CN112333632A - 一种实现多卡通信时快速tof的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种实现多卡通信时快速TOF的方法及系统，所述实现多卡通信时快速TOF的方法包括：步骤S1，定位基站广播发送定位请求数据包，同时发送给多个定位卡；步骤S2，每个定位卡分别根据定位基站发送的信号记录自身接收信号的时间帧；步骤S3，定位卡在接收到定位基站的定位请求数据包后，通过添加随机数的方式设置自身的延迟发送时间；步骤S4，定位卡完成响应，依次将自身接收和发送信号的时间帧发送给定位基站；步骤S5，定位基站记录自身发送信号和接收信号的时间帧，同时收集每张定位卡的接收信号和发送信号的时间帧，计算出每张定位卡到定位基站的相对距离。本发明缩减了多卡通信时的TOF时间，有效降低了系统功耗。

Description

一种实现多卡通信时快速TOF的方法及系统
技术领域
本发明涉及一种TOF应用领域，尤其涉及一种实现多卡通信时快速TOF的方法，还涉及一种采用了该实现多卡通信时快速TOF的方法的系统。
背景技术
随着TOF(Time of Flight)定位技术更深层次的开发与应用，快速TOF自然成为现有技术的焦点。现有技术中，定位基站跟多个定位卡进行定位通信时，需要先入网，然后再由基站依次跟不同的定位卡进行定位通信，这种现有的方式，以单边TOF为例，完成一次单边TOF需要定位基站和定位卡之间进行2次信息交互，这对整个定位过程就会造成了时间上的冗余，致使相同情况下，系统功耗较大，通信时间长，不利于节能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是需要提供一种实现多卡通信时快速TOF的方法，进而达到有效缩减多卡通信时所需TOF时间的效果，降低系统功耗。
对此，本发明提供一种实现多卡通信时快速TOF的方法，包括：
步骤S1，定位基站广播发送定位请求数据包，同时发送给多个定位卡；
步骤S2，每个定位卡分别根据定位基站发送的信号记录自身接收信号的时间帧；
步骤S3，定位卡在接收到定位基站的定位请求数据包后，通过添加随机数的方式设置自身的延迟发送时间；
步骤S4，定位卡完成响应，依次将自身接收和发送信号的时间帧发送给定位基站；
步骤S5，定位基站记录自身发送信号和接收信号的时间帧，同时收集每张定位卡的接收信号和发送信号的时间帧，以此计算出每张定位卡到定位基站的相对距离。
本发明的进一步改进在于，所述步骤S1中，所述定位基站发送定位请求数据包时，同步记录自身发送信号的时间戳T1。
本发明的进一步改进在于，所述步骤S2中，定位卡接收定位基站的定位请求数据包，同时记录自身接收信号的时间戳R1，并设置发送信号的时间戳T2，该时间戳T2会以数据包的形式存放在回复所述定位基站的应答数据包中。
本发明的进一步改进在于，所述步骤S5中，定位基站收到从定位卡回复的应答数据包后，记录自身接收信号的时间戳R2，先通过公式Tround＝R2-T1计算所述定位基站的发送信号和接收信号之间的时间帧Tround，通过公式Treply＝T2-R1计算每张定位卡的接收信号和发送信号之间的时间帧Treply；然后通过公式
Figure BDA0002760655020000021
计算飞行时间Tprop，最后通过公式S＝v·Tprop计算出每张定位卡到定位基站的相对距离S，v为定位请求数据包的速度。
本发明的进一步改进在于，所述步骤S3中，定位卡通过添加10以内的随机整数，并以预设时间周期为基数相乘后得出随机延迟发送时间。
本发明的进一步改进在于，所述预设时间周期为500us。
本发明还提供一种实现多卡通信时快速TOF的系统，采用了如上所述的实现多卡通信时快速TOF的方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：在多个定位卡需要实现TOF的时候，能够省去比定位卡数量少1的定位基站给定位卡发送定位请求的时间，进而极大缩减了多卡通信时的TOF时间，有效减少了定位基站与多个定位卡之间重复发起的定位请求次数，有效降低了系统功耗。
附图说明
图1为本发明一种实施例的工作流程示意图；
图2为本发明一种实施例的单边TOF的测距过程示意图；
图3为本发明一种实施例定位基站与定位卡间定位请求数据包的信号交互示意图；
图4为本发明一种实施例定位基站与定位卡间应答数据包的信号交互示意图；
图5为现有技术中定位基站与定位卡的信号交互的示意图；
图6为本发明与现有技术相比在时间序列上的对比示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。
如图1和图2所示，本发明提供一种实现多卡通信时快速TOF的方法，包括：
步骤S1，定位基站广播发送定位请求数据包，比如POLL包，同时发送给多个定位卡，并且在发送定位请求数据包的同时记录自身发送信号的时间戳T1；
步骤S2，每个定位卡分别根据定位基站发送的信号记录自身接收信号的时间帧；
步骤S3，定位卡在接收到定位基站的定位请求数据包后，通过添加随机数的方式设置自身的延迟发送时间；
步骤S4，定位卡完成响应，依次将自身接收和发送信号的时间帧发送给定位基站；
步骤S5，定位基站记录自身发送信号和接收信号的时间帧，同时收集每张定位卡的接收信号和发送信号的时间帧，以此计算出每张定位卡到定位基站的相对距离。
本例所述定位基站为主设备，所述定位卡为从设备；所述步骤S2中，定位卡接收定位基站的定位请求数据包，同时记录自身接收信号的时间戳R1，并设置发送信号的时间戳T2，该时间戳T2会以数据包的形式存放在回复所述定位基站的应答数据包(RESPONSE包)中。
本例所述步骤S5中，定位基站收到从定位卡回复的应答数据包(RESPONSE包)后，记录自身接收信号的时间戳R2，先通过公式Tround＝R2-T1计算所述定位基站的发送信号和接收信号之间的时间帧Tround，通过公式Treply＝T2-R1计算每张定位卡的接收信号和发送信号之间的时间帧Treply；然后通过公式
Figure BDA0002760655020000031
计算飞行时间Tprop，最后通过公式S＝v·Tprop计算出每张定位卡到定位基站的相对距离S，v为定位请求数据包的速度。
如图3所示，本例所述定位基站以广播的形式向周围的定位卡发起定位请求,每个定位卡在接收到定位基站的定位请求后，通过自身添加随机数的方式，设置延迟发送时间。如图4所示，由于定位卡执行了不同时间的延迟发送，定位基站可以依次收到每个定位卡的信号，实现了信号错峰，避免出错。结合图3和图4可知，本例所述定位基站可以计算出每个定位卡到定位基站的信号飞行时间，从而计算出相对距离。
值得一提的是，本例所述步骤S3中，定位卡通过添加10以内的随机整数，并以预设时间周期为基数相乘后得出随机延迟发送时间，比如随机整数乘以预设时间周期500us进而得到随机延迟发送时间，这个设置并不是本领域技术人员的惯用手段或公知常识，事实上，在此之前并没有本领域技术人员这么处理过，也没有提出过在多个不同的定位卡之间通过随机方式添加延迟发送时间的想法，但是申请人意外发现这样处理的效果非常好，且简单易于实现。
如图5所示，现有技术中定位基站每一次都需要依次与每个定位卡完成测距过程。与现有技术不同，如图6所示，通过定位基站同时给每个定位卡的发送定位请求信号，进而可以显著的减少TOF的时间。
假设定位基站与定位卡之间的单次信息交互时间定义为单位时间t0，那么1个定位基站和N个定位卡(多个定位卡)进行一次单边TOF所需的用时对比如下：现有技术的用时T3为T3＝2N·t0；本申请的用时T4为T4＝(N+1)·t0；本申请与现有技术相比能够节省的时间△T为△T＝T3-T4＝(N-1)·t0；N为大于2的自然数。
也就是说，本申请能够省去了N-1个定位基站给定位卡发送定位请求的时间，极大的缩减了多卡通信时的TOF时间，最终实现了快速TOF。
本发明还提供一种实现多卡通信时快速TOF的系统，采用了如上所述的实现多卡通信时快速TOF的方法。
综上所述，本例在多个定位卡需要实现TOF的时候，能够省去比定位卡数量少1的定位基站给定位卡发送定位请求的时间，在多卡通信时能够极大地缩减其TOF时间，有效减少了定位基站与多个定位卡之间重复发起的定位请求次数，有效降低了系统功耗。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种实现多卡通信时快速TOF的方法，其特征在于，包括：
步骤S1，定位基站广播发送定位请求数据包，同时发送给多个定位卡；
步骤S2，每个定位卡分别根据定位基站发送的信号记录自身接收信号的时间帧；
步骤S3，定位卡在接收到定位基站的定位请求数据包后，通过添加随机数的方式设置自身的延迟发送时间；
步骤S4，定位卡完成响应，依次将自身接收和发送信号的时间帧发送给定位基站；
步骤S5，定位基站记录自身发送信号和接收信号的时间帧，同时收集每张定位卡的接收信号和发送信号的时间帧，以此计算出每张定位卡到定位基站的相对距离。
2.根据权利要求1所述的实现多卡通信时快速TOF的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述定位基站发送定位请求数据包时，同步记录自身发送信号的时间戳T1。
3.根据权利要求3所述的实现多卡通信时快速TOF的方法，其特征在于，所述步骤S2中，定位卡接收定位基站的定位请求数据包，同时记录自身接收信号的时间戳R1，并设置发送信号的时间戳T2，该时间戳T2会以数据包的形式存放在回复所述定位基站的应答数据包中。
4.根据权利要求4所述的实现多卡通信时快速TOF的方法，其特征在于，所述步骤S5中，定位基站收到从定位卡回复的应答数据包后，记录自身接收信号的时间戳R2，先通过公式Tround＝R2-T1计算所述定位基站的发送信号和接收信号之间的时间帧Tround，通过公式Treply＝T2-R1计算每张定位卡的接收信号和发送信号之间的时间帧Treply；然后通过公式
Figure FDA0002760655010000011
计算飞行时间Tprop，最后通过公式S＝v·Tprop计算出每张定位卡到定位基站的相对距离S，v为定位请求数据包的速度。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的实现多卡通信时快速TOF的方法，其特征在于，所述步骤S3中，定位卡通过添加10以内的随机整数，并以预设时间周期为基数相乘后得出随机延迟发送时间。
6.根据权利要求5所述的实现多卡通信时快速TOF的方法，其特征在于，所述预设时间周期为500us。
7.一种实现多卡通信时快速TOF的系统，其特征在于，采用了如权利要求1至6任意一项所述的实现多卡通信时快速TOF的方法。
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