CN111818614B - 一种基于uwb的动态分布式自组网调度方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于UWB的动态分布式自组网调度方法及系统。该方法包括：基站启动时，监听当前环境中是否已存在主基站；若否，则该基站自动升级为主基站，主基站周期性根据编号按时间片执行调度任务，其中一时间片用于广播系统网络信息，所述系统网络信息包括：当前系统中的基站的数量和编号、标签的数量和编号、及系统时间同步信息；若是，则接收主基站广播的系统网络信息，根据所述系统网络信息同步当前系统的时间，向主基站发送加入系统的请求；若主基站同意该基站加入系统的请求，则主基站向该基站发送包含编号信息的应答，并于下一周期根据编号按时间片执行更新系统信息任务。本发明能灵活组网，提高了系统的灵活性和稳定性。

Description

一种基于UWB的动态分布式自组网调度方法及系统

技术领域

本发明实施例涉及UWB技术领域，尤其涉及一种基于UWB的动态分布式自组网调度方法及系统。

背景技术

UWB(Ultra Wide Band，超宽带)是利用比传统通信技术宽得多的频谱进行通信，而时钟同步在通信领域中有着越来越广泛的需求，各种通信系统对时间同步的需求可分为高精度(微秒级和纳秒级)时间需求和普通精度(毫秒级和秒级)时间需求。现有的轮循调度系统，基站需要长时间处于侦听状态，功耗高；而且基站通常需要提前部署并指定主基站，使用不灵活；再者基站位置需预先设定不可变动。现有的轮循调度系统需要借助于第三方网络进行数据同步，后台数据处理属于集总式控制系统，稳定性不强，部分设备发生故障时会造成系统瘫痪。因此如何提高系统的灵活性、稳定性是我们急需解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种基于UWB的动态分布式自组网调度方法及系统，能灵活组网，提高了系统的灵活性和稳定性。

为实现解决上述技术问题，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种基于UWB的动态分布式自组网调度方法，该方法包括：

基站启动时，监听当前环境中是否已存在主基站；

若否，则该基站自动升级为主基站，主基站周期性根据编号按时间片执行调度任务，其中一时间片用于广播系统网络信息，所述系统网络信息包括：当前系统中的基站的数量和编号、标签的数量和编号、及系统时间同步信息；

若是，则接收主基站广播的系统网络信息，根据所述系统网络信息同步当前系统的时间，向主基站发送加入系统的请求；若主基站同意该基站加入系统的请求，则主基站向该基站发送包含编号信息的应答，并于下一周期根据编号按时间片执行更新系统信息任务。

本发明还提供了一种基于UWB的动态分布式自组网调度系统，所述系统包括基站和标签，所述基站分为主基站和从基站，其中，所述基站具体用于：当其启动时，监听当前环境中是否已存在主基站；若当前环境中不存在主基站，则该基站自动升级为主基站；若当前环境中已存在主基站，则该基站接收主基站广播的系统网络信息，根据所述系统网络信息同步当前系统的时间，向主基站发送加入系统的请求；

所述主基站具体用于：周期性根据编号按时间片执行调度任务，其中一时间片用于广播系统网络信息，所述系统网络信息包括：当前系统中的基站的数量和编号、标签的数量和编号、及系统时间同步信息；同意或拒绝基站发送的加入系统的请求；若主基站同意基站发送的加入系统的请求，该基站作为从基站加入到系统中，则主基站向对应的基站发送包含编号信息的应答，并于下一周期根据编号按时间片执行更新系统信息任务。

本发明提供的基于UWB的动态分布式自组网调度方法，基站启动时，若不存在其他基站，则自动升级为主基站，主基站周期性根据编号按时间片执行调度任务，其中一时间片用于广播系统网络信息；若已存在其他基站，则作为从基站加入系统中，主基站并于下一周期根据编号按时间片执行更新系统信息任务，系统中所有基站间共享整个系统网络信息，使得系统能灵活组网，提高了系统的灵活性和稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例一中提供的一种基于UWB的动态分布式自组网调度方法的方法流程图。

图2是本发明实施例二中的提供的一种基于UWB的动态分布式自组网调度方法的方法流程图。

图3是本发明实施例二中的提供的一种基于UWB的动态分布式自组网调度方法的子方法流程图。

图4是本发明实施例二中的提供的一种基于UWB的动态分布式自组网调度方法的另一子方法流程图。

图5是本发明实施例三中的提供的一种基于UWB的动态分布式自组网调度方法的方法流程图。

图6是本发明实施例四中的提供的一种基于UWB的动态分布式自组网调度方法的方法流程图。

图7是本发明实施例五中的提供的一种基于UWB的动态分布式自组网调度系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种基于UWB的动态分布式自组网调度方法的方法流程图，该基于UWB的动态分布式自组网调度方法具体包括如下步骤：

步骤S110、基站启动时，监听当前环境中是否已存在主基站；若否，执行步骤S120；若是执行步骤S130。

步骤S120、该基站自动升级为主基站，主基站周期性根据编号按时间片执行调度任务，其中一时间片用于广播系统网络信息，所述系统网络信息包括：当前系统中的基站的数量和编号、标签的数量和编号、及系统时间同步信息。

当基站启动时，该基站首先开启监听状态，监听当前环境中是否已存在主基站，若不存在主基站，则该基站自动升级为主基站，编号设置为ID，例如该主基站的编号可设置为0，该主基站将负责整个系统的调度。该基站升级为主基站后周期性根据编号按时间片执行调度任务，其中一时间片用于广播系统网络信息，所述系统网络信息包括：当前系统中的基站的数量和编号、标签的数量和编号、及系统时间同步信息。所有从基站和标签接收到主基站广播的系统网络信息之后，根据系统时间同步信息同步主基站时间，系统时间同步信息是整个系统正常运行的基础，主基站、从基站和标签的时间同步可实现系统按时间片执行调度任务，使得信道利用率大大提高，从而提高系统的稳定性。每一周期中的一时间片均会用于广播系统网络信息，以使当系统数据发生变化时，各个基站的数据能及时更新，也使得所有从基站和标签的时间能与主基站的时间同步。本实施例中，主基站负责整个系统的调度，周期性根据编号按时间片执行调度任务。

步骤S130、接收主基站广播的系统网络信息，根据所述系统网络信息同步当前系统的时间，向主基站发送加入系统的请求。

若当前环境中已存在主基站，该基站启动后首先开启监听状态，当该基站接收到主基站广播的系统网络信息，获取当前系统中的基站的数量和编号、标签的数量和编号、及系统时间同步信息，根据系统时间同步信息同步当前系统系统时间，根据所述系统网络信息同步当前系统的时间，向主基站发送加入系统的请求。主基站收到该基站发送的加入系统的请求之后，根据当前系统状态决定是同意或是拒绝该基站加入系统的请求。

步骤S140、若主基站同意该基站加入系统的请求，则主基站向该基站发送包含编号信息的应答，并于下一周期根据编号按时间片执行更新系统信息任务。

若主基站同意该基站加入系统的请求，主基站会给该基站分配编号，并向该基站发送包含编号信息的应答；该基站将保存其编号信息，作为从基站加入当前系统。当有新基站加入到系统中时，主基站会于下一周期根据编号按时间片执行更新系统信息任务，以使所有基站和标签都同步系统信息。

本实施例当基站启动时，若系统中不存在主基站，则自动升级为主基站，主基站周期性根据编号按时间片执行调度任务，其中一时间片用于广播系统网络信息；若已存在主基站，则作为从基站加入系统中，主基站并于下一周期根据编号按时间片执行更新系统信息任务，系统中所有基站间共享整个系统网络信息，使得系统能灵活组网，并且根据编号按时间片执行调度任务，使得信道利用率大大提高，提高了系统的稳定性。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的一种基于UWB的动态分布式自组网调度方法的方法流程图，如图2所示，该基于UWB的动态分布式自组网调度方法具体包括如下步骤：

步骤S210、基站启动时，监听当前环境中是否已存在主基站；若否，执行步骤S220；若是执行步骤S230。

步骤S220、该基站自动升级为主基站，主基站周期性根据编号按时间片执行调度任务，其中一时间片用于广播系统网络信息，所述系统网络信息包括：当前系统中的基站的数量和编号、标签的数量和编号、及系统时间同步信息。

当基站启动时，该基站首先开启监听状态，监听当前环境中是否已存在主基站，若不存在主基站，则该基站自动升级为主基站，编号设置为ID，该主基站的编号可设置为0，该基站将负责整个系统的调度。该基站升级为主基站后周期性根据编号按时间片执行调度任务，其中一时间片用于广播系统网络信息，所述系统网络信息包括：当前系统中的基站的数量和编号、标签的数量和编号、及系统时间同步信息。本实施例中，主基站负责整个系统的调度，周期性根据编号按时间片执行调度任务。

在一些实施例中，如图3所示，步骤S220具体包括：

步骤S221、该基站自动升级为主基站。

步骤S222、主基站将每一周期分成若干时间片，给各时间片分配的调度任务，其中第一时间片用于广播测距任务，其他时间片用于按标签编号从小到大依次执行测距任务、及按基站编号从小到大依次执行测距任务和数据同步任务，最后一时间片用于广播系统网络信息。

步骤S223、主基站按时间片顺序执行各时间片对应的调度任务。

本实施例中，第一时间片用于广播测距任务，在第一时间片中，所有从基站和标签都处于监听状态，接收到主基站广播的测距任务之后，由于所有从基站和标签都同步了主基站的时间，因此，根据时间片按标签编号从小到大依次执行测距任务，各个基站可以得到每个标签与其的距离；根据时间片按基站编号从小到大依次执行测距任务和数据同步任务，可以得到每个基站到各个基站的距离，同时将该基站与各个标签的距离和该基站到其他各个基站的距离广播出去，以使其他基站获得该基站到各个标签的距离和该基站到其他基站的距离，最终实现了所有基站(包括主基站和从基站)都存储有各个标签到各个基站的距离和各个基站相互之间的距离，实现了基站之间的数据同步。标签和从基站除了在第一时间片、其执行测距任务的时间片及最后一时间片分别处于监听状态、唤醒状态、及监听状态时，其他时间片均处于休眠状态，这样可以大大节约各个基站和标签的功耗。

例如，在第一时间片，所有的从基站和标签处于监听状态，主基站发布当前任务周期的任务为测距任务，则主基站从第二个时间片开始，从编号最小的标签开始依次发起测距请求，采用双向飞行时间法，当一标签发起测距请求后，各个基站(包括主基站和从基站)都计算得到了其与该标签的距离；而由于所有基站和标签的时间与主基站的时间同步，当前不处于测距状态的标签都可以处于休眠状态，以降低系统功耗。假定m个时间片后，所有标签都完成了测距，则从第m+1个时间片开始，各个基站(包括主基站和从基站)之间开始测距(采用双向飞行时间法)，同时各基站之间同步测量得到其与各标签的距离及其与各基站的距离。例如在第m+1个时间片主基站发起测距请求，各个从基站得到其与主基站的距离，同时主基站将测量得到的各个标签及各个从基站到主基站的距离广播出去，从基站可以收到各标签及各从基站到主基站的距离数据，实现了与其他从基站的数据同步，需要说明的是，本周期中，主基站只是测量得到了主基站到各标签的距离，同步的各从基站到主基站的距离为上一周期中测量得到的；在第m+2个时间片，编号最小的从基站发起测距请求，主基站及其他从基站得到其与该从基站的距离，同时该从基站将该时间片测量得到的各个标签到该从基站的距离及其他基站(包括主基站和从基站)到该从基站的距离广播出去，实现了与其他基站的数据同步，需要说明的是，本周期中，编号最小的从基站只是测量得到了其到各标签的距离及其与主基站的距离，同步的其与其他从基站的距离为上一周期中测量得到的。以此类推当最后一个从基站完成这一操作后，此时所有的基站(包括主基站和从基站)都得到了所有标签到各个基站(包括主基站和从基站)的距离，同时测量得到了各个基站(包括主基站和从基站)之间的距离。

本实施例中，主基站周期性根据编号按时间片执行调度任务具体为主基站周期性根据编号按时间片执行测距任务，各个基站可以独立计算得到所有标签的坐标，不再需要借且于wifi等第三方网络同步标签数据，各个基站之间也相互完成了测距，因此即使基站位置发生变动，系统也可以重新建立参考坐标系，不需要人为干预调整，降低了系统的复杂性。

本实施例中，由于各个基站都有各个标签到各基站的距离数据和各基站之间的距离数据，因此所有基站都可以独立的计算出所有标签的坐标；若某一基站的位置发生了变化，各基站都可以独立的重新构建地图，重新定位；所有从基站都具有主基站的信息，即各个基站之间实现了数据同步，实际除了主基站具有调度功能外，其它所有功能都是一样的，因此当主基站出现故障或者关机时，其他从基站均可以升级为主基站，作为主基站调度整个系统。

步骤S230、接收主基站广播的系统网络信息，根据所述系统网络信息同步当前系统的时间，向主基站发送加入系统的请求。

若当前环境中已存在主基站，说明当前系统中存在主基站，则该基站启动后首先开启监听状态，当该基站接收到主基站广播的系统网络信息，获取当前系统中的基站的数量和编号、标签的数量和编号、及系统时间同步信息，根据系统时间同步信息同步当前系统系统时间，根据所述系统网络信息同步当前系统的时间，向主基站发送加入系统的请求。主基站收到该基站发送的加入系统的请求之后，根据当前系统状态决定是同意还是拒绝该基站加入系统的请求。

步骤S240、若主基站同意该基站加入系统的请求，则主基站向该基站发送包含编号信息的应答，并于下一周期根据编号按时间片执行更新系统信息任务。

若主基站同意该基站加入系统的请求，主基站会给该基站分配编号，并向该基站发送包含编号信息的应答；该基站将保存其编号信息，作为从基站加入当前系统。当有新基站加入到系统中时，主基站会于下一周期根据编号按时间片执行更新系统信息任务，以使所有基站和标签都同步系统信息，在更新系统信息任务中，主基站在一时间片中对应广播一标签或一基站(主基站或从基站)的信息，所有标签和从基站在每一时间片中都处于接收状态，最终所有标签和从基站都获取了整个系统的信息，当有新的基站加入系统时，主基站按时间片执行更新系统信息任务，使得所有从基站都具有和主基站一样的系统信息，这样当主基站出现故障时，从基站可以升级为主基站执行整个系统的调度，实现了去中心化，能灵活组网，也提高了系统的稳定性。

在一些实施例中，如图4所示，步骤S240具体包括：

步骤S241、若主基站同意该基站加入系统的请求，则主基站向该基站发送包含编号信息的应答。

步骤S242、主基站将下一周期分成若干时间片，给各时间片分配的更新系统信息任务，其中第一时间片用于广播更新系统信息的任务，其他时间片用于按标签编号从小到大依次执行更新系统信息的任务、及按基站编号从小到大依次执行更新系统信息的任务，最后一时间片用于广播系统网络信息。

步骤S243、主基站按时间片顺序执行各时间片对应的更新系统信息任务。

当有新的基站加入到系统时，需要更新系统信息，例如新加入系统的基站，而且也需要使新加入的基站的时间与主基站的时间同步，因此当有新的基站加入到系统时，主基站需要于下一周期执行更新系统信息任务，在更新系统信息任务中，主基站在一时间片中对应广播一标签或一基站(主基站或从基站)的信息，所有标签和从基站在每一时间片中都处于接收状态，最终所有标签和从基站都获取了整个系统的信息。每一周期中的一时间片均会用于广播系统网络信息，一是用于新设备(基站或者标签)入网；二是用于时间同步，即使得所有从基站和标签的时间能与主基站的时间同步；三是设备(基站或者标签)自身纠错，比如某个标签发现自身记录的系统网络信息与广播的不同，那其就自动脱网，防止干扰正常通信，而后可以重新发出加入系统的请求以加入系统中。

本实施例中，一般情况下，主基站周期性根据编号按时间片执行测距任务，即于第一时间片广播测距任务；当有新的从基站加入系统时，则主基站会于下一周期根据编号按时间片执行更新系统信息任务，即于第一时间片广播更新系统信息任务，在完成更新系统信息任务之后，则又周期性根据编号按时间片执行测距任务。

步骤S250、若所有从基站在预置时间内没有收到主基站广播的信息，则认为该主基站出现故障，则编号最小的从基站主动升级为主基站，新的主基站对系统中的基站重新编号，并于下一周期根据编号按时间片执行更新系统信息任务。

若所有从基站在预置时间内没有收到主基站广播的信息，则认为该主基站出现故障，则编号最小的从基站主动升级为主基站，执行整个系统的任务调度。本实例中，主基站广播的信息可为系统网络信息或测距任务信息等。若该出现故障的主基站再次恢复，那么它将作为一个全新的基站加入到系统中。本实施例中，所有基站的系统信息是相同的，当主基站出现故障时，从基站可以升级为主基站，实现了去中心化，增加了系统稳定性。

本实施例当基站启动时，若不存在其他基站，则自动升级为主基站，主基站周期性根据编号按时间片执行调度任务，其中一时间片用于广播系统网络信息；若已存在其他基站，则作为从基站加入系统中，主基站并于下一周期根据编号按时间片执行更新系统信息任务，使得系统能灵活组网，系统中所有设备的系统时间是同步的，所有基站的系统信息也完全相同，不需要借助于第三方网络实现数据同步，降低了系统的复杂性，而且当主基站出现故障时，从基站可主动升级为主基站执行调度任务，实现了去中心化，提高了系统的灵活性和稳定性。

实施例三

图5为本发明实施例三提供的一种基于UWB的动态分布式自组网调度方法的方法流程图，如图5所示，该基于UWB的动态分布式自组网调度方法的方法流程图具体包括：

步骤S310、基站启动时，监听当前环境中是否已存在主基站；若否，执行步骤S320；若是执行步骤S330。

步骤S320、该基站自动升级为主基站，主基站周期性根据编号按时间片执行调度任务，其中一时间片用于广播系统网络信息，所述系统网络信息包括：当前系统中的基站的数量和编号、标签的数量和编号、及系统时间同步信息。

步骤S320的具体说明可参照实施例一中的步骤S120或实施例二中的步骤S220，这里不再赘述。

步骤S330、接收主基站广播的系统网络信息，根据所述系统网络信息同步当前系统的时间，向主基站发送加入系统的请求。若主基站同意该基站加入系统的请求，执行步骤S340；若主基站拒绝该基站加入系统的请求，则主基站向该基站发送包含拒绝信息的应答，执行步骤S350。

步骤S340、主基站向该基站发送包含编号信息的应答，并于下一周期根据编号按时间片执行更新系统信息任务。

本实施例实现了，若在当前周期的系统网络信息广播时，有新的基站加入系统时，则下一周期的任务为更新系统信息任务，让系统中的所有从基站的信息与主基站中的信息实现同步，即系统中所有的基站都拥有完成整的系统信息；如果没有新的基站加入系统时，则下一周期的任务为测距任务，本实施例按周期实现测距任何和更新系统信息任务，使得系统执行调度任务更为有序高效地进行，提高系统稳定性。

步骤S350、该基站接收到所述拒绝应答之后，在预设时间之后重新发送加入系统的请求、或者关机。

若主基站拒绝新启动的基站发送的加入系统的请求，则会向该基站发送拒绝应答，该基站收到拒绝应答之后，可在预设时间之后重新发送加入系统的请求或者关机，即不会向当前环境中广播无用信息，对系统中的其他基站的通信造成干扰。

步骤S330～步骤S350，若当前环境中是已存在主基站，则该基站接收主基站广播的系统网络信息，获取当前系统的信息，同步当前系统的时间，并向主基站发送加入系统的请求；主基站根据当前系统的状态同意或者拒绝该基站加入系统的请求；若主基站同意该基站加入系统的请求，则向该基站发送包含编号信息的同意应答，并于下一周期根据编号按时间片执行更新系统信息任务；该基站接收到所述同意应答之后，保存所述编号信息，并作为从基站加入到定位系统中；若主基站拒绝该基站加入系统的请求，则向该基站发送包含拒绝信息的应答，该基站接收到所述拒绝应答之后，在预设时间之后重新发送加入系统的请求、或者关机。

步骤S360、若所有从基站在预置时间内没有收到主基站广播的信息，则认为该主基站出现故障，则编号最小的从基站主动升级为主基站，新的主基站对系统中的基站重新编号，并于下一周期根据编号按时间片执行更新系统信息任务。

步骤S370、若主基站在预置周期内没有接收到从基站或标签的发送的信息，则认为该从基站或者该标签出现故障，则将该从基站或者该标签剔除，对剩下的从基站或标签重新编号，并于下一周期根据编号按时间片执行更新系统信息任务。

本实施例中，若系统中的设备出现故障时，那么它将无法完成正常的通信，此时系统中的其他基站都可以检测，并直接定位到故障设备。一旦确定某一设备故障，主基站可以在下一个周期任务周期内更新系统信息，以同步系统状态。若主设备故障，那么编号最小的从基站将自动升级为主基站，执行整个系统的任务调度。若故障的主基站再次恢复，那么它将作为一个全新的基站加入系统。因此，可以看出所有基站的功能是相同的，实现了去中心化，系统稳定性强。本实施例中当系统中出现有设备(主基站、从基站或标签)加入或退出系统时，主基站将于下一周期执行更新系统信息任务，完成更新系统信息任务之后，主基站会继续周期性执行测距任务，使得设备加入系统或从系统中移除都非常简单，实现了动态分布式自组网，实现了去中心化，充分利用通信信道，增加了系统的稳定性。

需要说明的是，步骤S360和步骤S370相互之间、及与其他步骤之间均没有必然顺序逻辑关系，图5中只是作为一实施例，而不作为对实施方案的限制。

本实施例提供的基于UWB的动态分布式自组网调度方法，能够实现高精度定位，实现了设备加入系统或从系统中移除都非常简单，实现了动态分布式自组网，实现了去中心化，充分利用通信信道，简化了系统结构，降低成本，增加了系统的稳定性。

实施例四

本实施例是基于实施例一、二或三的基础上实现的，如图6所示，在实施例一、二或三的基础上，本实施例提供的基于UWB的动态分布式自组网调度方法还包括：

步骤S410、标签启动时，接收主基站的广播的系统网络信息，根据所述系统网络信息同步当前系统的时间，向主基站发送加入系统的请求。若主基站同意该标签加入系统的请求，执行步骤S420；若主基站拒绝该标签加入系统的请求，执行步骤S430。

步骤S420、主基站向该标签发送包含编号信息的应答，并于下一周期根据编号按时间片执行更新系统信息任务。

步骤S430、该标签接收到主基站发送的包含拒绝信息的应答，该标签在预设时间之后重新发送加入系统的请求、或者关机。

本实施例标签不工作时，处于休眠状态，以降低功耗；当某一个标签不再需要时，它可以直接关闭，系统会自动检测并将其去除，不再需要其它复杂操作。本实施例中当系统中出现有设备(主基站、从基站或标签)加入或退出系统时，主基站将于下一周期执行更新系统信息任务，完成更新系统信息任务之后，主基站会继续周期性执行测距任务，使得设备加入系统或从系统中移除都非常简单，实现了动态分布式自组网，实现了去中心化，充分利用通信信道，增加了系统的稳定性。

本实施例提供的基于UWB的动态分布式自组网调度方法，第一个启动的基站作为主基站，负责整系统的调度，后续启动的基站作为从基站，各个设备之间采用无线时钟同步，基站和标签可以动态的加入或退出系统，主基站和从基站实现功能完全相同，主基站退出系统时，编号最小的从基站升级为主基站，实现了动态分布式自组网。本实施例能够实现高精度定位，设备加入系统或从系统中移除都非常简单，实现了动态分布式自组网，实现了去中心化，充分利用通信信道，简化了系统结构，降低成本，增加了系统的稳定性。

实施例五

本发明实施例五提供的一种基于UWB的动态分布式自组网调度系统的系统框图，该基于UWB的动态分布式自组网调度系统包括基站和标签，所述基站分为主基站和从基站，其中：

所述基站具体用于：当其启动时，监听当前环境中是否已存在主基站；若当前环境中不存在主基站，则该基站自动升级为主基站；若当前环境中已存在主基站，则该基站接收主基站广播的系统网络信息，根据所述系统网络信息同步当前系统的时间，向主基站发送加入系统的请求；

所述主基站具体用于：周期性根据编号按时间片执行调度任务，其中一时间片用于广播系统网络信息，所述系统网络信息包括：当前系统中的基站的数量和编号、标签的数量和编号、及系统时间同步信息；同意或拒绝基站发送的加入系统的请求；若主基站同意基站发送的加入系统的请求，该基站作为从基站加入到系统中，则主基站向对应的基站发送包含编号信息的应答，并于下一周期根据编号按时间片执行更新系统信息任务。

在一些实施例中，从基站还用于：若所有从基站在预置时间内没有收到主基站广播的信息，则认为该主基站出现故障，则编号最小的从基站主动升级为主基站；所述主基站还用于：当系统中有基站加入或退出系统时，主基站对系统中的基站重新编号，并于下一周期根据编号按时间片执行更新系统信息任务。本实施例中，主基站在一周期根据编号按时间片完成更新系统信息任务之后，会继续周期性执行测距任务。

在一些实施例中，主基站周期性根据编号按时间片执行调度任务具体包括：

主基站将每一周期分成若干时间片，给各时间片分配的调度任务，其中第一时间片用于广播测距任务，其他时间片用于按标签编号从小到大依次执行测距任务、及按基站编号从小到大依次执行测距任务和数据同步任务，最后一时间片用于广播系统网络信息；

主基站按时间片顺序执行各时间片对应的调度任务。

在一些实施例中，主基站还具体用于：

主基站将下一周期分成若干时间片，给各时间片分配的更新系统信息任务，其中第一时间片用于广播更新系统信息的任务，其他时间片用于按标签编号从小到大依次执行更新系统信息的任务、及按基站编号从小到大依次执行更新系统信息的任务，最后一时间片用于广播系统网络信息；

主基站按时间片顺序执行各时间片对应的更新系统信息任务。

在一些实施例中，主基站还用于：若在预置周期内没有接收到从基站或标签的发送的信息，则认为该从基站或者该标签出现故障，则将该从基站或者该标签剔除，对剩下的从基站或标签重新编号，并于下一周期根据编号按时间片执行更新系统信息任务。

在一些实施例中，主基站还用于：若主基站拒绝基站加入系统的请求，则主基站向该基站发送包含拒绝信息的应答，该基站接收到所述拒绝应答之后，在预设时间之后重新发送加入系统的请求、或者关机。

在一些实施例中，标签具体用于：当其启动时，接收主基站的广播的系统网络信息，根据所述系统网络信息同步当前系统的时间，向主基站发送加入系统的请求；若主基站同意该标签加入系统的请求，则接收主基站发送的包含编号信息的应答；若主基站拒绝该标签加入系统的请求，则向该标签发送包含拒绝信息的应答，该标签接收到拒绝应答之后，在预设时间之后重新发送加入系统的请求、或者关机；

所述主基站还用于同意或拒绝标签发送的加入系统的请求；若主基站同意标签发送加入系统的请求，则主基站向对应的标签发送包含编号信息的应答，并于下一周期根据编号按时间片执行更新系统信息任务。

作为一实施例，如图7所示，本实施例提供的基于UWB的动态分布式自组网调度系统10包括主基站100、若干从基站200及若干标签300，主基站100、从基站200和标签300之间相互通信，本实施例实现了高精度定位，设备加入系统或从系统中移除都非常简单，实现了动态分布式自组网，实现了去中心化，充分利用通信信道，简化了系统结构，降低成本，增加了系统的稳定性。

本实施例提供的基于UWB的动态分布式自组网调度系统，其中第一个启动的基站作为主基站，负责整系统的调度，后续启动的基站作为从基站，各个设备之间采用无线时钟同步，基站和标签可以动态的加入或退出系统，主基站和从基站实现功能完全相同，主基站退出系统时，编号最小的从基站升级为主基站，实现了动态分布式自组网。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种基于UWB的动态分布式自组网调度方法，其特征在于，所述方法包括：

基站启动时，监听当前环境中是否已存在主基站；

若否，则该基站自动升级为主基站，主基站周期性根据编号按时间片执行调度任务，其中一时间片用于广播系统网络信息，所述系统网络信息包括：当前系统中的基站的数量和编号、标签的数量和编号、及系统时间同步信息；

若是，则接收主基站广播的系统网络信息，根据所述系统网络信息同步当前系统的时间，向主基站发送加入系统的请求；若主基站同意该基站加入系统的请求，则主基站向该基站发送包含编号信息的应答，并于下一周期根据编号按时间片执行更新系统信息任务；

其中，所述主基站周期性根据编号按时间片执行调度任务包括：

主基站将每一周期分成若干时间片，给各时间片分配的调度任务，其中第一时间片用于广播测距任务，其他时间片用于按标签编号从小到大依次执行测距任务、及按基站编号从小到大依次执行测距任务和数据同步任务，最后一时间片用于广播系统网络信息；

主基站按时间片顺序执行各时间片对应的调度任务。

2.根据权利要求1所述的基于UWB的动态分布式自组网调度方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所有从基站在预置时间内没有收到主基站广播的信息，则认为该主基站出现故障，则编号最小的从基站主动升级为主基站，新的主基站对系统中的基站重新编号，并于下一周期根据编号按时间片执行更新系统信息任务。

3.根据权利要求1所述的基于UWB的动态分布式自组网调度方法，其特征在于，所述并于下一周期根据编号按时间片执行更新系统信息任务包括：

主基站将下一周期分成若干时间片，给各时间片分配的更新系统信息任务，其中第一时间片用于广播更新系统信息的任务，其他时间片用于按标签编号从小到大依次执行更新系统信息的任务、及按基站编号从小到大依次执行更新系统信息的任务，最后一时间片用于广播系统网络信息；

主基站按时间片顺序执行各时间片对应的更新系统信息任务。

4.根据权利要求1所述的基于UWB的动态分布式自组网调度方法，其特征在于，所述方法还包括：若主基站在预置周期内没有接收到从基站或标签的发送的信息，则认为该从基站或者该标签出现故障，则将该从基站或者该标签剔除，对剩下的从基站或标签重新编号，并于下一周期根据编号按时间片执行更新系统信息任务。

5.根据权利要求1所述的基于UWB的动态分布式自组网调度方法，其特征在于，所述方法还包括：

若主基站拒绝该基站加入系统的请求，则主基站向该基站发送包含拒绝信息的应答，该基站接收到所述拒绝应答之后，在预设时间之后重新发送加入系统的请求、或者关机。

6.根据权利要求1所述的基于UWB的动态分布式自组网调度方法，其特征在于，所述方法还包括：

标签启动时，接收主基站的广播的系统网络信息，根据所述系统网络信息同步当前系统的时间，向主基站发送加入系统的请求；

若主基站同意该标签加入系统的请求，则主基站向该标签发送包含编号信息的应答，并于下一周期根据编号按时间片执行更新系统信息任务；

若主基站拒绝该标签加入系统的请求，则向该标签发送包含拒绝信息的应答，该标签接收到拒绝应答之后，在预设时间之后重新发送加入系统的请求、或者关机。

7.一种基于UWB的动态分布式自组网调度系统，所述系统包括基站和标签，所述基站分为主基站和从基站，其特征在于：

所述基站具体用于：当其启动时，监听当前环境中是否已存在主基站；若当前环境中不存在主基站，则该基站自动升级为主基站；若当前环境中已存在主基站，则该基站接收主基站广播的系统网络信息，根据所述系统网络信息同步当前系统的时间，向主基站发送加入系统的请求；

所述主基站具体用于：周期性根据编号按时间片执行调度任务，其中一时间片用于广播系统网络信息，所述系统网络信息包括：当前系统中的基站的数量和编号、标签的数量和编号、及系统时间同步信息；同意或拒绝基站发送的加入系统的请求；若主基站同意基站发送的加入系统的请求，该基站作为从基站加入到系统中，则主基站向对应的基站发送包含编号信息的应答，并于下一周期根据编号按时间片执行更新系统信息任务；

其中，所述主基站周期性根据编号按时间片执行调度任务包括：

主基站将每一周期分成若干时间片，给各时间片分配的调度任务，其中第一时间片用于广播测距任务，其他时间片用于按标签编号从小到大依次执行测距任务、及按基站编号从小到大依次执行测距任务和数据同步任务，最后一时间片用于广播系统网络信息；

主基站按时间片顺序执行各时间片对应的调度任务。

8.根据权利要求7所述的基于UWB的动态分布式自组网调度系统，其特征在于，所述从基站还用于：若所有从基站在预置时间内没有收到主基站广播的信息，则认为该主基站出现故障，则编号最小的从基站主动升级为主基站；所述主基站还用于：当系统中有基站加入或退出系统时，主基站对系统中的基站重新编号，并于下一周期根据编号按时间片执行更新系统信息任务。

9.根据权利要求7所述的基于UWB的动态分布式自组网调度系统，其特征在于，所述标签具体用于：当其启动时，接收主基站的广播的系统网络信息，根据所述系统网络信息同步当前系统的时间，向主基站发送加入系统的请求；若主基站同意该标签加入系统的请求，则接收主基站发送的包含编号信息的应答；若主基站拒绝该标签加入系统的请求，则向该标签发送包含拒绝信息的应答，该标签接收到拒绝应答之后，在预设时间之后重新发送加入系统的请求、或者关机；

所述主基站还用于同意或拒绝标签发送的加入系统的请求；若主基站同意标签发送加入系统的请求，则主基站向对应的标签发送包含编号信息的应答，并于下一周期根据编号按时间片执行更新系统信息任务。

Images