基站发送第一数据帧，第一数据帧携带有第一数据帧从标签发出的时间点；在预设时长内保持不广播请求帧的静默状态，最终，服务器在接收到基站发送的数据帧后根据数据帧中的时间点对标签进行定位。由于标签在进入静默状态后不再广播请求帧，而主基站将会再次选取一个请求帧进行响应，其处理时间必然晚于上一个选取的标签，从而解决碰撞问题。

Description

一种标签定位方法、系统及装置

技术领域

本申请涉及定位技术领域，具体而言，涉及一种标签定位方法、系统及装置。

背景技术

随着人工智能、无人工业等新兴产业的出现，室内定位技术也逐渐发展，利用基站和设置在目标物体上的标签能够在室内环境中对目标物体的位置完成定位以及对目标物体的移动路径进行跟踪。在例如展馆、消防、大型游乐场等需要被定位的个体较多的场景中，多个标签在同一区域工作，由于多个标签均会向基站发送定位请求，因此会出现不同标签发送的定位请求信号同时到达基站，若发生这种现象，基站只能处理一个信号，其他发送的定位请求信号就会丢失，即产生数据碰撞。现有的解决方案中只能设定标签与基站的通讯频率，以减少多标签与基站通讯发生碰撞的几率，但是仍然无法避免数据碰撞的问题。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种标签定位方法、系统及装置，能够解决多标签定位时的数据碰撞问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种标签定位方法，应用于目标区域内的多个标签中的任意一个标签，所述目标区域内还设置有主基站和多个从基站，所述主基站和所述从基站与服务器通信连接，所述方法包括：在所述目标区域内广播请求帧；从所述主基站接收第一信标帧，所述第一信标帧是所述主基站在接收到所述多个标签广播的至少一个请求帧后，针对选择出的一个请求帧生成的；响应于接收到的所述第一信标帧，向所述主基站以及所述多个从基站发送第一数据帧，所述第一数据帧携带有所述第一数据帧从所述标签发出的时间点，所述第一数据帧用于指示基站将所述第一数据帧从所述标签发出的时间点和第一数据帧到达基站的时间点发送至服务器，以使所述服务器对所述标签进行定位；在预设时长内保持不广播请求帧的静默状态。

当标签在目标区域内广播请求帧时，一旦请求帧被主基站选中并响应，则标签生成一个数据帧发送至目标区域内的多个基站，且在数据帧中记录下发送数据帧的时间点用于定位，而标签在发送数据帧后即进入静默状态，在静默状态标签将不会再广播请求帧，主基站在完成对这一标签的处理之后，将继续从其余标签广播的请求帧中再次选取一个请求帧进行响应，因此，对再次选取的请求帧的处理时间必然晚于上一个标签，从而目标区域中多个标签保持静默状态的时间段会错开，也即之后每一标签再次发起下一次请求的时间点均不相同，避免了多标签在同一区域工作发生数据碰撞的问题。

第二方面，本申请实施例提供一种标签定位方法，应用于目标区域内的主基站，所述目标区域内还设置有多个从基站和多个标签，所述主基站和所述从基站与服务器通信连接，所述方法包括：接收多个标签所广播的至少一个请求帧；从所述至少一个请求帧中选择一个需要响应的请求帧，分别向与选择的请求帧对应的标签发送第一信标帧以及向所述多个从基站发送第二信标帧，所述第二信标帧用于同步所述从基站和所述主基站的时间；获取所述标签发送的第一数据帧，所述第一数据帧携带有所述第一数据帧从所述标签发出的时间点；生成第二数据帧，所述第二数据帧携带有所述第一数据帧从所述标签发出的时间点以及所述第一数据帧到达所述主基站的时间点；将所述第二数据帧发送至服务器，以使所述服务器根据所述第二数据帧中的时间点对所述标签进行定位。

在存在多个标签中的某些标签的请求帧同时到达主基站的情况时，主基站会从多个请求帧中选取一个请求帧进行响应，在这一轮选取中，其余未被选取的请求帧虽然会丢失，但其对应的标签仍然会继续广播请求帧，因此主基站在完成对上一轮选取的标签的处理之后，将继续从其余标签广播的请求帧中再次选取一个请求帧进行响应，当目标区域内的所有标签均被主基站选取过之后，多个标签将会按照被主基站选取处理的顺序依次进入静默状态，由于其保持静默状态的时长是相同的，因此多个标签发起下一次的请求帧的时间也就会错开，在标签发起下一次的请求帧时，其余标签仍处于静默状态，避免了多标签在同一区域工作出现数据碰撞的问题。

在第二方面的可选实施方式中，在从所述至少一个请求帧中选择一个需要响应的请求帧之后，所述方法还包括：关闭对与请求帧相同类型的帧信号的监听，直至将所述第二数据帧发送至服务器后重新开启监听。

在选择一个请求帧进行响应之后，主基站仅监听第一数据帧的通讯类型，能够避免其余标签发送的请求帧和网络中其他相同类型的帧信号对主基站与选中的标签间的通讯过程造成影响。

第三方面，本申请实施例提供一种标签定位方法，应用于目标区域内的多个从基站中的任意一个从基站，所述目标区域内还设置有主基站和多个标签，所述主基站和所述从基站与服务器通信连接，所述方法包括：获取所述主基站发送的第二信标帧，所述第二信标帧用于同步所述从基站和所述主基站的时间；获取标签发送的第一数据帧，所述标签为所述主基站从多个标签广播的至少一个请求帧中选择出的需要响应的请求帧所对应的标签，所述第一数据帧携带有所述第一数据帧从所述标签发出的时间点；生成第三数据帧，所述第三数据帧携带有所述第一数据帧从所述标签发出的时间点以及所述第一数据帧到达所述从基站的时间点；将所述第三数据帧发送至服务器，以使所述服务器根据所述第三数据帧中的时间点对所述标签进行定位。

在对多个标签进行定位的过程中，由于主基站会从多个标签同时到达的至少一个请求帧中选取一个请求帧进行响应，因此，从基站仅会接收到主基站选取的请求帧对应的这个标签发送的第一数据帧，而其他标签需等待对这一标签的定位完成之后，如果其广播的请求帧被主基站选取，才能向主基站和从基站发送数据帧，从而避免了多标签在同一区域工作发生数据碰撞的问题。

第四方面，本申请实施例提供一种标签定位系统，所述系统包括：主基站、多个从基站、多个标签和服务器，所述主基站和所述从基站均与所述服务器通信连接，所述主基站、所述多个从基站和所述多个标签位于同一目标区域内；所述标签用于在所述目标区域内广播请求帧，以及用于响应从所述主基站接收到的第一信标帧，向所述主基站以及所述多个从基站发送第一数据帧，并在发送所述第一数据帧后，在预设时长内保持不广播请求帧的静默状态，其中，所述第一数据帧携带有所述第一数据帧从所述标签发出的时间点；所述主基站用于从多个标签所广播的至少一个请求帧中选择一个需要响应的请求帧，分别向与选择的请求帧对应的标签发送第一信标帧以及向所述多个从基站发送第二信标帧，以及用于获取接收到所述第一信标帧的标签发送的所述第一数据帧，并生成第二数据帧，所述第二数据帧携带有所述第一数据帧从所述标签发出的时间点以及所述第一数据帧到达所述主基站的时间点，并将所述第二数据帧发送至服务器；所述从基站用于获取所述主基站发送的第二信标帧，以及获取所述主基站选择响应的请求帧所对应的标签发送的所述第一数据帧，生成第三数据帧，所述第三数据帧携带有所述第一数据帧从所述标签发出的时间点以及所述第一数据帧到达所述从基站的时间点，并将所述第三数据帧发送至服务器，所述第二信标帧用于同步所述从基站和所述主基站的时间；所述服务器用于接收所述第二数据帧和所述第三数据帧，并根据所述第二数据帧中的时间点和所述第三数据帧中的时间点对所述标签进行定位。

上述标签定位系统中，当存在多个标签向主基站发送请求帧时，主基站从多个请求帧中选取一个请求帧进行响应，在对选取的请求帧对应的标签定位完成后，标签进入预设时长的静默状态，也即这一标签发起下一次定位的请求帧的时间间隔为预设时长，通过对预设时长的合理设定，多个标签下一次广播请求帧的时间将会在预设时长内依次错开，因此同一时间内仅有一个标签向主基站发送请求帧，从而避免了多标签的数据碰撞。

在第四方面的可选实施方式中，所述服务器具体用于：根据所述第一数据帧从所述标签发出的时间点与所述第一数据帧到达各基站的时间点，计算所述第一数据帧从所述标签到达各基站的飞行时间；根据所述第一数据帧从所述标签到达各基站的飞行时间的时间差计算所述标签与各基站的距离之间的距离差；根据每一基站的位置以及多个所述距离差计算获得所述标签的位置。

在第四方面的可选实施方式中，所述第二数据帧还包括所述请求帧从所述标签发出的时间点、所述请求帧到达所述主基站的时间点、所述第一信标帧从所述主基站发出的时间点和所述第一信标帧到达所述标签的时间点，所述服务器具体用于：根据所述第二数据帧中的多个时间点计算所述主基站与所述标签的距离，并根据所述主基站与所述标签的距离、每一基站的位置以及所述标签与各基站的距离之间的距离差计算获得所述标签的位置。

由于服务器根据上一种实施方式获得的计算结果中可能存在一些结果并非标签实际的位置坐标，因此可以利用主基站与标签的实际距离来对计算结果进行限定，确定出标签的实际位置，以进一步提高标签定位的准确度。

第五方面，本申请实施例提供一种标签定位装置，所述装置配置于目标区域内的多个标签中的任意一个标签，所述目标区域内还设置有主基站和多个从基站，所述主基站和所述从基站与服务器通信连接，所述装置包括：广播模块，用于在所述目标区域内广播请求帧；响应模块，用于从所述主基站接收第一信标帧，以及响应于接收到的所述第一信标帧，向所述主基站以及所述多个从基站发送第一数据帧，所述第一信标帧是所述主基站在接收到所述多个标签广播的至少一个请求帧后，针对选择出的一个请求帧生成的，所述第一数据帧携带有所述第一数据帧从所述标签发出的时间点，所述第一数据帧用于指示基站将所述第一数据帧从所述标签发出的时间点和第一数据帧到达基站的时间点发送至服务器，以使所述服务器对所述标签进行定位；静默模块，用于使所述标签在预设时长内保持不广播请求帧的静默状态。

第六方面，本申请实施例提供一种标签定位装置，配置于目标区域内的主基站，所述目标区域内还设置有多个从基站和多个标签，所述主基站和所述从基站与服务器通信连接，所述装置包括：接收模块，用于接收多个标签所广播的至少一个请求帧；选取模块，用于从所述至少一个请求帧中选择一个需要响应的请求帧，分别向与选择的请求帧对应的标签发送第一信标帧以及向所述多个从基站发送第二信标帧，所述第二信标帧用于同步所述从基站和所述主基站的时间；第一数据模块，用于获取所述标签发送的第一数据帧，所述第一数据帧携带有所述第一数据帧从所述标签发出的时间点，并生成第二数据帧，所述第二数据帧携带有所述第一数据帧从所述标签发出的时间点以及所述第一数据帧到达所述主基站的时间点；第一发送模块，用于将所述第二数据帧发送至服务器，以使所述服务器根据所述第二数据帧中的时间点对所述标签进行定位。

第七方面，本申请实施例提供一种标签定位装置，配置于目标区域内的多个从基站中的任意一个从基站，所述目标区域内还设置有主基站和多个标签，所述主基站和所述从基站与服务器通信连接，所述装置包括：获取模块，用于获取所述主基站发送的第二信标帧，以及获取标签发送的第一数据帧，所述标签为所述主基站从多个标签广播的至少一个请求帧中选择出的需要响应的请求帧所对应的标签，所述第二信标帧用于同步所述从基站和所述主基站的时间，所述第一数据帧携带有所述第一数据帧从所述标签发出的时间点；第二数据模块，用于生成第三数据帧，所述第三数据帧携带有所述第一数据帧从所述标签发出的时间点以及所述第一数据帧到达所述从基站的时间点；第二发送模块，用于将所述第三数据帧发送至服务器，以使所述服务器根据所述第三数据帧中的时间点对所述标签进行定位。

第八方面，本申请实施例提供一种标签，所述标签包括处理器和信号收发器，所述处理器与所述信号收发器连接，所述信号收发器用于与目标区域内的主基站和从基站通信，所述处理器用于执行第一方面所述的方法。

第九方面，本申请实施例提供一种主基站，所述主基站包括：存储器，用于存储机器可读指令；通信模块，用于与目标区域内的多个从基站和多个标签进行通信；处理器，与所述存储器以及所述通信模块连接，所述存储器中的机器可读指令被所述处理器执行时执行第二方面或第二方面中可选的实施方式所述的方法。

第十方面，本申请实施例提供一种从基站，所述从基站包括：存储器，用于存储机器可读指令；通信模块，用于与目标区域内的主基站和多个标签进行通信；处理器，与所述存储器以及所述通信模块连接，所述存储器中的机器可读指令被所述处理器执行时执行第三方面所述的方法。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请第一实施例提供的标签定位系统的示意图；

图2为本申请第一实施例提供的标签定位方法的示意图；

图3为本申请第一实施例提供的标签与主基站通讯过程的示意图；

图4为本申请第二实施例提供的配置于标签的标签定位装置的示意图；

图5为本申请第二实施例提供的配置于主基站的标签定位装置的示意图；

图6为本申请第二实施例提供的配置于从基站的标签定位装置的示意图。

图标：101-主基站；102-从基站；103-标签；104-服务器。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

第一实施例

在室内定位技术中，如果同一区域内有多个标签工作时，多个标签发送的定位请求信号到达基站的时间难免会发生重叠，也即产生数据碰撞，本实施例以超宽带(UWB)室内定位为例，提供一种标签定位系统，以解决多标签的碰撞问题。图1示出了本申请实施例提供的一种标签定位系统的示意图，该系统中包括：主基站101、多个从基站102、多个标签103以及服务器104，标签103可以为UWB标签，其可以应用于静止或者移动的物体，或者是用于人员的定位跟踪与导航，主基站101、从基站102、标签103均处于同一目标区域内。

主基站101和从基站102均与服务器104通信连接，将基站布设在室内或者室外，并将标签103设置在需要定位的目标物体上，标签103会以广播方式发射超宽带信号，并与主基站101和从基站102进行数据传输，基站在接收到标签103的信号后通过网线、WIFI、移动网络模块(例如4G模块)将通讯过程中的时间信息上传至服务器104，由服务器104对标签103的位置进行解算，实现对目标物体的定位。应当理解，本实施例中的标签定位系统可以应用于室内定位，除此以外，通过增加基站的布设数目和密度，对于室外定位也是能够适用的，并且，上述标签定位系统还可以用于基于其他机制进行室内定位的场景，如射频识别(RFID)、WIFI等。

图2示出了本申请实施例提供的一种标签定位方法的示意图，该方法可以应用于，但不限于图1示出的标签定位系统，以下以图1所示的系统为例对该方法进行阐述，参照图2，该方法包括：

步骤201：多个标签在目标区域内广播请求帧。

在目标区域内，要实现对多个目标物体的定位，那么在每一个目标物体上设置一个标签，设置于目标物体上的每个标签均会向外广播请求帧，以向基站请求定位。

步骤202：主基站从多个标签广播的至少一个请求帧中选择一个需要响应的请求帧，分别向与选择的请求帧对应的标签发送第一信标帧以及向多个从基站发送第二信标帧。

在标签发送请求帧的过程中，若有其他标签也在发送请求帧，那么基站接收到的信号则有可能会发生部分碰撞或完全碰撞，在标签数目较多的情况下，发生碰撞的概率也会更大，不仅会影响基站的数据接收，还可能存在某一标签丢包和某一信号中断的情况，使得无法获取到标签的定位。假设目标区域内共存在有N个标签，在初始时，N个标签中的某一些标签要进行定位，这些标签发送的请求帧如果是同时到达主基站，由于主基站在同一时刻只能接收一个信号，那么主基站首先从这些请求帧中任意选择一个请求帧进行响应，主基站第一次选取响应的标签假设为T₁，主基站向标签T₁发送第一信标帧以及向目标区域内的从基站发送第二信标帧，第一信标帧用于指示标签T₁进行数据响应，第二信标帧用于同步从基站与主基站的时间，在本实施例中，标签与基站之间、主基站与从基站之间均是通过广播方式进行通讯，因此，此处的第一信标帧与第二信标帧可以是相同的。

由于对标签的定位计算需要以时间为基础，因此主基站和从基站的时间同步较为关键，在主基站和从基站中，时间是基站内的时钟测量获得，由于不同基站的时钟不一定是彼此同步的，所以每一基站的时钟可能比其他时钟更快或更慢地运行，由于UWB信号在空气中的传播速度较快，细微的时间差异也可能导致最终获得的标签定位不准确，因此，在主基站选取一个请求帧进行响应之后，会向从基站发送第二信标帧，该第二信标帧中包含了主基站的时钟信息，这意味着从基站根据主基站的时钟信息和自身的时钟信息就可以确定两者的时钟误差，服务器在最终计算时需要考虑到这一时钟误差进行修正计算，以获得准确的标签定位，从而提高对标签定位的精度。

图2示出的方法是对某一个标签进行定位的过程示意图，其中，标签执行的方法步骤是以被主基站在这一轮所选取的标签T₁为例进行的描述，当此标签在完成定位后，其余标签执行与该标签相同的步骤，具体参照标签T₁执行的方法步骤即可。

步骤203：标签响应于接收到的第一信标帧，向主基站以及多个从基站发送第一数据帧。

当标签在生成第一数据帧的同时，会在第一数据帧的数据内容中记录下发送第一数据帧的时间点，也即第一数据帧从标签发出的时间点，那么将第一数据帧以广播方式发送至主基站和多个从基站后，服务器通过计算可以确定出第一数据帧从发出至到达基站的过程中的总飞行时间，用以对标签进行定位。如果标签接收到的第一信标帧的数据内容中也携带有时间点信息，那么将解析第一信标帧后获得的时间点也记录在第一数据帧中。

步骤204：主基站根据第一数据帧从标签发出的时间点以及第一数据帧到达主基站的时间点获得第二数据帧，并将第二数据帧发送至服务器。

主基站在解析第一数据帧后，获得第一数据帧从标签发出的时间点，生成第二数据帧，该第二数据帧中携带有第一数据帧从标签发出的时间点以及第一数据帧到达主基站的时间点。

步骤205：从基站根据第一数据帧从标签发出的时间点以及第一数据帧到达从基站的时间点获得第三数据帧，并将第三数据帧发送至服务器。

从基站在解析第一数据帧后，获得第一数据帧从标签发出的时间点，生成第三数据帧，该第三数据帧中携带有第一数据帧从标签发出的时间点以及第一数据帧到达从基站的时间点。

步骤206：服务器根据第二数据帧中的时间点和第三数据帧中的时间点对标签进行定位。

服务器根据第二数据帧、第三数据帧中的时间点可以获得第一数据帧从标签到主基站的飞行时间，以及第一数据帧从标签到从基站的飞行时间，服务器对标签进行定位的算法可以是利用到达时间差进行的定位，到达时间差是指第一数据帧从标签到基站1的飞行时间与第一数据帧从标签到基站2的飞行时间的差值，基站1和基站2为目标区域内的任意一个基站，根据第一数据帧到达各基站的到达时间差，能够作出以基站为焦点、标签与焦点处的两个基站的距离的差值为长轴的双曲线，每两个基站之间形成一条双曲线，因此由目标区域内的多个基站所确定的多条双曲线的交点可以获得标签的位置。

具体地，服务器对标签的定位过程如下：

第一步：根据第一数据帧从标签发出的时间点和数据帧到达各基站的时间点获得第一数据帧从标签到各基站间传播的飞行时间；第二步：将标签到每一基站之间第一数据帧的飞行时间两两作差，获得多个时间差；第三步：根据公式：距离差＝飞行时间差*传播速度，由多个时间差获得每两个基站与标签之间的距离的距离差；第四步：根据多个距离差以及每一基站的位置计算获得标签的位置坐标。

以上仅是提供了一种能够对标签定位的实施方式，应当理解，除了上述方法以外，服务器还可通过其他方式来确定标签的位置，例如还可通过计算第一数据帧到达各基站的时间来获得标签与各基站的距离，并利用标签与各基站的距离，以各基站的位置为中心，距离为半径作圆，由不同基站所确定的圆的交点获得标签的位置，或者，还可以采用其他现有定位算法，因此，上述提供的定位方式不能理解为对本申请实施例的限定。

步骤207：标签在预设时长内保持不广播请求帧的静默状态。

标签在发送第一数据帧之后即可进入静默状态，在静默状态时不再向外广播请求帧，当主基站将与这一标签通讯的时间信息上传至服务器后，由于其余标签仍在广播请求帧，因此主基站又再次从其余标签的请求帧中选择一个请求帧进行响应，假设选择的请求帧对应的标签为T₂，那么主基站向标签T₂发送第一信标帧，标签T₂在接收到主基站的第一信标帧后，执行与标签T₁相同的步骤203、步骤207，以完成定位处理，主基站在依次处理完目标区域内的多个标签之后，标签T₁、T₂、T₃、…、T_N按照被主基站选择响应的顺序依次进入静默状态，由于标签设定的静默时长是相同的，所以多个标签发起下一次请求帧的时间点必然也是依次的，因此，在第二轮发送定位请求时，标签T₁首先脱离静默状态并重新开始广播请求帧，此时其余标签仍在静默状态，并不会与标签T₁产生数据碰撞。

此外，虽然在每一轮选择请求帧时，其余未被主基站选择的请求帧会丢失，但是其对应的标签仍然会继续广播请求帧，因此主基站在处理完成上一个标签的数据后，能够继续对其余标签进行处理。进一步地，标签在接收到主基站的信标帧后能够确定自己发送的请求帧被主基站接收响应，并且，标签是在发送数据帧之后进入静默状态，因此标签能够确定自己必然能够被服务器定位，因此本实施例中使标签在完成定位后静默，能够避免标签无法确定自己的定位请求是否被正确接收的问题，同时，也能避免出现数据碰撞导致未能定位的问题。

可选地，请求帧的通讯类型为ACK帧，信标帧为beacon帧，数据帧为data帧，主基站监听的通讯类型为ACK帧和data帧，从基站监听的通讯类型为beacon帧和data帧，因此标签发送的请求帧(ACK帧)只能被主基站接收。由于当前网络中存在较多ACK帧，为了避免其余标签广播的ACK帧以及网络中其他ACK帧对主基站的影响，当主基站选择一个需要响应的请求帧(ACK帧)之后，主基站将关闭对ACK帧的监听，仅需监听标签在响应beacon帧之后发送的data帧即可，在关闭监听之后其余标签发送的ACK帧就无法影响到这一标签与主基站的通讯过程，直至主基站将与标签通讯的时间信息发送至服务器之后重新开启对ACK帧的监听，此时其他标签的请求帧(ACK帧)又再次到达，主基站可再次从中选取一个请求帧进行响应。

在从基站中，由于其仅监听主基站发送的beacon帧，以及标签发送的data帧，也能避免定位过程中其余ACK帧与beacon帧和data帧发生数据碰撞，造成标签向从基站发送的数据帧丢失，定位失败的情况。

在计算标签位置的过程中，由目标区域内的多个基站所确定的多条双曲线可能是相交于目标区域内，也有可能交于目标区域外，也就是说存在一些计算结果并非标签实际的位置坐标，因此需要对计算得到的位置结果进行取舍，舍去结果中位于目标区域外的坐标点，取舍的依据可以是标签与主基站的实际距离，因此，服务器需要将上述计算结果结合标签与主基站的实际距离来进一步确定标签的真实位置。

在一个实施例中，标签与主基站的实际距离通过如下方式获得：参阅图3，当标签在生成请求帧时，将发送请求帧的时间点t1记录在请求帧中并发送至主基站，主基站在解析该请求帧后，能够获得请求帧从标签发出的时间点t1和请求帧到达主基站的时间点t2，主基站将上述t1和t2以及发出第一信标帧的时间点t3记录在第一信标帧中发送至标签，标签对第一信标帧进行解析后，能够获得上述t1、t2、t3以及接收到第一信标帧的时间点t4，并将这几个时间点和发出第一数据帧的时间点t5记录在第一数据帧中，并发送至主基站，从而主基站结合接收到第一数据帧的时间点t6，生成第二数据帧，也即主基站上传至服务器的第二数据帧中包括上述六个时间点。如图3所示的示意图，根据请求帧、信标帧、数据帧的三次传输过程能够获得以下四个时间差：T_round1、T_round2、T_reply1、T_reply2，这四个时间差由第二数据帧中的六个时间点计算得到，根据这四个时间差能够获得信号在标签与主基站之间传输的飞行时间，飞行时间通过如下公式计算：

最后，根据计算得到的信号飞行时间以及信号在空气中的传播速度获得标签与主基站的实际距离，最终服务器根据标签与主基站的实际距离，结合每一基站的真实位置以及各基站与标签间距离的距离差来进行标签的位置计算。

本实施例中，通过合理设定静默状态的时长t，即可避免多标签的数据碰撞问题。根据测试结果(或者由请求帧、信标帧、数据帧的飞行时间估算获得)，对一个标签定位完成需要4ms，按照这一参数来计算，一秒钟理论上可以定位250个标签，且这250个标签发出的数据不会在基站产生碰撞，如果在目标区域内需要工作更多的标签，可以将时长t根据实际需求来进行设定。例如，标签数量为250个时，t的设置时长最低为其余249个标签的总处理时长，也就是说，当第250个标签刚进入静默状态时，第1个标签即从静默状态脱离，发起下一次的请求帧，当标签的数目从250个增加到500个时，那么t也需要相应的再增加250个标签的总处理时长，按照一个标签需要4ms完成定位来计算，两秒钟才能依次完成500个标签的定位，这也意味着，标签的数目越多，为避免多个标签的数据发生碰撞，标签静默的时长也会越长，标签相邻两次定位的时间间隔也就会越久。

第二实施例

本实施例提供一种标签定位装置，该装置配置于目标区域内的多个标签中的任意一个标签，目标区域内还设置有主基站和多个从基站，主基站和从基站与服务器通信连接，参阅图4，该装置包括：

广播模块301，用于在目标区域内广播请求帧；

响应模块302，用于从主基站接收第一信标帧，以及响应于接收到的第一信标帧，向主基站以及多个从基站发送第一数据帧，第一信标帧是主基站在接收到多个标签广播的至少一个请求帧后，针对选择出的一个请求帧生成的，第一数据帧携带有第一数据帧从标签发出的时间点，第一数据帧用于指示基站将第一数据帧从标签发出的时间点和第一数据帧到达基站的时间点发送至服务器，以使服务器对标签进行定位；

静默模块303，用于使标签在预设时长内保持不广播请求帧的静默状态。

本实施例还提供一种标签定位装置，该装置配置于目标区域内的主基站，参阅图5，该装置包括：

接收模块401，用于接收多个标签所广播的至少一个请求帧；

选取模块402，用于从至少一个请求帧中选择一个需要响应的请求帧，分别向与选择的请求帧对应的标签发送第一信标帧以及向多个从基站发送第二信标帧，第二信标帧用于同步从基站和主基站的时间；

第一数据模块403，用于获取标签发送的第一数据帧，第一数据帧携带有第一数据帧从标签发出的时间点，并生成第二数据帧，所述第二数据帧携带有所述第一数据帧从所述标签发出的时间点以及所述第一数据帧到达所述主基站的时间点；

第一发送模块404，用于将第二数据帧发送至服务器，以使服务器根据第二数据帧中的时间点对标签进行定位。

本实施例还提供一种标签定位装置，该装置配置于目标区域内的多个从基站中的任意一个从基站，参阅图6，该装置包括：

获取模块501，用于获取主基站发送的第二信标帧，以及获取标签发送的第一数据帧，标签为主基站从多个标签广播的至少一个请求帧中选择出的需要响应的请求帧所对应的标签，第二信标帧用于同步从基站和主基站的时间，第一数据帧携带有第一数据帧从标签发出的时间点；

第二数据模块502，用于生成第三数据帧，所述第三数据帧携带有所述第一数据帧从所述标签发出的时间点以及所述第一数据帧到达所述从基站的时间点；

第二发送模块503，用于将第三数据帧发送至服务器，以使服务器根据第三数据帧中的时间点对标签进行定位。

上述方案中提供的标签定位装置，由于标签依次在定位后进入静默状态，因此多个标签向主基站发送请求帧的时间点是错开的，能够有效解决多个标签定位时的数据碰撞问题。

第三实施例

本实施例提供一种标签，包括处理器和信号收发器，处理器与信号收发器连接，信号收发器通过天线能够向目标区域内的主基站和从基站发射信号，实现通讯，该标签可以是第一实施例中提供的设置于目标物体上的标签，标签中的处理器用于执行第一实施例中目标区域内任意一个标签所执行的标签定位方法，该标签可以为UWB标签，可以设置于物体、车辆、头盔、人员上进行定位，当一个区域内存在多个标签工作时，在主基站选择一个标签进行处理之后，该标签即进入静默状态，并在静默结束后重新广播请求帧，每一标签广播请求帧的时间点根据被主基站选择响应的顺序错开，因此，设置有该标签的目标物体，由于该标签不会出现数据丢包和信号中断等数据碰撞情况，因此，定位效果更优。

处理器可以采用GD32、STM32等系列芯片，例如，GD32F130G8U6，信号收发器可以采用DW1000模块。

本实施例还提供一种基站，该基站可以是第一实施例中提供的用于与标签通讯的主基站或者是任意一个从基站，基站包括：处理器，以及分别与处理器连接的存储器和通信模块，存储器存储有处理器可执行的机器可读指令，通信模块用于与目标区域内的多个基站和多个标签进行通信，当处理器执行该机器可读指令时，执行第一实施例中任一个基站所执行的标签定位方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与机器可读指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种标签定位方法，其特征在于，应用于目标区域内的多个标签中的任意一个标签，所述目标区域内还设置有主基站和多个从基站，所述主基站和所述从基站与服务器通信连接，所述方法包括：

在所述目标区域内广播请求帧；

从所述主基站接收第一信标帧，所述第一信标帧是所述主基站在接收到所述多个标签广播的至少一个请求帧后，针对选择出的一个请求帧生成的；

响应于接收到的所述第一信标帧，向所述主基站以及所述多个从基站发送第一数据帧，所述第一数据帧携带有所述第一数据帧从所述标签发出的时间点，所述第一数据帧用于指示基站将所述第一数据帧从所述标签发出的时间点和第一数据帧到达基站的时间点发送至服务器，以使所述服务器对所述标签进行定位；

在发送所述第一数据帧之后，在预设时长内保持不广播请求帧的静默状态。

2.一种标签定位方法，其特征在于，应用于目标区域内的主基站，所述目标区域内还设置有多个从基站和多个标签，所述主基站和所述从基站与服务器通信连接，所述方法包括：

接收多个标签所广播的至少一个请求帧；

从所述至少一个请求帧中选择一个需要响应的请求帧，分别向与选择的请求帧对应的标签发送第一信标帧以及向所述多个从基站发送第二信标帧，所述第二信标帧用于同步所述从基站和所述主基站的时间；

获取所述标签发送的第一数据帧，所述第一数据帧携带有所述第一数据帧从所述标签发出的时间点；

生成第二数据帧，所述第二数据帧携带有所述第一数据帧从所述标签发出的时间点以及所述第一数据帧到达所述主基站的时间点；

将所述第二数据帧发送至服务器，以使所述服务器根据所述第二数据帧中的时间点对所述标签进行定位；

其中，所述标签在发送所述第一数据帧之后，在预设时长内保持不广播请求帧的静默状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在从所述至少一个请求帧中选择一个需要响应的请求帧之后，所述方法还包括：

关闭对与请求帧相同类型的帧信号的监听，直至将所述第二数据帧发送至服务器后重新开启监听。

4.一种标签定位方法，其特征在于，应用于目标区域内的多个从基站中的任意一个从基站，所述目标区域内还设置有主基站和多个标签，所述主基站和所述从基站与服务器通信连接，所述方法包括：

获取所述主基站发送的第二信标帧，所述第二信标帧用于同步所述从基站和所述主基站的时间；

获取标签发送的第一数据帧，所述标签为所述主基站从多个标签广播的至少一个请求帧中选择出的需要响应的请求帧所对应的标签，所述第一数据帧携带有所述第一数据帧从所述标签发出的时间点；

生成第三数据帧，所述第三数据帧携带有所述第一数据帧从所述标签发出的时间点以及所述第一数据帧到达所述从基站的时间点；

将所述第三数据帧发送至服务器，以使所述服务器根据所述第三数据帧中的时间点对所述标签进行定位；

其中，所述标签在发送所述第一数据帧之后，在预设时长内保持不广播请求帧的静默状态。

5.一种标签定位系统，其特征在于，所述系统包括：主基站、多个从基站、多个标签和服务器，所述主基站和所述从基站均与所述服务器通信连接，所述主基站、所述多个从基站和所述多个标签位于同一目标区域内；

所述标签用于在所述目标区域内广播请求帧，以及用于响应从所述主基站接收到的第一信标帧，向所述主基站以及所述多个从基站发送第一数据帧，并在发送所述第一数据帧后，在预设时长内保持不广播请求帧的静默状态，其中，所述第一数据帧携带有所述第一数据帧从所述标签发出的时间点；

所述主基站用于从多个标签所广播的至少一个请求帧中选择一个需要响应的请求帧，分别向与选择的请求帧对应的标签发送第一信标帧以及向所述多个从基站发送第二信标帧，以及用于获取接收到所述第一信标帧的标签发送的所述第一数据帧，并生成第二数据帧，所述第二数据帧携带有所述第一数据帧从所述标签发出的时间点以及所述第一数据帧到达所述主基站的时间点，并将所述第二数据帧发送至服务器；

所述从基站用于获取所述主基站发送的第二信标帧，以及获取所述主基站选择响应的请求帧所对应的标签发送的所述第一数据帧，生成第三数据帧，所述第三数据帧携带有所述第一数据帧从所述标签发出的时间点以及所述第一数据帧到达所述从基站的时间点，并将所述第三数据帧发送至服务器，所述第二信标帧用于同步所述从基站和所述主基站的时间；

所述服务器用于接收所述第二数据帧和所述第三数据帧，并根据所述第二数据帧中的时间点和所述第三数据帧中的时间点对所述标签进行定位。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述服务器具体用于：

根据所述第一数据帧从所述标签发出的时间点与所述第一数据帧到达各基站的时间点，计算所述第一数据帧从所述标签到达各基站的飞行时间；

根据所述第一数据帧从所述标签到达各基站的飞行时间的时间差计算所述标签与各基站的距离之间的距离差；

根据每一基站的位置以及多个所述距离差计算获得所述标签的位置。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第二数据帧还包括所述请求帧从所述标签发出的时间点、所述请求帧到达所述主基站的时间点、所述第一信标帧从所述主基站发出的时间点和所述第一信标帧到达所述标签的时间点，所述服务器具体用于：

根据所述第二数据帧中的多个时间点计算所述主基站与所述标签的距离，并根据所述主基站与所述标签的距离、每一基站的位置以及所述标签与各基站的距离之间的距离差计算获得所述标签的位置。

8.一种标签定位装置，其特征在于，配置于目标区域内的多个标签中的任意一个标签，所述目标区域内还设置有主基站和多个从基站，所述主基站和所述从基站与服务器通信连接，所述装置包括：

广播模块，用于在所述目标区域内广播请求帧；

响应模块，用于从所述主基站接收第一信标帧，以及响应于接收到的所述第一信标帧，向所述主基站以及所述多个从基站发送第一数据帧，所述第一信标帧是所述主基站在接收到所述多个标签广播的至少一个请求帧后，针对选择出的一个请求帧生成的，所述第一数据帧携带有所述第一数据帧从所述标签发出的时间点，所述第一数据帧用于指示基站将所述第一数据帧从所述标签发出的时间点和第一数据帧到达基站的时间点发送至服务器，以使所述服务器对所述标签进行定位；

静默模块，用于在发送所述第一数据帧之后，使所述标签在预设时长内保持不广播请求帧的静默状态。

9.一种标签定位装置，其特征在于，配置于目标区域内的主基站，所述目标区域内还设置有多个从基站和多个标签，所述主基站和所述从基站与服务器通信连接，所述装置包括：

接收模块，用于接收多个标签所广播的至少一个请求帧；

选取模块，用于从所述至少一个请求帧中选择一个需要响应的请求帧，分别向与选择的请求帧对应的标签发送第一信标帧以及向所述多个从基站发送第二信标帧，所述第二信标帧用于同步所述从基站和所述主基站的时间；

第一数据模块，用于获取所述标签发送的第一数据帧，所述第一数据帧携带有所述第一数据帧从所述标签发出的时间点，并生成第二数据帧，所述第二数据帧携带有所述第一数据帧从所述标签发出的时间点以及所述第一数据帧到达所述主基站的时间点；

第一发送模块，用于将所述第二数据帧发送至服务器，以使所述服务器根据所述第二数据帧中的时间点对所述标签进行定位；

其中，所述标签在发送所述第一数据帧之后，在预设时长内保持不广播请求帧的静默状态。

10.一种标签定位装置，其特征在于，配置于目标区域内的多个从基站中的任意一个从基站，所述目标区域内还设置有主基站和多个标签，所述主基站和所述从基站与服务器通信连接，所述装置包括：

获取模块，用于获取所述主基站发送的第二信标帧，以及获取标签发送的第一数据帧，所述标签为所述主基站从多个标签广播的至少一个请求帧中选择出的需要响应的请求帧所对应的标签，所述第二信标帧用于同步所述从基站和所述主基站的时间，所述第一数据帧携带有所述第一数据帧从所述标签发出的时间点；

第二数据模块，用于生成第三数据帧，所述第三数据帧携带有所述第一数据帧从所述标签发出的时间点以及所述第一数据帧到达所述从基站的时间点；

第二发送模块，用于将所述第三数据帧发送至服务器，以使所述服务器根据所述第三数据帧中的时间点对所述标签进行定位；

其中，所述标签在发送所述第一数据帧之后，在预设时长内保持不广播请求帧的静默状态。

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