CN117098066B - 一种基于uwb的tdoa定位的标签时隙分配和基站调度方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于UWB的TDOA定位的标签时隙分配和基站调度方法，属于室内定位技术领域，包括以下步骤：首先标签上线，标签与基站建立蓝牙连接，RTLS为标签分配测距时隙，标签定位；其次标签定位结果超出连接基站的信号覆盖区域，RTLS分配当前区域的基站白名单，标签选择与白名单中的基站建立新的连接；最后标签下线，基站与标签断开连接并上报网络控制调度终端，网络控制调度终端释放TAG的时隙。本发明提供的一种基于UWB的TDOA定位的标签时隙分配和基站调度方法，为每个标签分配独立的测距时隙，避免时隙的冲突，引起测距和时钟同步失败，依据标签的定位，调度合理的基站与标签建立连接，且当标签的测距时隙偏移的时候，基站会为偏移的标签自动进行调整。

Description

一种基于UWB的TDOA定位的标签时隙分配和基站调度方法
技术领域
本发明属于室内定位技术领域，尤其是涉及一种基于UWB的TDOA定位的标签时隙分配和基站调度方法。
背景技术
超宽带(UWB)技术是一种基于IEEE802.15.4a和802.15.4z标准的无线电技术，它能够非常准确地测量无线电信号的飞行时间。UWB是目前比较热门也是比较成熟的高精准室内定位方式，具有极高的应用价值。基于UWB定位技术有三种最常用的定位算法，分别为双向测距(TWR)定位算法、到达时间(TOA)定位算法和到达时间差(TDOA)定位算法。
基于UWB的TDOA定位系统能够满足各个领域的高精度室内定位需求，其支持的UWB标签的数量可以达到K级，可大范围、高并发量使用。TDOA算法的UWB标签只需要发射信号，这使得标签的功耗可以做的很低。但是各标签之间的测距信号的发射时隙不能互相冲突，且标签的测距发射时隙不能与基站的时钟同步时隙冲突，如果冲突则会导致测距失败和时钟同步失败。因此，亟需一种基于UWB的TDOA定位的标签时隙分配和基站调度方法，合理的为标签分配独立的测距时隙，并且当标签的测距时隙偏移的时候，调度合理的基站对其进行调整。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于UWB的TDOA定位的标签时隙分配和基站调度方法，解决因时隙冲突导致的时钟同步失败和测距失败的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种基于UWB的TDOA定位的标签时隙分配和基站调度方法，包括以下步骤：
S1、标签上线，标签与基站建立蓝牙连接，RTLS为标签分配测距时隙，标签定位；
S2、标签定位结果超出连接基站的信号覆盖区域，RTLS分配当前区域的基站白名单，标签选择与白名单中的基站建立新的连接；
S3、标签下线，基站与标签断开连接并上报网络控制调度终端，网络控制调度终端释放TAG的时隙。
优选的，S1的具体过程如下：
S11、标签上线，依据蓝牙信号强度的阈值，一个基站与标签建立蓝牙连接，基站上传连接信息到RTLS；
S12、RTLS通过查询RTLS数据库中合法标签列表来判断标签是否为合法标签，如果标签属于合法标签列表，则执行下一步，如果标签不属于合法标签列表，则RTLS向基站发送断开标签蓝牙连接的信息；
S13、RTLS通过查询RTLS数据库来判断标签是否是一个新标签，如果是，则重新分配一个时隙，如果不是，则查询标签的当前时隙；
S14、RTLS将关于S13中标签的时隙信息下发到基站；
S15、基站将时隙信息下发到标签，标签在时隙中发送测距信号，进行标签定位，基站对标签的测距时隙进行监测，当标签的测距时隙发生偏移，基站将偏移的标签调整到RTLS分配的时隙上。
优选的，S2的具体过程如下：
S21、RTLS对标签的位置进行监测；
S22、判断标签的定位是否超出基站的信号覆盖区域，如果定位超出基站的信号覆盖区域，则判断标签的定位结果所属区域；
S23、RTLS将当前区域包含的基站列表作为白名单下发到建立连接的基站；
S24、建立连接的基站通过蓝牙将基站的白名单发送到标签，标签断开与当前基站的蓝牙连接；
S25、标签与白名单中的基站建立新的蓝牙连接。
优选的，S3的具体过程如下：
S31、标签下线，基站与标签断开连接；
S32、基站将断连信息上报RTLS；
S33、RTLS判断断开原因是否为标签下线，如果是，则释放关于该标签的时隙。
优选的，所述蓝牙信号强度的阈值大于-70dB。
优选的，S13中的重新分配的时隙为除去时钟同步信号固定占用的时隙和正在测距的标签占用的时隙之外的任意一个空闲时隙。
因此，本发明采用上述一种基于UWB的TDOA定位的标签时隙分配和基站调度方法，具有以下有益效果：
(1)RTLS对时隙进行统一的管理和分配，避免了因时隙冲突导致的时钟同步失败和测距失败；
(2)RTLS依据标签的定位，调度分配合理的基站与标签建立连接，当标签测距时隙发生偏移及时进行调整。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明标签时隙配置的流程图；
图2为本发明标签位置监测和白名单配置的流程图；
图3为本发明下线标签时隙释放的流程图。
具体实施方式
实施例
以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种基于UWB的TDOA定位的标签时隙分配和基站调度方法，包括以下步骤：
S1、标签上线，标签与基站建立蓝牙连接，RTLS(网络控制调度终端)为标签分配测距时隙，标签定位；
S2、标签定位结果超出连接基站的信号覆盖区域，RTLS分配当前区域的基站白名单，标签选择与白名单中的基站建立新的连接；
S3、标签下线，基站与标签断开连接并上报网络控制调度终端，网络控制调度终端释放TAG的时隙。
请参阅图1，S1的具体过程如下：
S11、标签上线，依据蓝牙信号强度的阈值，蓝牙信号强度的阈值大于-70dB，一个基站与标签建立蓝牙连接，基站上传连接信息到RTLS；
S12、RTLS通过查询RTLS数据库中合法标签列表来判断标签是否为合法标签，如果标签属于合法标签列表，则执行下一步，如果标签不属于合法标签列表，则RTLS向基站发送断开标签蓝牙连接的信息；
S13、RTLS通过查询RTLS数据库来判断标签是否是一个新标签，如果是，则从除去时钟同步信号固定占用的时隙和正在测距的标签占用的时隙之外的时隙中随机选取一个时隙，如果不是，则查询标签的当前时隙；
S14、RTLS将关于S13中标签的时隙信息下发到基站；
S15、基站将时隙信息下发到标签，标签在时隙中发送测距信号，进行标签定位，基站对标签的测距时隙进行监测，当标签的测距时隙发生偏移，基站将偏移的标签调整到RTLS分配的时隙上。
请参阅图2，S2的具体过程如下：
S21、RTLS对标签的位置进行监测；
S22、判断标签的定位是否超出基站的信号覆盖区域，如果定位超出基站的信号覆盖区域，则判断标签的定位结果所属区域；
S23、RTLS将当前区域包含的基站列表作为白名单下发到建立连接的基站；
S24、建立连接的基站通过蓝牙将基站的白名单发送到标签，标签断开与当前基站的蓝牙连接；
S25、标签与白名单中的基站建立新的蓝牙连接。
请参阅图3，S3的具体过程如下：
S31、标签下线，基站与标签断开连接；
S32、基站将断连信息上报RTLS；
S33、RTLS判断断开原因是否为标签下线，如果是，则释放关于该标签的时隙。
因此，本发明采用上述一种基于UWB的TDOA定位的标签时隙分配和基站调度方法，以解决因时隙冲突导致的时钟同步失败和测距失败的问题。本发明为每个标签分配独立的测距时隙，避免因时隙的冲突而引起的测距和时钟同步失败。依据标签的定位，调度合理的基站与标签建立连接，当标签的测距时隙偏移的时候，基站会为偏移的标签自动进行调整。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种基于UWB的TDOA定位的标签时隙分配和基站调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、标签上线，标签与基站建立蓝牙连接，RTLS为标签分配测距时隙，标签定位；
S2、标签定位结果超出连接基站的信号覆盖区域，RTLS分配当前区域的基站白名单，标签选择与白名单中的基站建立新的连接；
S3、标签下线，基站与标签断开连接并上报网络控制调度终端，网络控制调度终端释放TAG的时隙；
S1的具体过程如下：
S11、标签上线，依据蓝牙信号强度的阈值，一个基站与标签建立蓝牙连接，基站上传连接信息到RTLS；
S12、RTLS通过查询RTLS数据库中合法标签列表来判断标签是否为合法标签，如果标签属于合法标签列表，则执行下一步，如果标签不属于合法标签列表，则RTLS向基站发送断开标签蓝牙连接的信息；
S13、RTLS通过查询RTLS数据库来判断标签是否是一个新标签，如果是，则重新分配一个时隙，如果不是，则查询标签的当前时隙；
S14、RTLS将关于S13中标签的时隙信息下发到基站；
S15、基站将时隙信息下发到标签，标签在时隙中发送测距信号，进行标签定位，基站对标签的测距时隙进行监测，当标签的测距时隙发生偏移，基站将偏移的标签调整到RTLS分配的时隙上；
S2的具体过程如下：
S21、RTLS对标签的位置进行监测；
S22、判断标签的定位是否超出基站的信号覆盖区域，如果定位超出基站的信号覆盖区域，则判断标签的定位结果所属区域；
S23、RTLS将当前区域包含的基站列表作为白名单下发到建立连接的基站；
S24、建立连接的基站通过蓝牙将基站的白名单发送到标签，标签断开与当前基站的蓝牙连接；
S25、标签与白名单中的基站建立新的蓝牙连接；
S3的具体过程如下：
S31、标签下线，基站与标签断开连接；
S32、基站将断连信息上报RTLS；
S33、RTLS判断断开原因是否为标签下线，如果是，则释放关于该标签的时隙；
S13中的重新分配的时隙为除去时钟同步信号固定占用的时隙和正在测距的标签占用的时隙之外的任意一个空闲时隙。
2.根据权利要求1所述的一种基于UWB的TDOA定位的标签时隙分配和基站调度方法，其特征在于：所述蓝牙信号强度的阈值大于-70dB。
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