CN110231612A - 一种标签测距、射频信号发送方法、设备及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种标签测距、射频信号发送方法、设备及装置，包括：在基站发送超声信号之后，开始计时；标签设备接收超声信号；在等待从设定范围内选取的时间后，发送射频信号，其中，射频信号中携带设备标识以及时间。基站接收标签设备发送的射频信号，停止计时，其中，所述射频信号是标签设备在接收到超声信号后，在等待从设定范围内随机选取的随机时间后发送的射频信号，所述射频信号中携带标签设备标识以及随机时间；根据随机时间、超声空气传播速度及基站发送超声到接收到射频信号的计时确定标签设备与基站的距离。采用本发明，能解决标签测距功耗过高的问题。

Description

一种标签测距、射频信号发送方法、设备及装置

技术领域

本发明涉及标签测距技术领域，特别涉及一种标签测距、射频信号发送方法、设备及装置。

背景技术

标签测距，是指通过一特定测量设备(如基站)对某一带有特定标识的目标设备(如标签设备)，进行距离的测量，获取目标设备到测量设备之间的距离，该距离可以用于定位或单纯距离测量等应用。

在标签测距应用中，常见的技术都是采用RFID(Radio FrequencyIdentification，无线射频识别)、蓝牙、WIFI等射频信号进行测距，但这类射频信号的测距原理都是基于信号强度，即距离基站远，则收到的射频信号强度弱，反之近则强，从而从射频信号的强度判断出近似距离，这种方法的不足是射频信号强度受环境影响大，测距精度不好，要保证精度就得用大量的高密度基站进行同时测距，从而取强度平均值，这样成本就非常高。

为了应对该问题，市面上有了超声波测距技术，该技术是由标签或者基站同时发送一个超声波和一个射频信号，由对方接收这两个信号，因为声波在空气的传播速度比较慢，而射频信号传播速度比较快，经过一段空间距离的传输后，同时发出的两个信号，会因为传播速度不同在相同的距离，产生不同的延迟，接收端正是基于两个信号的接收延迟差，计算出发送端离接收端的距离。因为只要接收端在范围内能接收到超声和射频信号，就能测量出距离，所以不需要重复覆盖，简化基站分布；并且该距离是基于信号的传播延迟不受环境影响，测量准确度更高。

但该技术的不足在于，如果是基站发送超声和射频到标签，这种方案标签接收基站发出的射频时，因为基站的射频发送时刻是不确定的，标签需要一直开着射频信号的接收能力，从而导致持续耗电；

如果标签发出超声和射频到基站，这种方案中，因为超声单元要用很高的电压(大于5V)驱动，所以标签的功率就比较大。

发明内容

本发明提供了一种标签测距、射频信号发送方法、设备及装置，用以解决标签测距功耗过高的问题。

本发明实施例中提供了一种标签测距方法，包括：

在基站发送超声信号之后，开始计时；

接收标签设备发送的射频信号，停止计时，其中，所述射频信号是标签设备在接收到超声信号后，在等待随机时间后发送的射频信号，所述射频信号中携带标签设备标识以及所述随机时间，所述随机时间是从设定范围内随机选取的；

根据所述随机时间、超声空气传播速度及基站发送超声信号到接收到射频信号的计时时间确定所述标签设备与所述基站之间的距离D。

实施中，以Ta+Tb为周期发送超声信号，其中，Ta与Tb的时长是预设的，Ta阶段是Tb计时结束复位后开始计时，在Ta计时结束后发送超声信号；Tb阶段是在发送超声信号开始计时，在Tb计时结束后复位。

实施中，根据随机时间Td、超声空气传播速度Vs及基站发送超声到接收到射频信号的计时Tb确定标签设备与基站的距离D，包括：

在Tb阶段收到射频信号时，按Dx＝(Tbx-Td)*Vs确定所述标签设备与所述基站的距离，其中，Dx为根据计时Tbx下的所述标签设备与所述基站之间的距离，Vs为超声空气传播速度，Tbx为本次在Tb阶段下基站发送超声信号到接收到射频信号的计时时间；

在Ta阶段收到射频信号时，若Tax大于T，则将Tax减去T1后继续计时，若Tax小于T，则继续计时，其中，Tax为本次在Ta阶段下从复位到接收到射频信号的计时时间；

其中，T为Ta-T1，T1为基站间发送超声信号时刻的最小间隔时间。

实施中，所述T1小于等于第一预设值，且T1大于等于Tb，其中，所述第一预设值为Ta与射频信号覆盖范围内的基站个数的比值。

实施中，所述Td大于第二预设值，所述第二预设值为基站覆盖范围内允许的最大标签数乘以射频传输时间；和/或，

Tb为基站覆盖范围内声波传播时间与标签设备回应等待的最大时间之和。

实施中，在设定Ta时，针对每台基站按照预设的随机取值范围设置Ta；或，在每次Ta计时到达之后，在预设的随机取值范围内，重设下一次的Ta。

本发明实施例中还提供了一种射频信号发送方法，包括：

接收基站发送的超声信号；

在等待从设定范围内选取的时间后，发送射频信号，其中，射频信号中携带设备标识以及时间；其中，选取的时间是从设定范围内随机选取的随机时间Td，射频信号中携带的时间是随机时间Td。

本发明实施例中提供了一种基站，基站中包括：

处理器，用于读取存储器中的程序，执行下列过程：

在基站发送超声信号之后，开始计时；

在接收标签设备发送的射频信号后，停止计时，其中，所述射频信号是标签设备在接收到超声信号后，在等待随机时间后发送的射频信号，所述射频信号中携带标签设备标识以及所述随机时间，所述随机时间是从设定范围内随机选取的；

根据所述随机时间、超声空气传播速度及基站发送超声信号到接收到射频信号的计时时间确定所述标签设备与所述基站的距离；

收发机，用于在处理器的控制下接收和发送数据。

实施中，以Ta+Tb为周期发送超声信号，其中，Ta与Tb的时长是预设的，Ta阶段是Tb计时结束复位后开始计时，在Ta计时结束后发送超声信号；Tb阶段是在发送超声信号后开始计时，在计时结束后复位。

实施中，根据随机时间Td、超声空气传播速度Vs及基站发送超声到接收到射频信号的计时Tb确定标签设备与基站的距离D，包括：

在Tb阶段收到射频信号时，按Dx＝(Tbx-Td)*Vs确定所述标签设备与所述基站的距离，其中，Dx为根据计时Tbx下的所述标签设备与所述基站之间的距离，Vs为超声空气传播速度，Tbx为本次在Tb阶段下基站发送超声信号到接收到射频信号的计时时间；

在Ta阶段收到射频信号时，若Tax大于T，则将Tax减去T1后继续计时，若Tax小于T，则继续计时，其中，Tax为本次在Ta阶段下从复位到接收到射频信号的计时时间；

其中，T为Ta-T1，T1为基站间发送超声信号时刻的最小间隔时间。

实施中，所述T1小于等于第一预设值，且T1大于等于Tb，其中，所述第一预设值为Ta与射频信号覆盖范围内的基站个数的比值。

实施中，所述Td大于第二预设值，所述第二预设值为基站覆盖范围内允许的最大标签数乘以射频传输时间；和/或，

Tb为基站覆盖范围内声波传播时间与标签设备回应等待的最大时间之和。

实施中，在设定Ta时，针对每台基站按照预设的随机取值范围设置Ta；或，在每次Ta计时到达之后，在预设的随机取值范围内，重设下一次的Ta。

本发明实施例中还提供了一种标签设备，标签设备包括：

处理器，用于读取存储器中的程序，执行下列过程：

根据收发机需要进行数据处理；

收发机，用于在处理器的控制下接收和发送数据，执行下列过程：

接收基站发送的超声信号；

在等待从设定范围内选取的时间后，发送射频信号至所述基站，其中，射频信号中携带标签设备标识以及所述时间；其中，

选取的时间是从设定范围内随机选取的随机时间Td，射频信号中携带的时间是随机时间Td。

本发明实施例中还提供了一种标签测距装置，包括：

计时模块，用于在基站发送超声信号之后，开始计时；在接收标签设备发送的射频信号后，停止计时，其中，所述射频信号是标签设备在接收到超声信号后，在等待随机时间后发送的射频信号，所述射频信号中携带标签设备标识以及所述随机时间，所述随机时间是从设定范围内随机选取的；

距离模块，用于根据所述随机时间、超声空气传播速度及基站发送超声信号到接收到射频信号的计时时间确定所述标签设备与基站的距离。

本发明实施例中还提供了一种射频信号发送装置，包括：

接收模块，用于接收基站发送的超声信号；

发送模块，用于在等待从设定范围内选取的时间后，发送射频信号至所述基站，其中，射频信号中携带标签设备标识以及时间；其中，选取的时间是从设定范围内随机选取的随机时间Td，射频信号中携带的时间是随机时间Td。

本发明实施例中还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法。

本发明实施例中还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述方法的计算机程序。

本发明有益效果如下：

在本发明实施例提供的技术方案中，标签设备在接收到超声信号后，在等待随机时间后发送射频信号，所述射频信号中携带标签设备标识以及所述随机时间，所述随机时间是从设定范围内随机选取的；基站根据所述随机时间、超声空气传播速度及基站发送超声信号到接收到射频信号的计时时间确定所述标签设备与所述基站之间的距离；由于标签不需要发送超声信号，所以降低了标签的功耗。这样就能解决现有技术标签测距功耗过高的问题。

进一步的，还提供了多基站和多标签下抑制互相干扰的方案。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例中多基站多目标测距应用场景示意图；

图2为本发明实施例中在基站侧上的标签测距方法实施流程示意图；

图3为本发明实施例中标签设备侧上的射频信号发送方法实施流程示意图；

图4为本发明实施例中标签侧标签测距实施流程示意图；

图5为本发明实施例中基站侧标签测距实施流程示意图；

图6为本发明实施例中基站结构示意图；

图7为本发明实施例中标签设备结构示意图。

具体实施方式

由于超声不带有标识信息，只能判断是否收到，而无法识别是由谁发出的，所以当多个基站有重叠覆盖时，会出现互相干扰影响测量，比如：基站1发出的超声和基站2发出的超声，如果在重叠覆盖区域内，标签是都可以收到的，但是标签并不能区分收到超声是来源于那个基站，虽然标签可以识别射频信号是来源于那个基站，但不能识别超声信号的来源，就不能确定同一基站同一时刻发出的射频信号和超声信号的对应关系，从而无法计算出两者的延迟。正是由于该缺点，超声测距不能进行多基站的多目标同时使用。也就限制了其应用范围。

因此，当存在多个基站时无法计算出两者的延迟，也就不能测量出距离。

与此同时，传统超声测距都是由一端同时发送超声和射频，另外一端来接收，这种架构下，无论标签是属于发的一方还是收的一方，都会有很大的功耗，如果标签属于发的一方，因为超声单元要用很高的电压(大于5V)驱动，所以天然功率就比较大，如果标签属于收的一方，因为射频信号快于超声，为了保证射频信号能被及时接受，标签需要一直开着射频信号的接收能力，从而导致持续耗电，不能采用定期休眠以实现省电，因为基站的射频发送时刻是不确定的。

基于此，本发明实施例中提供了侦听退避机制、收发分离架构，可以在同一区域内进行多基站覆盖，还可以比传统收发合并的方案实现更低的功耗。实现低功耗的多基站、多目标同时测距。

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

在说明过程中，将分别从标签设备侧与基站侧的实施进行说明，然后还将给出二者配合实施的实例以更好地理解本发明实施例中给出的方案的实施。这样的说明方式并不意味着二者必须配合实施、或者必须单独实施，实际上，当标签设备与基站分开实施时，其也各自解决标签设备侧、基站侧的问题，而二者结合使用时，会获得更好的技术效果。

首先对实施的场景进行说明。

图1为多基站多目标测距应用场景示意图，如图所示，实施中所称的低功耗标签，至少包含一个射频发送、一个超声接收和一个处理单元，而非低功耗的基站至少包含一个射频接收、一个超声发送和一个处理单元与之对应。图中虚线圆圈代表基站设备超声发送信号覆盖范围。如图中示意的标签设备1和标签设备2同时被基站1和基站2覆盖。也即，两个基站发出的超声信号会同时被两个标签设备收到。下面分别对基站和标签内部模块的功能模块进行说明。

对于基站设备来说，射频接收可以是任何无线电波接收电路模块，常见的有RFID、蓝牙、433、lora等；

超声发送，可以是任何声波发送电路模块，甚至于可以小于20khz的普通扬声器；

处理单元，主要有两个功能，一个是控制超声发送发出超声信号，另外一个是从射频接收射频信号并解析处理。

对于标签来说，三个模块功能和基站相互对应，超声接收采用与基站相同频率的超声接收电路模块，；射频发送模块，采用与基站相同射频原理的电路模块，其平时休眠待机，只在处理单元控制下，才会将控制单元传递的信息用射频发送出去；而处理单元，一方面休眠待机，只在有超声接收时才被唤醒，另一方面在被唤醒后，控制射频发送，发送需要发送的信息。

基于上述设备，下面对本发明实施中提供的基本测距方案进行说明。

图2为在基站侧上的标签测距方法实施流程示意图，如图所示，可以包括：

步骤201、在基站发送超声信号之后，开始计时；

步骤202、接收标签设备发送的射频信号，停止计时，其中，所述射频信号是标签设备在接收到超声信号后，在等待随机时间后发送的射频信号，所述射频信号中携带标签设备标识以及所述随机时间，所述随机时间是从设定范围内随机选取的；

步骤203、根据所述随机时间、超声空气传播速度及基站发送超声信号到接收到射频信号的计时时间确定所述标签设备与所述基站之间的距离。

图3为标签设备侧上的射频信号发送方法实施流程示意图，如图所示，可以包括：

步骤301、接收基站发送的超声信号；

步骤302、在等待从设定范围内选取的时间后，发送射频信号，其中，射频信号中携带标签设备标识以及所述时间；其中，

选取的时间是从设定范围内随机选取的随机时间Td，射频信号中携带的时间是随机时间Td。

具体的，基站设备定时发送超声信号，而标签设备默认一直只开启超声接收，因为超声单元本身是一个压电器件，在无声压驱动的情况下，近似于一个容性负载，耗电非常小，基本都在微安级别，而处理单元和射频发送都处于低功耗休眠状态。一旦有超声信号接收，标签设备先由超声信号唤醒处理单元，于此同时处理单元开始计时并在等待某设定范围的随机时间(记为Td，下同)后，开启发送射频信号，并将等待时间Td和自身ID通过射频信号一同发送给基站，最后在发送完成后，重新进入休眠，只开启超声接收。

而基站在发送超声之后，开始计时，一旦收到射频信号，计时结束，此时的计时时间＝超声传播时间+射频传播时间+标签处理延迟，用标识符代替表示为Tb＝D/Vs+D/Vc+Td(公式1)，其中，Tb为基站发送超声到接收到射频信号的延迟计时，D为标签和基站的距离，Vs为超声空气传播速度，Vc为射频空气传播速度，Td为标签处理延迟；由于射频传播速率远大于超声传输速率，所以同样的距离下，射频传播时间远小于超声，具体实施中可以将射频传播时间忽略，近似为0，即D/Vc≈0，而标签处理延迟Td在基站收到的射频信号中是带有该延迟信息的(即上述标签收到超声信号后到发送射频信号前的等待时间Td)，基站只需要从射频信号中解析出该延迟Td，再根据公式1，就可以得出标签和基站距离D＝(Tb-Td)*Vs，从而完成测距的基本功能。

实施中，可以以Ta+Tb为周期发送超声信号，其中，Ta与Tb的时长是预设的，Ta阶段是Tb计时结束复位后开始计时，在Ta计时结束后发送超声信号；Tb阶段是在发送超声信号后开始计时，在Tb计时结束后复位。

实施中，可以根据随机时间Td、超声空气传播速度Vs及基站发送超声到接收到射频信号的计时Tb确定标签设备与基站的距离D，包括：

在Tb阶段收到射频信号时，按Dx＝(Tbx-Td)*Vs确定所述标签设备与所述基站的距离，其中，Dx为根据计时Tbx下的所述标签设备与所述基站之间的距离，Vs为超声空气传播速度，Tbx为本次在Tb阶段下基站发送超声信号到接收到射频信号的计时时间；

在Ta阶段收到射频信号时，若Tax大于T，则将Tax减去T1后继续计时，若Tax小于T，则继续计时，其中，Tax为本次在Ta阶段下基站发送超声到接收到射频信号的计时时间；

其中，T为Ta-T1，T1为基站间发送超声信号时刻的最小间隔时间。

实施中，T1小于等于第一预设值，且T1大于等于Tb，其中，所述第一预设值为Ta与射频信号覆盖范围内的基站个数的比值。

实施中，所述Td大于第二预设值，所述第二预设值为基站覆盖范围内允许的最大标签数乘以射频传输时间；和/或，

Tb为基站覆盖范围内声波传播时间与标签设备回应等待的最大时间之和。

实施中，在设定Ta时，针对每台基站按照预设的随机取值范围设置Ta；或，在每次Ta计时到达之后，在预设的随机取值范围内，重设下一次的Ta。

下面以标签设备与基站的配合实施来进行说明如何抑制多基站和多目标的互相干扰。下面结合图4、图5对基站1和基站2可同时覆盖到标签1和标签2的情况下，将分情景说明本发明提供的方案对干扰的抑制。

图4为标签侧标签测距实施流程示意图，如图所示，可以包括：

步骤400、开始；

步骤401、开启超声接收；

步骤402、判断是否接收到超声信号，是则转入步骤403，否则转入步骤402，继续判断；

步骤403、延迟随机时间Td；

步骤404、发送带标签ID和Td的射频信号。

图5为基站侧标签测距实施流程示意图，如图所示，可以包括：

步骤500、开始；

步骤501、复位并启动计时Ta；

步骤502、判断Ta计时是否到达，是则转入步骤506，否则转入步骤503；

步骤503、判断是否收到射频信号，是则转入步骤504，否则转入步骤502；

步骤504、判断当前计时值Tax是否大于T，是则转入步骤505，否则转入步骤502；

步骤505、将当前Tax-T1赋值给Tax，转入步骤502；

步骤506、发送超声信号，并复位启动计时Tb；

步骤507、判断是否收到射频信号，是则转入步骤508，否则转入步骤510；

步骤508、解析射频信号的数据内容，识别ID和标签延迟记为x和Td，并记录当前计时Tb的值，记为Tbx；

步骤509、计算对应ID为x的标签与基站的距离Dx＝Vs*(Tbx-Td)，转入步骤510；

步骤510、判断Tb计时是否达到，是则转入步骤501，否则转入步骤507。

下面对个步骤进行说明。

当没有标签在基站1、基站2覆盖范围时，根据图4、图5所示的流程，基站以Ta+Tb为周期，发送超声信号；假设此时标签1、标签2也不在基站的覆盖范围，所以标签根据图4、图5所示的流程，一直处在等待超声接收。

当标签1进入基站1的独立覆盖范围后，标签和基站根据上述基本测距进行通信和测距。

如果标签1进入基站1和基站2的公共覆盖范围后，因为基站1、基站2都会定时发送超声，当标签1先接收到基站1的超声信号后，会发送带有ID和Td的射频信号，而此时基站1会在步骤507收到射频信号，从而解析射频信号，并计算出标签1和基站1的距离Dx＝Vs*(Tbx-Td)；

而基站2会在步骤503处，收到射频信号，此时如果Ta的计时值Tax大于T，则将Tax减去T1，相当于多延迟计时器的计时时间T1，使总计时时间由Ta变成Ta+T1，反之，继续Tax计时。Tax是Ta阶段的计时器，表示Ta在x时刻的计时值，例如Ta为3秒，则最终计时到Ta的3秒，发送超声。

下面说明一下各参数的取值方式。

例中的Ta代表着前述所说的基站定时发送超声的定时时间，根据不同场景一般设置几秒到几十秒，实施中假设设置Ta＝3秒；Ta实施中是随便设定，Ta就是基站想定位的频率，3秒定位一次，就是计时到3秒发送一次超声。没有上限，下限是根据在多基站重叠覆盖内最多有多少基站来确定的，但是，正如T1要求不大于Ta/10＝0.3秒，当然也不能小于Tb＝0.01秒，那么，其实T1是反过来被Tb的0.01秒限制了，如果重叠范围有10台基站，则Ta必须大于Tb*10＝0.3秒，只是一般实际覆盖没那么多，且Ta取值都是按照秒级刷新，所以实施中实际没什么限制。

Td是为了让同时收到超声接收的多个标签，随机错峰回应射频而设定的随机退避时间，该参量取值原则上可以是大于等于0的任何值，不过从可靠性考虑，经验取值要求大于标签容量*射频传输时间，比如：假设单次射频信号完成发送需要0.001秒，基站覆盖范围内允许最大标签数量为10个，那Td的最小取值Tdmin＝0.0001*10＝0.001秒，最大取值原则可以任意，假设取值0.01，即Td为0.001到0.01的随机数；

Tb是基站超声发送后，最大的等待时间，根据可检测距离范围和Td取值的不同，而设定不同的Tb，比如，假设最大测量基站和标签的距离是3.4米，也即实际可测距离都小于3.4米，那Tb就可设置为3.4/340+Tdmax＝0.01+0.01＝0.02秒，表示来回3.4米的情况下声波传播时间，加上标签回应等待的最大时间，即基站发送超声后在0.02秒内接收到的射频信号才是合法的射频信号，如果此时间内没有收到射频信号，就表示3.4米内没有标签，然后基站在Tb超时后，再等待Ta的3秒，重新发送超声；

T1表示基站间的最小间隔时间，即基站1和基站2之间发送超声信号时刻的最少间隔，其具体设定值的大小是根据基站密度和发送周期间隔Ta来设定的，比如在同一射频覆盖范围内有10台基站，则T1要求不大于Ta/10＝0.3秒，当然也不能小于Tb＝0.01秒，实施中假设为0.2秒；

T和T1是相互对应的，T＝Ta-T1，T1设定为0.2秒，T为2.8秒，技术含义是如果2.8s内收到射频信号，就表示另外一个基站和本基站周期性发送超声的时间间隔，只相差了3-2.8＝0.2秒，从技术上看这就太近了，对于另外一个基站而言，区分不出标签是因为本基站还是另一基站的超声而发出的射频信号。因为两个基站会在0.2s内连续发出超声，标签两个都会回，基站区分不出来这两个射频对应到哪个超声。

如果基站2的计时器Ta在收到射频时的计时值Tax如果小于T＝2.8秒，则说明基站2的超声发送已经延后于基站1的超声发送至少0.2秒，没必要延迟计时器Ta的计时，反之，说明基站2和基站1的超声发送间隔小于0.2秒，因为基站只在超声发送后的Tb＝0.01秒时间内收到的射频信号才判断为可用于测距的射频信号，所以此时两个基站的超声发送相隔小于0.2秒，极有可能出现互相影响，不过理论上只要保证两个基站的超声发送间隔大于Tb即可，但考虑实际误差和时间余量，通常会选择稍大于Tb的值作为间隔时间的最小限制，实施中就可设为0.2秒。

所以，基站2根据收到射频信号的计时时刻Tax，如果大于2.8秒，则将当前计时时刻减去0.2秒，反之则不变，从而保证基站2错开基站1的超声至少0.2秒。从而保证两个基站不会同时收到有效的射频，也即超声发送后Tb时间内收到的射频。

之后，基站1重新开始Ta计时，而基站2延迟至少0.2秒后才会发送超声，标签再次按照上述步骤回应射频信号，给基站2进行标签1和基站2之间的距离测量，而基站1根据上述过程，已经和基站2的超声发送时刻，间隔大于0.2s，所以基站1收到该射频信号时保持Ta继续计时，直到下一次计时达到后，再次发送超声。并且为了避免两个基站的超声发送时间完全同步，而连续冲突，无法退避时隙，实施中可选的是，可以对于每台基站按照一定随机取值范围，设置不同的Ta计时值，或每次Ta计时到达之后，在一定的随机取值范围内，动态改变下一次的Ta计时值，而避免该问题。

综上便实现了多基站间的自动退避。无论多少基站，只要设置合理的Ta，T1，Tb，T就可以保证互相错峰测距。

如果标签1、标签2同时处在基站1的范围内，那两个标签都会收到基站1的超声发送，标签1和标签2会在等待随机时间Td后，分别回应带有ID＝1和ID＝2以及各自随机等待时间Td的射频信号，此时因为Td是0.001到0.01间的随机数，所以两个标签只有极小概率会冲突，并且在实际应用中只要概率小于一定可接受范围，即可认为标签之间无冲突，实施中可以通过设定Td的范围，来控制一定基站覆盖范围内的多标签之间不会出现测距冲突的。

由上可知，通过上述方案就可实现多基站以及多标签的无冲突测距。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种基站、标签设备、标签测距装置、射频信号发送装置设备，由于这些设备解决问题的原理与标签测距方法、射频信号发送方法相似，因此这些设备的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

图6为基站结构示意图，如图所示，基站中包括：

处理器600，用于读取存储器620中的程序，执行下列过程：

在基站发送超声信号之后，开始计时；

在接收标签设备发送的射频信号后，停止计时，其中，所述射频信号是标签设备在接收到超声信号后，在等待随机时间后发送的射频信号，所述射频信号中携带标签设备标识以及随机时间，所述随机时间是从设定范围内随机选取的；

根据随机时间、超声空气传播速度及基站发送超声到接收到射频信号的计时时间确定标签设备与基站的距离；

收发机610，用于在处理器600的控制下接收和发送数据。

实施中，以Ta+Tb为周期发送超声信号，其中，Ta与Tb的时长是预设的，Ta阶段是Tb计时结束复位后开始计时，在Ta计时结束后发送超声信号；Tb阶段是在发送超声信号后开始计时，在Tb计时结束后复位。

实施中，根据随机时间Td、超声空气传播速度Vs及基站发送超声到接收到射频信号的计时时间Tb确定标签设备与基站的距离D，包括：

在Tb阶段收到射频信号时，按Dx＝(Tbx-Td)*Vs确定所述标签设备与所述基站的距离，其中，Dx为根据计时Tbx下的所述标签设备与所述基站之间的距离，Vs为超声空气传播速度，Tbx为本次在Tb阶段下基站发送超声信号到接收到射频信号的计时时间；

在Ta阶段收到射频信号时，若Tax大于T，则将Tax减去T1后继续计时，若Tax小于T，则继续计时，其中，Tax为本次在Ta阶段下从复位到接收到射频信号的计时时间；

其中，T为Ta-T1，T1为基站间发送超声信号时刻的最小间隔时间。

实施中，所述T1小于等于第一预设值，且T1大于等于Tb，其中，所述第一预设值为Ta与射频信号覆盖范围内的基站个数的比值。

实施中，所述Td大于第二预设值，所述第二预设值为基站覆盖范围内允许的最大标签数乘以射频传输时间；和/或，

Tb为基站覆盖范围内声波传播时间与标签设备回应等待的最大时间之和。

实施中，在设定Ta时，针对每台基站按照预设的随机取值范围设置Ta；或，在每次Ta计时到达之后，在预设的随机取值范围内，重设下一次的Ta。

其中，在图6中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器600代表的一个或多个处理器和存储器620代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机610可以是多个元件，即包括发送机和收发机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器600负责管理总线架构和通常的处理，存储器620可以存储处理器600在执行操作时所使用的数据。

图7为标签设备结构示意图，如图所示，标签设备包括：

处理器700，用于读取存储器720中的程序，执行下列过程：

根据收发机需要进行数据处理；

收发机710，用于在处理器700的控制下接收和发送数据，执行下列过程：

接收基站发送的超声信号；

在等待从设定范围内选取的时间后，发送射频信号至所述基站，其中，射频信号中携带标签设备标识以及时间；其中，

选取的时间是从设定范围内随机选取的随机时间Td，射频信号中携带的时间是随机时间Td。

其中，在图7中，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器700代表的一个或多个处理器和存储器720代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机710可以是多个元件，即包括发送机和接收机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。针对不同的用户设备，用户接口730还可以是能够外接内接需要设备的接口，连接的设备包括但不限于小键盘、显示器、扬声器、麦克风、操纵杆等。

处理器700负责管理总线架构和通常的处理，存储器720可以存储处理器700在执行操作时所使用的数据。

本发明实施例中还提供了一种标签测距装置，包括：

计时模块，用于在基站发送超声信号之后，开始计时；在接收标签设备发送的射频信号后，停止计时，其中，所述射频信号是标签设备在接收到超声信号后，在等待随机时间后发送的射频信号，所述射频信号中携带标签设备标识以及所述随机时间，所述随机时间是从设定范围内随机选取的；

距离模块，用于根据所述随机时间、超声空气传播速度及基站发送超声信号到接收到射频信号的计时时间确定所述标签设备与所述基站的距离。

具体实施请参见上述标签测距方法的实施。

本发明实施例中还提供了一种射频信号发送装置，包括：

接收模块，用于接收基站发送的超声信号；

发送模块，用于在等待从设定范围内选取的时间后，发送射频信号至所述基站，其中，射频信号中携带标签设备标识以及时间；其中，选取的时间是从设定范围内随机选取的随机时间Td，射频信号中携带的时间是随机时间Td。

具体实施请参见上述射频信号发送方法的实施。

本发明实施例中还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述标签测距方法或射频信号发送方法。

具体实施请参见上述标签测距方法或射频信号发送方法的实施。

本发明实施例中还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述标签测距方法或一种射频信号发送方法。

具体实施请参见上述标签测距方法或射频信号发送方法的实施。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (18)

1.一种标签测距方法，其特征在于，包括：

在基站发送超声信号之后，开始计时；

接收标签设备发送的射频信号，停止计时，其中，所述射频信号是标签设备在接收到超声信号后，在等待随机时间后发送的射频信号，所述射频信号中携带标签设备标识以及所述随机时间，所述随机时间是从设定范围内随机选取的；

根据所述随机时间、超声空气传播速度及基站发送超声信号到接收到射频信号的计时时间确定所述标签设备与所述基站之间的距离。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

以Ta+Tb为周期发送超声信号，其中，Ta与Tb的时长是预设的，Ta阶段是Tb计时结束复位后开始计时，在Ta计时结束后发送超声信号；Tb阶段是在发送超声信号后开始计时，在Tb计时结束后复位。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据随机时间Td、超声空气传播速度Vs及基站发送超声到接收到射频信号的计时Tb确定标签设备与基站的距离D，包括：

在Tb阶段收到射频信号时，按Dx＝(Tbx-Td)*Vs确定所述标签设备与所述基站的距离，其中，Dx为根据计时Tbx下的所述标签设备与所述基站之间的距离，Vs为超声空气传播速度，Tbx为本次在Tb阶段下基站发送超声信号到接收到射频信号的计时时间；

在Ta阶段收到射频信号时，若Tax大于T，则将Tax减去T1后继续计时，若Tax小于T，则继续计时，其中，Tax为本次在Ta阶段下从复位到接收到射频信号的计时时间；

其中，T为Ta-T1，T1为基站间发送超声信号时刻的最小间隔时间。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述T1小于等于第一预设值，且T1大于等于Tb，其中，所述第一预设值为Ta与射频信号覆盖范围内的基站个数的比值。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述Td大于第二预设值，所述第二预设值为基站覆盖范围内允许的最大标签数乘以射频传输时间；和/或，

Tb为基站覆盖范围内声波传播时间与标签设备回应等待的最大时间之和。

6.如权利要求2至5中任意一项所述的方法，其特征在于，还包括：

在设定Ta时，针对每台基站按照预设的随机取值范围设置Ta；或，在每次Ta计时到达之后，在预设的随机取值范围内，重设下一次的Ta。

7.一种射频信号发送方法，其特征在于，包括：

接收基站发送的超声信号；

在等待从设定范围内选取的时间后，发送射频信号至所述基站，其中，射频信号中携带标签设备标识以及所述时间；其中，选取的时间是从设定范围内随机选取的随机时间，射频信号中携带的时间是随机时间。

8.一种基站，其特征在于，基站中包括：

处理器，用于读取存储器中的程序，执行下列过程：

在基站发送超声信号之后，开始计时；

在接收标签设备发送的射频信号后，停止计时，其中，所述射频信号是标签设备在接收到超声信号后，在等待随机时间后发送的射频信号，所述射频信号中携带标签设备标识以及所述随机时间，所述随机时间是从设定范围内随机选取的；

根据所述随机时间、超声空气传播速度及基站发送超声信号到接收到射频信号的计时时间确定所述标签设备与所述基站的距离；

收发机，用于在处理器的控制下接收和发送数据。

9.如权利要求8所述的基站，其特征在于，以Ta+Tb为周期发送超声信号，其中，Ta与Tb的时长是预设的，Ta阶段是Tb计时结束复位后开始计时，在Ta计时结束后发送超声信号；Tb阶段是在发送超声信号后开始计时，在Tb计时结束后复位。

10.如权利要求9所述的基站，其特征在于，根据随机时间Td、超声空气传播速度Vs及基站发送超声到接收到射频信号的计时Tb确定标签设备与基站的距离D，包括：

在Tb阶段收到射频信号时，按Dx＝(Tbx-Td)*Vs确定所述标签设备与所述基站的距离，其中，Dx为根据计时Tbx下的所述标签设备与所述基站之间的距离，Vs为超声空气传播速度，Tbx为本次在Tb阶段下基站发送超声信号到接收到射频信号的计时时间；

在Ta阶段收到射频信号时，若Tax大于T，则将Tax减去T1后继续计时，若Tax小于T，则继续计时，其中，Tax为本次在Ta阶段下从复位到接收到射频信号的计时时间；

其中，T为Ta-T1，T1为基站间发送超声信号时刻的最小间隔时间。

11.如权利要求10所述的基站，其特征在于，所述T1小于等于第一预设值，且T1大于等于Tb，其中，所述第一预设值为Ta与射频信号覆盖范围内的基站个数的比值。

12.如权利要求9所述的基站，其特征在于，所述Td大于第二预设值，所述第二预设值为基站覆盖范围内允许的最大标签数乘以射频传输时间；和/或，

Tb为基站覆盖范围内声波传播时间与标签设备回应等待的最大时间之和。

13.如权利要求9至12中任意一项所述的基站，其特征在于，在设定Ta时，针对每台基站按照预设的随机取值范围设置Ta；或，在每次Ta计时到达之后，在预设的随机取值范围内，重设下一次的Ta。

14.一种标签设备，其特征在于，标签设备包括：

处理器，用于读取存储器中的程序，执行下列过程：

根据收发机需要进行数据处理；

收发机，用于在处理器的控制下接收和发送数据，执行下列过程：

接收基站发送的超声信号；

在等待从设定范围内选取的时间后，发送射频信号至所述基站，其中，射频信号中携带标签设备标识以及所述时间；其中，

选取的时间是从设定范围内随机选取的随机时间Td，射频信号中携带的时间是随机时间Td。

15.一种标签测距装置，其特征在于，包括：

计时模块，用于在基站发送超声信号之后，开始计时；在接收标签设备发送的射频信号后，停止计时，其中，所述射频信号是标签设备在接收到超声信号后，在等待随机时间后发送的射频信号，所述射频信号中携带标签设备标识以及所述随机时间，所述随机时间是从设定范围内随机选取的；

距离模块，用于根据所述随机时间、超声空气传播速度及基站发送超声信号到接收到射频信号的计时时间确定所述标签设备与所述基站的距离。

16.一种射频信号发送装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收基站发送的超声信号；

发送模块，用于在等待从设定范围内选取的时间后，发送射频信号至所述基站，其中，射频信号中携带标签设备标识以及时间；其中，选取的时间是从设定范围内随机选取的随机时间Td，射频信号中携带的时间是随机时间Td。

17.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7任一所述方法。

18.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至7任一所述方法的计算机程序。