CN117220816A - 提高ds-twr标签容量的低功耗解决方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种提高DS‑TWR标签容量的低功耗解决方法、系统、电子设备及存储介质，将UWB标签分别与UWB基站和LoRa基站进行时间同步；基于所述UWB基站与所述UWB标签测距时所需的时序，对所述UWB基站进行时序划分；将所述UWB标签基于所述UWB基站的广播周期进行大时序划分，将所述UWB标签基于单个UWB基站进行小时序划分；在定位周期内将多个所述UWB标签在多个所述UWB基站下进行测距。该提高DS‑TWR标签容量的低功耗解决方法解决现有技术中在ToF测距中标签容量较小且基站必须采用外部电源供电的问题。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，具体涉及一种提高DS-TWR标签容量的低功耗解决方法、系统、电子设备及存储介质。
背景技术
ToF(Time of Flight)即飞行时间测量，通过直接计算两点之间的发射波与接收波之间的时间间隔实现距离的测量。ToF有两种应用方式，发射与接收时间同步，发射与接收时间不同步。
发射与接收时间同步要求标签与基站之间进行时钟同步，工作过程为，标签向周围的基站广播信息，由于所有基站与标签之间时钟同步，故基站根据信息中的发送时间戳与自己的接收时间戳对比，即可确定数据飞行之间，从而判断基站与标签之间的距离。
但是，发射与接收时间同步难以实现系统中包括标签和基站的所有设备进行时钟同步，或实现起来成本非常之高。所以在实际应用中很难采用。
发射与接收时间不同步，即标签和基站之间无需进行时钟同步。这种方式有两种应用方式，单边双向测距和双边双向测距。
单边双向测距因为标签和基站使用各自独立的时钟源，时钟都会有一定的偏差，这个偏差对光速来说也是不可接收的，所以其缺点是测距误差较大。
双边双向测距解决了标签和基站不同时钟源误差问题，但也有其缺点，缺点是基站必须采用外部电源供电，在实际项目实施过程中布线成本较高，且在某些现场环境无法提供外部电源，其次标签的容量也非常的小，当多个标签同时测距时，无法解决测距冲突的问题。
因此，亟需一种在ToF测距中提高DS-TWR标签容量的低功耗解决方法。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种提高DS-TWR标签容量的低功耗解决方法、系统、电子设备及存储介质，用以解决现有技术中在ToF测距中标签容量较小且基站必须采用外部电源供电的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种提高DS-TWR标签容量的低功耗解决方法，所述方法具体包括：
将UWB标签分别与UWB基站和LoRa基站进行时间同步；
基于所述UWB基站与所述UWB标签测距时所需的时序，对所述UWB基站进行时序划分；
将所述UWB标签基于所述UWB基站的广播周期进行大时序划分，将所述UWB标签基于单个UWB基站进行小时序划分；
在定位周期内将多个所述UWB标签在多个所述UWB基站下进行测距。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步地，所述将UWB标签分别与UWB基站和LoRa基站进行时间同步，包括：
通过所述LoRa基站在特定LoRa信道广播LoRa beacon信息，当所述UWB标签和所述UWB基站初次同步时，在特定LoRa信道接收所述LoRa beacon信息，所述UWB标签和所述UWB基站均与所述LoRa基站保持时间同步。
进一步地，所述将UWB标签分别与UWB基站和LoRa基站进行时间同步，包括：
基于预设间隔时间在特定LoRa信道广播LoRa beacon信息。
进一步地，所述将UWB标签分别与UWB基站和LoRa基站进行时间同步，还包括：
当所述UWB标签和所述UWB基站第二次与所述LoRa基站同步时，等待预设间隔时间后，再次在特定LoRa信道接收所述LoRa beacon信息。
进一步地，所述预设间隔时间为128秒。
进一步地，所述将UWB标签分别与UWB基站和LoRa基站进行时间同步，还包括：
基于预设时间将UWB标签和UWB基站提前放在特定LoRa信道上等待接收所述LoRabeacon信息。
进一步地，所述将所述UWB标签基于所述UWB基站的广播周期进行大时序划分，将所述UWB标签基于单个UWB基站进行小时序划分,包括：
通过应用服务器对所述UWB标签进行时序划分。
一种提高DS-TWR标签容量的低功耗解决系统，包括：
时间同步模块，用于将UWB标签分别与UWB基站和LoRa基站进行时间同步；
UWB基站时序划分模块，用于基于所述UWB基站与所述UWB标签测距时所需的时序，对所述UWB基站进行时序划分；
UWB标签时序划分模块，用于将所述UWB标签基于所述UWB基站的广播周期进行大时序划分，将所述UWB标签基于单个UWB基站进行小时序划分；
测距模块，用于在定位周期内将多个所述UWB标签在多个所述UWB基站下进行测距。
一种电子设备，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如所述方法的步骤。
一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述方法的步骤。
本发明实施例具有如下优点：
本发明中提高DS-TWR标签容量的低功耗解决方法，将UWB标签分别与UWB基站和LoRa基站进行时间同步；基于所述UWB基站与所述UWB标签测距时所需的时序，对所述UWB基站进行时序划分；将所述UWB标签基于所述UWB基站的广播周期进行大时序划分，将所述UWB标签基于单个UWB基站进行小时序划分；在定位周期内将多个所述UWB标签在多个所述UWB基站下进行测距，解决了现有技术中在ToF测距中标签容量较小且基站必须采用外部电源供电的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
图1为本发明提高DS-TWR标签容量的低功耗解决方法的流程图；
图2为本发明提高DS-TWR标签容量的低功耗解决系统的架构图；
图3为本发明提供的电子设备实体结构示意图。
其中附图标记为：
时间同步模块10，UWB基站时序划分模块20，UWB标签时序划分模块30，测距模块40，电子设备50，处理器501，存储器502，总线503。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例
图1为本发明提高DS-TWR标签容量的低功耗解决方法实施例流程图，如图1所示，本发明实施例提供的一种提高DS-TWR标签容量的低功耗解决方法包括以下步骤：
S101，将UWB标签分别与UWB基站和LoRa基站进行时间同步；
具体的，通过所述LoRa基站在特定LoRa信道广播LoRa beacon信息，当所述UWB标签和所述UWB基站初次同步时，在特定LoRa信道接收所述LoRa beacon信息，所述UWB标签和所述UWB基站均与所述LoRa基站保持时间同步。
基于预设间隔时间在特定LoRa信道广播LoRa beacon信息。
当所述UWB标签和所述UWB基站第二次与所述LoRa基站同步时，等待预设间隔时间后，再次在特定LoRa信道接收所述LoRa beacon信息。
基于预设时间将UWB标签和UWB基站提前放在特定LoRa信道上等待接收所述LoRabeacon信息。
优选的，所述预设间隔时间为128秒。LoRa基站间隔128秒在特定LoRa信道广播LoRa beacon信息。UWB标签和UWB基站初次同步时，连续128秒在特定LoRa信道接收LoRabeacon信息。
UWB标签和UWB基站成功接收到LoRa beacon信息后，此时UWB标签和UWB基站都与LoRa基站保持了时间同步，即UWB标签和UWB基站也在同一时间轴上保持同步；UWB标签和UWB基站第二次与LoRa基站同步时，只需要等待128秒后再次在特定LoRa信道接收LoRabeacon信息即可。为128秒时间内时钟源引起的误差，UWB标签和UWB基站需提前在特定LoRa信道上接收，提前接收时间可设置大于2毫秒即可。
LoRa网关基站是一种基于LoRa物联网技术的设备，它具有广泛的应用场景和丰富的功能。随着物联网的快速发展，LoRa网关基站扮演着连接万物、改变世界的重要角色。
通过LoRa网关基站，各种智能设备和传感器可以高效地收集和传输数据，实现远程监测、远程控制和智能决策。例如，在智慧城市中，LoRa网关基站可以连接城市中的各类感知设备，如环境监测仪器和智能停车位控制器，通过LoRa技术进行数据传输，从而实现对环境指标的实时监测和城市资源的优化调配。
UWB标签是UWB室内定位系统的组成部分之一，一般用在被定位的人员或物资本身上。定位的是小型物资可以选择小型物资标签，定位车辆或者大型设备可以选用带有强磁吸盘大容量电池的车载标签。
UWB基站是一种基于超宽带(Ultra Wide Band，UWB)技术是一种无线载波通信技术设计研发的基站，这种基站主要的作用是用于定位，它的作用相当于GPS卫星，提供位置基准参考，在配合定位标签就能实现对目标对象的精确定位。
LoRa技术支持以下三种类型的信道：
单一信道：经过特定配置的单点信道进行数据通信。
多信道：使用多个信道进行数据通信，以提高节点的通信容量。
自适应数据速率的多信道：根据环境，动态调整数据速率实现通信。
S102，基于UWB基站与UWB标签测距时所需的时序，对UWB基站进行时序划分；
具体的，通过应用服务器对所述UWB标签进行时序划分。
UWB基站需要划分时序，不同的UWB基站与UWB标签测距时，需要在不同的时序上进行。
相邻的UWB基站划分不同的时序，间隔的UWB基站可以划分相同的时序。
S103，将UWB标签基于UWB基站的广播周期进行大时序划分，将UWB标签基于单个UWB基站进行小时序划分；
具体的，UWB标签需要划分时序，UWB标签划分时序由应用服务器随机划分，UWB基站与不同的UWB标签测距时，需要在不同的时序上进行。
每一个UWB基站需要划分不同的时序，相同的时序UWB标签在相同的UWB基站下面进行测距时，会引起UWB测距失败。
UWB标签可根据UWB基站的广播周期划分大时序，根据单个UWB基站划分8个小时序。
S104，在定位周期内将多个UWB标签在多个UWB基站下进行测距。
具体的，多个UWB标签在多个UWB基站下进行测距，测距原理如图3。
单个UWB基站与UWB标签测距花费时间在500微妙以下，多个基站间距时间可设置为4毫秒。
定位周期设置在1分钟。UWB基站广播周期设置在4秒钟。UWB基站单个广播周期可同时与8个UWB标签同时测距。1分钟定位周期内可支持120个UWB标签容量。(8*(60/4)＝120个)；如果5分钟定位周期，则可容纳600个UWB定位标签。
该提高DS-TWR标签容量的低功耗解决方法，将UWB标签分别与UWB基站和LoRa基站进行时间同步；基于所述UWB基站与所述UWB标签测距时所需的时序，对所述UWB基站进行时序划分；将所述UWB标签基于所述UWB基站的广播周期进行大时序划分，将所述UWB标签基于单个UWB基站进行小时序划分；在定位周期内将多个所述UWB标签在多个所述UWB基站下进行测距。解决了现有技术中在ToF测距中标签容量较小且基站必须采用外部电源供电的问题。
该提高DS-TWR标签容量的低功耗解决方法，基站采用电池供电，需要基站与标签进行粗略时间同步，时间精度控制在128秒时间内误差为±2毫秒，标签和基站的时钟精度为10ppm，在128秒内误差为1.28毫秒。可解决UWB基站需一直外部供电痛点，可以电池供电，减少工程实施成本。UWB标签时序划分方案可解决定位系统容纳UWB标签数量问题，可将UWB标签容量提升到实际项目要求的数量。定位周期内多个UWB基站与多个UWB标签测距时序方案，可解决多个UWB基站和多个UWB标签测距时UWB无线碰撞问题。
图2为本发明提高DS-TWR标签容量的低功耗解决系统实施例架构图；如图2所示，本发明实施例提供的一种提高DS-TWR标签容量的低功耗解决系统，包括以下步骤：
时间同步模块10，用于将UWB标签分别与UWB基站和LoRa基站进行时间同步；
UWB基站时序划分模块20，用于基于所述UWB基站与所述UWB标签测距时所需的时序，对所述UWB基站进行时序划分；
UWB标签时序划分模块30，用于将所述UWB标签基于所述UWB基站的广播周期进行大时序划分，将所述UWB标签基于单个UWB基站进行小时序划分；
测距模块40，用于在定位周期内将多个所述UWB标签在多个所述UWB基站下进行测距。
所述时间同步模块10还用于：
通过所述LoRa基站在特定LoRa信道广播LoRa beacon信息，当所述UWB标签和所述UWB基站初次同步时，在特定LoRa信道接收所述LoRa beacon信息，所述UWB标签和所述UWB基站均与所述LoRa基站保持时间同步。
基于预设间隔时间在特定LoRa信道广播LoRa beacon信息。
当所述UWB标签和所述UWB基站第二次与所述LoRa基站同步时，等待预设间隔时间后，再次在特定LoRa信道接收所述LoRa beacon信息。
所述预设间隔时间为128秒。
基于预设时间将UWB标签和UWB基站提前放在特定LoRa信道上等待接收所述LoRabeacon信息。
所述UWB标签时序划分模块30还用于：
通过应用服务器对所述UWB标签进行时序划分。
本发明的一种提高DS-TWR标签容量的低功耗解决系统，通过时间同步模块10将UWB标签分别与UWB基站和LoRa基站进行时间同步；通过UWB基站时序划分模块20基于所述UWB基站与所述UWB标签测距时所需的时序，对所述UWB基站进行时序划分；通过UWB标签时序划分模块30将所述UWB标签基于所述UWB基站的广播周期进行大时序划分，将所述UWB标签基于单个UWB基站进行小时序划分；通过测距模块40在定位周期内将多个所述UWB标签在多个所述UWB基站下进行测距。该提高DS-TWR标签容量的低功耗解决方法解决现有技术中在ToF测距中标签容量较小且基站必须采用外部电源供电的问题。
图3为本发明实施例提供的电子设备实体结构示意图，如图3所示，电子设备50包括：处理器501(processor)、存储器502(memory)和总线503；
其中，处理器501、存储器502通过总线503完成相互间的通信；
处理器501用于调用存储器502中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：将UWB标签分别与UWB基站和LoRa基站进行时间同步；基于所述UWB基站与所述UWB标签测距时所需的时序，对所述UWB基站进行时序划分；将所述UWB标签基于所述UWB基站的广播周期进行大时序划分，将所述UWB标签基于单个UWB基站进行小时序划分；在定位周期内将多个所述UWB标签在多个所述UWB基站下进行测距。
本实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：将UWB标签分别与UWB基站和LoRa基站进行时间同步；基于所述UWB基站与所述UWB标签测距时所需的时序，对所述UWB基站进行时序划分；将所述UWB标签基于所述UWB基站的广播周期进行大时序划分，将所述UWB标签基于单个UWB基站进行小时序划分；在定位周期内将多个所述UWB标签在多个所述UWB基站下进行测距。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的存储介质。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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)执行各实施例或者实施例的某些部分的方法。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种提高DS-TWR标签容量的低功耗解决方法，其特征在于，所述方法具体包括：
将UWB标签分别与UWB基站和LoRa基站进行时间同步；
基于所述UWB基站与所述UWB标签测距时所需的时序，对所述UWB基站进行时序划分；
将所述UWB标签基于所述UWB基站的广播周期进行大时序划分，将所述UWB标签基于单个UWB基站进行小时序划分；
在定位周期内将多个所述UWB标签在多个所述UWB基站下进行测距。
2.根据权利要求1所述提高DS-TWR标签容量的低功耗解决方法，其特征在于，所述将UWB标签分别与UWB基站和LoRa基站进行时间同步，包括：
通过所述LoRa基站在特定LoRa信道广播LoRa beacon信息，当所述UWB标签和所述UWB基站初次同步时，在特定LoRa信道接收所述LoRa beacon信息，所述UWB标签和所述UWB基站均与所述LoRa基站保持时间同步。
3.根据权利要求1所述提高DS-TWR标签容量的低功耗解决方法，其特征在于，所述将UWB标签分别与UWB基站和LoRa基站进行时间同步，包括：
基于预设间隔时间在特定LoRa信道广播LoRa beacon信息。
4.根据权利要求3所述提高DS-TWR标签容量的低功耗解决方法，其特征在于，所述将UWB标签分别与UWB基站和LoRa基站进行时间同步，还包括：
当所述UWB标签和所述UWB基站第二次与所述LoRa基站同步时，等待预设间隔时间后，再次在特定LoRa信道接收所述LoRa beacon信息。
5.根据权利要求4所述提高DS-TWR标签容量的低功耗解决方法，其特征在于，所述预设间隔时间为128秒。
6.根据权利要求1所述提高DS-TWR标签容量的低功耗解决方法，其特征在于，所述将UWB标签分别与UWB基站和LoRa基站进行时间同步，还包括：
基于预设时间将UWB标签和UWB基站提前放在特定LoRa信道上等待接收所述LoRabeacon信息。
7.根据权利要求1所述提高DS-TWR标签容量的低功耗解决方法，其特征在于，所述将所述UWB标签基于所述UWB基站的广播周期进行大时序划分，将所述UWB标签基于单个UWB基站进行小时序划分,包括：
通过应用服务器对所述UWB标签进行时序划分。
8.一种提高DS-TWR标签容量的低功耗解决系统，其特征在于，包括：
时间同步模块，用于将UWB标签分别与UWB基站和LoRa基站进行时间同步；
UWB基站时序划分模块，用于基于所述UWB基站与所述UWB标签测距时所需的时序，对所述UWB基站进行时序划分；
UWB标签时序划分模块，用于将所述UWB标签基于所述UWB基站的广播周期进行大时序划分，将所述UWB标签基于单个UWB基站进行小时序划分；
测距模块，用于在定位周期内将多个所述UWB标签在多个所述UWB基站下进行测距。
9.一种电子设备，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如权利要求1至7中的任一项所述的方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中的任一项所述的方法的步骤。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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