CN117377055A - 一种基于uwb技术的时间同步方法及通导方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种基于UWB技术的时间同步方法及通导方法，一种基于UWB技术的时间校正方法，包括以下步骤：设置各UWB模块的执行角色为终端或锚节点，初始化各UWB模块时间参数为0；根据第一协调器内部实时计数值与数据刷新周期的余数得到当前终端所在时间；根据单个终端通导周期计算当前终端理论处于时间；根据当前终端所在时间与当前终端理论处于时间得到终端时序误差；并根据终端时序误差判断对应UWB模块是否与其他模块同时传输，若是，则放弃该UWB模块当前的传输工作以进行时间校正。本方法能避免两个模块同时传输，通过放弃当前的传输工作做时间差的校正。
Description
技术领域
本申请涉及UWB技术领域，具体涉及一种基于UWB技术的时间同步方法及通导方法。
背景技术
随着全球的智能化浪潮的兴起，人们对于高精确定位和可靠通信的需求不断增加。在现代社会中，无论是在城市环境还是在野外，人们对于定位和导航的精度要求越来越高。无论是导航服务、物流追踪、智能交通系统还是定位导航设备，都需要能够提供高精度和稳定的定位和通信能力。而基于UWB(Ultra-Wideband，超宽带)技术的通信导航一体化可以满足这一需求，通过测量信号的到达时间和幅度差异，实现厘米级的定位精度和Mbps级别的高速、低延迟的数据传输。
UWB技术被广泛应用于定位系统中，UWB定位基站通过发送和接收脉冲来传输数据，利用ToF(时间到达)或TDoA(到达时间差)算法来确定位置信息，因此需实现时间同步才能实精确定位。
现有方案中，最常采用有线同步和无线同步两种方式。有线同步的方案是，采用同步控制器，这种方式由于UWB定位基站与同步控制器之间都通过有线方式连接，导致线路部署成本较高，布线多且复杂。无线同步的方案是，在UWB定位基站中定义一个主基站，以主基站的时间基准校准其他UWB定位基站。这种方式会出现主基站无法覆盖网内所有UWB定位基站的情况，导致所有的UWB定位基站的无法时间同步，导致UWB定位基站之间时间同步精度低。
发明内容
本发明针对无线同步方案中，时间同步精度低的问题，提供一种基于UWB技术的时间同步方法及通导方法。
第一方面，提供一种基于UWB技术的时间校正方法，包括以下步骤：
设置各UWB模块的执行角色为终端或锚节点；初始化各UWB模块时间参数为0；
根据第一协调器内部实时计数值与数据刷新周期的余数得到当前终端所在时间；
根据单个终端通导周期计算当前终端理论处于时间；
根据当前终端所在时间与当前终端理论处于时间得到终端时序误差；并根据终端时序误差判断对应UWB模块是否与其他模块发生碰撞，若是，则放弃该UWB模块当前的传输工作以进行时间校正。
优选的，若终端时序误差小于数据刷新周期的1/2，则终端放弃当前两个周期的传输工作，否则，终端放弃当前一个周期的传输工作。
优选的，所述时间参数包括时间误差、终端所在时间段、终端理论处于时间及屏蔽时间。
优选的，所述数据刷新周期＝单个终端通导周期×参与工作的UWB模块数量；
所述单个终端通导周期的计算方法为：
根据锚节点间相互测距自建坐标时间、终端与锚节点相互测距定位解算时间计算得到定位时间；
将通信时间与所述定位时间相加得到单个终端通导周期。
优选的，所述锚节点间相互测距自建坐标时间的计算公式为：
其中，Tc为锚节点间相互测距自建坐标时间,Td为锚节点对其他锚节点单次测距时间，Tp为保护时间间隔，g为参数自建坐标系的锚节点相互测距量；
所述终端与锚节点相互测距定位解算时间为:
其中，Tt为终端与锚节点相互测距定位解算时间，Tb为终端对其他建立坐标系的锚节点的单次测距时间。
第二方面，提供一种基于UWB技术的通导方法，包括以下步骤
对UWB模块利用第一方面所述的方法进行时间同步，
计算各个锚节点对终端的信号强度；
取信号强度第一的锚节点为原点，信号强度第一的锚节点与信号强度第二的锚节点的连线为X轴，并根据信号强度为第一、第二、第三的三个锚节点获取终端坐标及锚节点对终端的距离值；
根据单次数据传输时间确定通信时间；
当锚节点接收到终端的请求数据包后，将请求数据包转发至目的终端，目的终端选择同意或拒绝所述请求数据包，若同意，且目的终端处于通信时间段内，终端将所需发送的数据进行数据分包后发送至对应的锚节点，如目的终端不在通信时间段内，则等待下一个通信时间段发送。
优选的，所述数据分包根据单次传输最大字节数进行。
第三方面，提供一种基于UWB技术的时间同步装置，包括：
初始化模块，用于初始化时间参数为0，所述时间参数包括时间误差、终端所在时间段、终端理论处于时间及屏蔽时间；
当前终端所在时间获取模块，用于根据第一协调器内部实时计数值与数据刷新周期的余数得到当前终端所在时间；
当前终端理论处于时间计算模块，用于根据单个终端通导周期计算当前终端理论处于时间；
时间校正模块，用于根据当前终端所在时间与当前终端理论处于时间得到终端时序误差；并根据终端时序误差判断对应UWB模块是否与其他模块发生碰撞，若是，则放弃该UWB模块当前的传输工作以进行时间校正。
第四方面，提供一种电子设备，所述电子设备包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述可执行指令以实现上述第一方面所述的方法。
第五方面，提供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计算机程序，所述计算机程序用于执行第一方面所述的方法。
有益效果：本实施提供的一种基于UWB技术的时间同步方法及通导方法，通过计算当前终端所在时间、当前终端理论处于时间，判断两个UWB模块是否与其他模块同时传输，若是，通过放弃当前的传输工作做时间差的校正，以确保新启动的模块在之后的运作中处于自己的时间段中收发，有利于提高后续的通信稳定性及定位导航的精准度。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作出进一步详细说明。
图1为本示意性实施例提供的一种基于UWB技术的时间同步方法的流程示意图。
图2为本示意性实施例提供的另一种基于UWB技术的时间同步方法的流程示意图。
图3为本示意性实施例提供的一种基于UWB技术的通导方法的流程示意图。
图4为本示意性实施例提供的TOA测距法的示意图。
图5为本示意性实施例提供的TOA测距法的示意图。
图6为根据本申请一示例性实施例提供的装置900的结构示意图；
图7示出了本申请一示例性实施例提供的一种电子设备的示意图；
图8示出了本申请一示例性实施例提供的一种计算机可读介质的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
如图1所示，提供一种基于UWB技术的时间校正方法，包括以下步骤：
S11、设置各UWB模块的执行角色为终端或锚节点；初始化各UWB模块时间参数为0，所述时间参数包括时间误差、终端所在时间段、终端理论处于时间及屏蔽时间。
S12、根据第一协调器内部实时计数值与数据刷新周期的余数得到当前终端所在时间。
所述数据刷新周期＝单个终端通导周期×参与工作的UWB模块数量；
所述单个终端通导周期的计算方法为：
根据锚节点间相互测距自建坐标时间、终端与锚节点相互测距定位解算时间计算得到定位时间；
将通信时间与所述定位时间相加得到单个终端通导周期。
所述锚节点间相互测距自建坐标时间的计算公式为：
其中，Tc为锚节点间相互测距自建坐标时间,Td为锚节点对其他锚节点单次测距时间，Tp为保护时间间隔，g为参数自建坐标系的锚节点相互测距量；
所述终端与锚节点相互测距定位解算时间为:
其中，Tt为终端与锚节点相互测距定位解算时间，Tb为终端对其他建立坐标系的锚节点的单次测距时间。
S13、根据单个终端通导周期计算当前终端理论处于时间；
S14、根据当前终端所在时间与当前终端理论处于时间得到终端时序误差；并根据终端时序误差判断对应UWB模块是否与其他模块发生碰撞，若是，则放弃该UWB模块当前的传输工作以进行时间校正。
具体来说，若终端时序误差小于数据刷新周期的1/2，则终端放弃当前两个周期的传输工作，否则，终端放弃当前一个周期的传输工作。
实施例2
如图2所示，本实施例提供一种基于UWB技术的时间校正方法，其包括以下步骤：
S20、拨动UWB模块的切换开关，设置各UWB模块的执行角色为终端或锚节点，此实施例中设定0为终端，1为锚节点，拨码开关状态开机后自动读取。其中终端作为人员手持设备，锚节点作为数据收发中转站，终端、锚节点均可移动。
初始化各UWB模块上板载的时钟芯片，检测并校正各UWB模块的时钟误差，设定数据刷新周期、单次通信最大传输字节数、参与通信的UWB模块数量；所述数据刷新周期＝单个终端通导周期×参与工作的UWB模块数量，保证每一模块的板载计数同步。
在此实施例中，所有锚节点和终端都需要在第一锚节点兼任的协调器的覆盖范围内活动，其覆盖范围如下:
其中，singal_coverage为第一锚节点兼任的协调器的覆盖范围，Com_rate_110k、Com_rate_850k、Com_rate_6.8m分别为UWB芯片内部可选择发送速率，其中Com_rate_110k为110Kbps，Com_rate_850k为110Kbps，Com_rate_6.8m为6.8Mbps。
S21、初始化时间误差为0、终端所在时间段为0、终端理论处于时间为0及屏蔽时间为0。
S22、根据第一协调器内部实时计数值与数据刷新周期的余数得到当前终端所在时间。
当前终端所在时间的计算公式为：
now_time＝range_time mod T
now_time为当前终端所在时间，其表示此时第一协调器内部64位计数器与数据刷新周期的余数；range_time为此时第一协调器内部64位计数器的实时计数值，T为数据刷新周期。由于存在第一协调器的监控，第一锚节点的覆盖范围内任何终端和锚节点均可开启、关闭与睡眠，且单个模块(终端、锚节点)的损坏不会影响系统的整体性能。
S23、根据单个终端通导周期计算当前终端理论处于时间，具体计算公式为：
expect_time＝tag_id*Tsingle
式中，expect_time为当前终端理论处于时间，tag_id为UWB模块的编号，如第1个终端为1，第2个终端为2，Tsingle为单个终端通导周期。
所述单个终端通导周期的计算方法为：
根据锚节点间相互测距自建坐标时间、终端与锚节点相互测距定位解算时间计算得到定位时间；所述终端与锚节点相互测距定位解算时间的计算公式为:
其中，Tt为终端与锚节点相互测距定位解算时间，Tb为终端对其他建立坐标系的锚节点的单次测距时间。
将通信时间与所述定位时间相加得到单个终端通导周期，单个终端通导周期的计算公式为:
Tsingle＝Ts+Tg
其中，Tsingle为单个终端通导周期，Ts为定位时间，Tg为通信时间。
具体来说，所述锚节点间相互测距自建坐标时间的计算公式为：
其中，Tc为锚节点间相互测距自建坐标时间，Td为锚节点对其他锚节点的单次测距时间，Tp为保护时间间隔，g为参数自建坐标系的锚节点相互测距量。
参数自建坐标系的锚节点相互测距量计算公式如下：
set为建立坐标的锚节点数量，如set＝4代表每次都会有4个锚节点建立坐标，4个锚节点之间相互测距并解算自身位置，每到数据刷新，终端都会将上一次得到锚节点信号强度进行排序，并将信号最好的4个锚节点放到对应的数据帧发出，这些锚节点将作为下一次建立坐标的锚节点。
定位时间由锚节点间相互测距自建坐标时间与终端与锚节点相互测距定位解算时间相加得到，计算公式如下：
Ts＝Tc+Tt
其中，Tc为定位时间，Tc为锚节点间相互测距自建坐标时间，Tt为终端与锚节点相互测距定位解算时间。
S24、根据当前终端所在时间与当前终端理论处于时间得到终端时序误差，具体公式为：
T_error＝now_time-expect_time
式中，T_error为终端时序误差，now_time为当前终端所在时间，为当前终端理论处于时间。
根据终端时序误差判断对应UWB模块是否与其他模块发生碰撞，若是，则放弃该UWB模块的在此周期内的传输工作，从而进行时间校正。
进一步来说，根据终端时序误差计算屏蔽时间，公式为:
式中，shield_time为计算屏蔽时间，T为数据刷新周期，T_error为终端时序误差。
根据屏蔽时间判断放弃一个周期或两个周期的工作，若终端时序误差小于数据刷新周期的1/2，则屏蔽时间等于一个数据刷新周期加终端时序误差之和，则终端放弃当前两个周期的传输工作；否则，屏蔽时间等于终端时序误差，终端放弃当前一个周期的传输工作。
假如一个新的模块启动时，由于处于无线环境中，新的模块并不知道自己的时间与第一协调器的时间是否同步，所以需要协调器与启动的模块之间做时间差的校正，该时间差为屏蔽时间，以确保新启动的模块在之后的运作中处于自己的时间段中收发，从而避免与其他模块产生碰撞(即两个模块同时发送)。
本实施提供的一种基于UWB技术的时间同步方法，通过计算当前终端所在时间、当前终端理论处于时间，判断两个UWB模块是否与其他模块同时传输，若是，通过放弃当前的传输工作做时间差的校正，以确保新启动的模块在之后的运作中处于自己的时间段中收发，有利于提高后续的通信稳定性及定位导航的精准度。
实施例3
如图3所示，本实施例提供一种基于UWB技术的通导方法，包括如下步骤：
S31、采用实施例1或实施例2的时间同步方法对UWB模块进行时间同步；
S32、获取终端坐标及锚节点对终端的距离值。具体包括
S321、计算各个锚节点对终端的信号强度；
具体计算公式如下：
其中，K为信号拟合参数取值，RSSI0为初始信号强度。
信号拟合参数K取值为：
其中，f为UWB芯片主频；
计算所述初始信号强度的公式为:
其中，RSSI0为计算初始信号强度，C为UWB芯片读取的通道脉冲响应最大增长CIR，N为UWB芯片读取的累积的前导符号计数，A为UWB芯片的PRF常数。此实施例中，所述UWB芯片为UWB模块内的芯片。
PRF常数用A表示，其取值为:
S322、取信号强度第一的锚节点为原点，信号强度第一的锚节点与信号强度第二的锚节点的连线为X轴，并根据信号强度为第一、第二、第三的三个锚节点获取终端坐标及锚节点对终端的距离值。
具体来说，如图4所示，采用传统TOA测距法得到终端的初始坐标和锚节点对终端的初始距离：
其中，信号强度第一、第二、第三的锚节点分别表示为锚节点1、锚节点2和锚节点3；锚节点1的坐标为(x1,y1)、锚节点2的坐标为(x2,y2)、锚节点3的坐标为(x3,y3)，锚节点1、锚节点2、锚节点3在安装部署时位置以及坐标已知，求得终端的初始坐标为(x0,y0)，Dn为锚节点n对终端的测距值，n∈{1,2,3}。
其中，sn计算公式为：
考虑真实测距环境中存在树木、建筑以及信号之间的干扰会影响到测距误差，终端跟测距的锚节点之间测试得到的距离相交几乎不可能精确到一个坐标点，而是得到一片区域，如图5所示。因此需要采用加权滤波方法对所述锚节点对终端的初始距离进行校正，得到校正之后的距离值，通过校正之后的距离值校正得到终端坐标。
具体来说，所述加权滤波法为采用信号强度与环境结合滤波处理进行滤波，概率密度函数F(D)为：
其中,u为正态分布的位置参数，u和σ的计算公式为：
其中，Dm为测量得到的第m个锚节点对终端的初始距离，n为单个终端通导周期的数据采集个数；
当满足下述公式时，测距值保留，即Dnew＝D，否则丢弃，需满足的公式如下
其中，d为根据RSSI值估算的距离值，Δmax和Δmin为所设置数据有效阈值的最大值和最小值；d的计算公式为:
其中，A为锚节点与终端1m时的RSSI值，r为路径损耗指数，为Cost231-Hata信道传输模型，计算公式为:
r＝46.3+33.9*log10(f)-13.82*log10(hb)-a(hm)+(44.9-6.55*log10(hb)*log10(D))+Cm
其中，hb为锚节点的UWB天线有效高度、hm为终端的UWB天线的有效高度，a(hm)为终端的UWB天线高度修正因子，Cm＝3dB为城市修正因子，f为UWB芯片主频率，D为测量得到的锚节点对终端的距离值。
其中，由于UWB通信频段在GHz级别，因此a(hm)定义为：
a(hm)＝3.2*log10(11.75*hm)2-4.97
通过上述步骤进行实时监测和分析无线通信环境的信号衰落情况，以及信号强度的变化，得到了对快速变化的动态环境的适应之后的数值，再拟合求解终点坐标(x,y)。
S33、确定通信时间与通信方式；
S331、根据单次数据传输时间确定通信时间；具体计算公式为：
其中，Tg为通信时间，Ti为单次数据传输时间，与单次传输的最大字节数相关,S为单周期通信次数。
还包括设置数据分包发送长度与数据格式，由于UWB芯片单次传输数据最大字节数有限，因此需对数据进行分包处理，UWB芯片单次传输数据最大字节数为：
式中，B为UWB芯片单次传输数据最大字节数，因此设置本系统在标准IEEE802.15.4协议下单次传输最大字节数为B＝100Byte，非标准IEEE 802.15.4协议下传输最大字节数为B＝800Byte；因此需要发送的文件字节数Length超过上述标准,系统将采取分包处理，分包处理过程如下:
offert＝offert+sendlength
newLength＝Length-B
其中，sendlength为下一次发送的数据长度，offert为下一次发送数据位于该数据包的起始位置，newLength为数据包剩余长度。
为了接收端可以了解什么时候接收完毕，发送设备在固定位置放置标志位done：
finish代表接收完毕，not代表未接受完毕。
S332、确定通信方式，当锚节点接收到终端的请求数据包后，将请求数据包转发至目的终端，目的终端选择同意或拒绝所述请求数据包，若同意，且目的终端处于通信时间段内，终端将所需发送的数据进行数据分包后发送至对应的锚节点，如目的终端不在通信时间段内，则等待下一个通信时间段发送。
本实施例提供的通导方法，在时间同步方面，采用协调器通信速率对应的覆盖范围的不同，预估出系统的最大模块容量，同时在协调器接受对应模块时计算其当前终端所在时间、当前终端理论处于时间与屏蔽时间，通过放弃1至2个发送周期校正其与覆盖范围内所有模块的同步，在屏蔽周期内保持低功耗状态，在实现所有UWB模块自由切换开、关以及休眠时间的情况下保持时钟同步和碰撞避免的情况，保证能量的高效利用。
本实施例提供的通导方法，数据处理方面，根据内部配置与采集信号强度拟合出信号强度的真实值，并提出一种使用环境信号衰落模型和信号强度加权滤波的方法,该方法通过实时监测和分析无线通信环境的信号衰落情况，计算其加权概率密度函数，以及信号强度的变化，加权计算得出其误差阈值范围，实现了对快速变化的动态环境的适应,以提高无线通信系统的性能和稳定性。
实施例4
本申请还提供一种装置，本申请实施例提供的装置可以实施上述方法，该装置可以通过软件、硬件或软硬结合的方式来实现。例如，该装置可以包括集成的或分开的功能模块或单元来执行上述各方法中的对应步骤。
请参考图6，其示出了本申请的一些实施方式所提供的一种装置的示意图。由于装置实施例基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。下述描述的装置实施例仅仅是示意性的。
如图6所示，装置900可以包括：
初始化模块901，用于初始化时间参数为0，所述时间参数包括时间误差、终端所在时间段、终端理论处于时间及屏蔽时间；
当前终端所在时间获取模块902，用于根据第一协调器内部实时计数值与数据刷新周期的余数得到当前终端所在时间；
当前终端理论处于时间计算模块903，用于根据单个终端通导周期计算当前终端理论处于时间；
时间校正模块904，用于根据当前终端所在时间与当前终端理论处于时间得到终端时序误差；并根据终端时序误差判断对应UWB模块是否与其他模块发生碰撞，若是，则放弃该UWB模块当前的传输工作以进行时间校正。
在本申请实施例的一些实施方式中本申请实施例提供的装置900，与本申请前述实施例提供的方法出于相同的发明构思，具有相同的有益效果。
本申请实施方式还提供一种与前述实施方式所提供的方法对应的电子设备，所述电子设备可以是用于服务端的电子设备，例如服务器，包括独立的服务器和分布式服务器集群等，以执行上述方法；所述电子设备也可以是用于客户端的电子设备，例如手机、笔记本电脑、平板电脑、台式机电脑等，以执行上述方法。
请参考图7，其示出了本申请的一些实施方式所提供的一种电子设备的示意图。如图7所示，所述电子设备40包括：处理器400，存储器401，总线402和通信接口403，所述处理器400、通信接口403和存储器401通过总线402连接；所述存储器401中存储有可在所述处理器400上运行的计算机程序，所述处理器400运行所述计算机程序时执行本申请前述方法。
其中，存储器401可能包含高速随机存取存储器(RAM：Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口403(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网、广域网、本地网、城域网等。
总线402可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。其中，存储器401用于存储程序，所述处理器400在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本申请实施例任一实施方式揭示的方法可以应用于处理器400中，或者由处理器400实现。
处理器400可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器400中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器400可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器401，处理器400读取存储器401中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
本申请实施例提供的电子设备与本申请实施例提供的方法出于相同的发明构思，具有与其采用、运行或实现的方法相同的有益效果。
本申请实施方式还提供一种与前述实施方式所提供的方法对应的计算机可读介质，请参考图8，其示出的计算机可读存储介质为光盘50，其上存储有计算机程序(即程序产品)，所述计算机程序在被处理器运行时，会执行前述方法。
需要说明的是，所述计算机可读存储介质的例子还可以包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他光学、磁性存储介质，在此不再一一赘述。
本申请的上述实施例提供的计算机可读存储介质与本申请实施例提供的方法出于相同的发明构思，具有与其存储的应用程序所采用、运行或实现的方法相同的有益效果。
需要说明的是，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述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单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种基于UWB技术的时间校正方法，其特征在于，包括以下步骤：
设置各UWB模块的执行角色为终端或锚节点，初始化各UWB模块时间参数为0；
根据第一协调器内部实时计数值与数据刷新周期的余数得到当前终端所在时间；
根据单个终端通导周期计算当前终端理论处于时间；
根据当前终端所在时间与当前终端理论处于时间得到终端时序误差；并根据终端时序误差判断对应UWB模块是否与其他模块同时传输，若是，则放弃该UWB模块当前的传输工作以进行时间校正。
2.根据权利要求1所述的一种基于UWB技术的时间校正方法，其特征在于，若终端时序误差小于数据刷新周期的1/2，则终端放弃当前两个周期的传输工作，否则，终端放弃当前一个周期的传输工作。
3.根据权利要求1所述的一种基于UWB技术的时间校正方法，其特征在于，所述时间参数包括时间误差、终端所在时间段、终端理论处于时间及屏蔽时间。
4.根据权利要求2所述的一种基于UWB技术的时间校正方法，其特征在于，所述数据刷新周期＝单个终端通导周期×参与工作的UWB模块数量；
所述单个终端通导周期的计算方法为：
根据锚节点间相互测距自建坐标时间、终端与锚节点相互测距定位解算时间计算得到定位时间；
将通信时间与所述定位时间相加得到单个终端通导周期。
5.根据权利要求4所述的一种基于UWB技术的时间校正方法，其特征在于，所述锚节点间相互测距自建坐标时间的计算公式为：
其中，Tc为锚节点间相互测距自建坐标时间,Td为锚节点对其他锚节点单次测距时间，Tp为保护时间间隔，g为参数自建坐标系的锚节点相互测距量；
所述终端与锚节点相互测距定位解算时间为:
其中，Tt为终端与锚节点相互测距定位解算时间，Tb为终端对其他建立坐标系的锚节点的单次测距时间。
6.一种基于UWB技术的通导方法，其特征在于，包括以下步骤
对UWB模块利用权利要求1所述的方法进行时间同步，
计算各个锚节点对终端的信号强度；
取信号强度第一的锚节点为原点，信号强度第一的锚节点与信号强度第二的锚节点的连线为X轴，并根据信号强度为第一、第二、第三的三个锚节点获取终端坐标及锚节点对终端的距离值；
根据单次数据传输时间确定通信时间；
当锚节点接收到终端的请求数据包后，将请求数据包转发至目的终端，目的终端选择同意或拒绝所述请求数据包，若同意，且目的终端处于通信时间段内，终端将所需发送的数据进行数据分包后发送至对应的锚节点，如目的终端不在通信时间段内，则等待下一个通信时间段发送。
7.根据权利要求6所述的一种基于UWB技术的通导方法，其特征在于，所述数据分包根据单次传输最大字节数进行。
8.一种基于UWB技术的时间同步装置，其特征在于，包括：
初始化模块，用于初始化时间参数为0，所述时间参数包括时间误差、终端所在时间段、终端理论处于时间及屏蔽时间；
当前终端所在时间获取模块，用于根据第一协调器内部实时计数值与数据刷新周期的余数得到当前终端所在时间；
当前终端理论处于时间计算模块，用于根据单个终端通导周期计算当前终端理论处于时间；
时间校正模块，用于根据当前终端所在时间与当前终端理论处于时间得到终端时序误差；并根据终端时序误差判断对应UWB模块是否与其他模块发生碰撞，若是，则放弃该UWB模块当前的传输工作以进行时间校正。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述可执行指令以实现上述权利要求1至5中任一项所述的方法。
10.一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计算机程序，所述计算机程序用于执行上述权利要求1至5中任一项所述的方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311413018.XA CN117377055A (zh) | 2023-10-27 | 2023-10-27 | 一种基于uwb技术的时间同步方法及通导方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311413018.XA CN117377055A (zh) | 2023-10-27 | 2023-10-27 | 一种基于uwb技术的时间同步方法及通导方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117377055A true CN117377055A (zh) | 2024-01-09 |
Family
ID=89392551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311413018.XA Pending CN117377055A (zh) | 2023-10-27 | 2023-10-27 | 一种基于uwb技术的时间同步方法及通导方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117377055A (zh) |
-
2023
- 2023-10-27 CN CN202311413018.XA patent/CN117377055A/zh active Pending
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