一种在无线网络中定位标签的方法和主基站与流程

本发明涉及数据通信领域，尤其是一种在无线网络中定位标签的方法和主基站。
背景技术：
：超宽带(ultrawideband，简称uwb)是一种无载波通信技术，利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，由于超宽带信号本身具有功耗低、安全性高、多径分辨能力强的特点，近年来国内外开始利用uwb来做高精度定位。toa(timeofarrival)定位算法，是一种利用信号到达时间来进行定位的算法，它是移动通信系统基础定位算法之一，具有定位参数易获得，定位精度较高等特点。toa算法的系统构架如图1所示，该构架由3个部分组成：标签、基站(包含基站1、基站2、基站3)、服务器。标签是超宽带定位系统中，被定位的装置设备，它可以是移动的。一般的形态可以是工牌，腕带手环，固定在安全帽上等。从标签发射出来的射频信号就是uwb超宽带信号，标签内部集成了电源模块、运动传感器、mcu(microcontrollerunit微控制单元)模块、uwb射频模块。标签处于非发送和接收工作状态的时候，一般处于低功耗睡眠状态，处于低功耗睡眠状态的时间占空比越大，标签的平均功耗就越低，续航能力就越强。每次定位标签所用的时间越短，资源的利用率就越高，因而更多时间处于低功耗状态，同时系统的容量就越大。基站是超宽带定位系统中的固定点，它必须是固定位置安装的。基站主要用来实现与标签的测距，并上传标签的id、相对的距离值、rssi(receivedsignalstrengthindication接收的信号强度指示)等信息给服务器。基站内部集成了电源模块、mcu(microcontrollerunit微控制单元)模块、以太网模块、wi-fi(wireless-fidelity无线保真)模块。服务器是一个信息集合处理装置，一般是一台电脑。它集合了所有基站上传上来的各标签信息，然后进行存储处理，计算统计。同时利用各基站的已知坐标和各基站与标签测距的距离数据，通过三角定位和最小二乘法得到标签的定位坐标，并在服务器界面上显示出来。现有技术中利用uwb来做高精度定位的方法如下：步骤一：标签发送广播信息进行探索；步骤二：基站接收广播信息并将广播信息中的标签信息上传给服务器；步骤三：服务器收集标签信息并选择基站标识，将基站标识发送给标签；步骤四：标签根据基站标识与与基站标识对应的基站进行测距；步骤五：基站将测距结果上传服务器；步骤六：服务器根据基站坐标和距离数据对标签坐标进行解算，获得标签的位置。可见，现有技术中，当标签收到基站标识后才会开始测距的操作，如果超时接收，此次定位就失败了，浪费了之前的所有操作。所以基站标识能不能被稳定的，快速的传达到标签，直接关系到系统的容量、标签的功耗，并且在此基础上如何保证在实际系统安装中，降低布置成本和布置难度也成为亟待解决的问题。技术实现要素：为了解决上述技术问题，本发明的实施例采用如下技术方案：一种在无线网络中定位标签的方法，包括以下步骤：主基站获取与所述主基站处于同一目标区域中的从基站的标识，所述从基站的数量大于等于2；主基站接收标签发送的广播报文，当确定所述标签在所述目标区域中时，将所述主基站的标识以及所述从基站的标识发送给所述标签，以便于所述标签根据所述主基站的标识与所述主基站进行测距获得第一测距结果且根据所述从基站的标识与所述从基站进行测距获得第二测距结果，所述第二测距结果中的测距值分别与所述从基站的标识一一对应；主基站获取所述第二测距结果，并将所述第一测距结果和所述第二测距结果发送给服务器，以便于所述服务器根据所述第一测距结果和所述第二测距结果对所述标签进行定位。可选的，所述方法还包括：所述主基站根据在接收到标签发送的广播报文时获取的与所述标签之间的信号强度值确定所述标签在所述目标区域中。可选的，所述主基站获取与所述主基站处于同一目标区域中的从基站的标识的步骤具体包括：所述主基站获取所述服务器根据在第一周期t内收集的标签测距结果确定的目标区域和所述主基站的标识以及与所述主基站处于同一目标区域中的从基站的标识。可选的，所述方法还包括：当所述服务器确定所述第二测距结果中的测距值的数量与所述从基站的数量不一致时，所述主基站接收所述服务器的重新测距请求，当所述标签与所述主基站之间的信号强度大于等于第一阈值时，根据所述重新测距请求指示所述标签根据所述主基站的标识与所述主基站进行测距获得第三测距结果且根据所述从基站的标识与所述从基站进行测距获得第四测距结果，所述第四测距结果中的测距值分别与所述从基站的标识一一对应。可选的，所述方法还包括：当所述服务器确定所述第二测距结果中的测距值的数量与所述从基站的数量不一致时，所述主基站接收所述服务器的重新测距请求，当所述标签与所述主基站之间的信号强度小于第一阈值时，根据所述重新测距请求指示与所述主基站所属目标区域相邻的目标区域中的基站对所述标签进行测距。本发明实施例的另一方面在于还提供一种在无线网络中定位标签的主基站，包括：第一获取模块，用于获取与所述主基站处于同一目标区域中的从基站的标识，所述从基站的数量大于等于2；报文接收模块，用于接收标签发送的广播报文，第一发送模块，用于当确定所述标签在所述目标区域中时，将所述主基站的标识以及所述从基站的标识发送给所述标签，以便于所述标签根据所述主基站的标识与所述主基站进行测距获得第一测距结果且根据所述从基站的标识与所述从基站进行测距获得第二测距结果，所述第二测距结果中的测距值分别与所述从基站的标识一一对应；第二获取模块，用于获取所述第二测距结果，第二发送模块，用于将所述第一测距结果和所述第二测距结果发送给服务器，以便于所述服务器根据所述第一测距结果和所述第二测距结果对所述标签进行定位。可选的，所述主基站还包括：标签检测模块，用于根据在接收到标签发送的广播报文时获取的与所述标签之间的信号强度值确定所述标签在所述目标区域中。可选的，所述第一获取模块具体用于：获取所述服务器根据在第一周期t内收集的标签测距结果确定的目标区域和所述主基站的标识以及与所述主基站处于同一目标区域中的从基站的标识。可选的，所述主基站还包括：第一请求接收模块，用于当所述服务器确定所述第二测距结果中的测距值的数量与所述从基站的数量不一致时，接收所述服务器的重新测距请求，第一指示模块，用于当所述标签与所述主基站之间的信号强度大于等于第一阈值时，根据所述重新测距请求指示所述标签根据所述主基站的标识与所述主基站进行测距获得第三测距结果且根据所述从基站的标识与所述从基站进行测距获得第四测距结果，所述第四测距结果中的测距值分别与所述从基站的标识一一对应。可选的，所述主基站还包括：第二请求接收模块，用于当所述服务器确定所述第二测距结果中的测距值的数量与所述从基站的数量不一致时，所述主基站接收所述服务器的重新测距请求，第二指示模块，用于当所述标签与所述主基站之间的信号强度小于第一阈值时，根据所述重新测距请求指示与所述主基站所属目标区域相邻的目标区域中的基站对所述标签进行测距。本发明实施例的有益效果在于：1、相比现有的uwb定位方案，由于在基站端实现了标签的分配和管理，使用了尽可能短的路径，将不稳定的迟延和因素缩小到了最小，让定位系统更加可靠；2、高性能前提下更低的施工成本，更易布置，本发明实施例使用了新的构架，解决了现有定位系统的不稳定、延迟高的问题，让现在的布置和工程实施的代价变小；3、更高的系统容量，本发明实施例提供的定位系统中，基站标识传输具有更短的路径、更低的延迟，减少了每次定位用在等待接收上的时间，减少了系统的浪费；4、更长的标签寿命，标签每次定位所用时间变得更短，标签处于睡眠的占空比变大，平均功耗更低，因此拥有更长的寿命。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中toa算法的系统构架图；图2为本发明实施例的一种方法流程图；图3a为本发明实施例的一种系统示意图；图3b为本发明实施例的一种系统示意图；图3为本发明实施例的一种方法流程图；图4为本发明实施例的一种方法流程图；图5为本发明实施例的一种方法流程图；图6为本发明实施例的一种装置结构图；图7为本发明实施例的一种装置结构图；图8为本发明实施例的一种装置结构图；图9为本发明实施例的一种系统结构示意图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。本发明一实施例提供一种在无线网络中定位标签的方法，如图2所示，包括以下步骤：s101，主基站获取与所述主基站处于同一目标区域中的从基站的标识，所述从基站的数量大于等于2；s103，主基站接收标签发送的广播报文，s105，当确定所述标签在所述目标区域中时，将所述主基站的标识以及所述从基站的标识发送给所述标签，以便于所述标签根据所述主基站的标识与所述主基站进行测距获得第一测距结果且根据所述从基站的标识与所述从基站进行测距获得第二测距结果，所述第二测距结果中的测距值分别与所述从基站的标识一一对应；其中，因为从基站的数量大于等于2，则标签与从基站进行测距的第二测距结果的测距值的数量与从基站的数量相等，或者，如果标签与从基站中某个从基站进行测距失败，则标签与从基站进行测距的第二测距结果的测距值的数量小于从基站的数量。且，第二测距结果中的多个测距值会分别与测距对应的从基站的标识一一对应。在本发明实施例中，第二测距结果可以如表1所示，5个从基站分别对应5个测距值。从基站标识测距值(单位：米)13253243.556表1s107，主基站获取所述第二测距结果，并将所述第一测距结果和所述第二测距结果发送给服务器，以便于所述服务器根据所述第一测距结果和所述第二测距结果对所述标签进行定位。可选的，采用slot报文发送主基站的标识以及所述从基站的标识给所述标签。可选的，本发明实施例运用的系统中，可以将所有的基站分为主基站和从基站两类。主从基站的选择可以分奇偶或者分块，类似仓库或者房间的结构，举例如图3a，可以选择基站1、基站2、基站3、基站4中的任意一台基站作为主基站，另外3台基站作为从基站，例子中将基站1设置为主基站，基站2、基站3、基站4为从基站。类似走廊，道路，隧道等结构，举例如图3b，标签1和标签2在基站中移动，选择奇数号基站为主基站，偶数号基站为从基站。主基站配置如下：主基站1回复slot报文内的基站标识为1、2、4，其中1为主基站本身，2、4为从基站；主基站3回复slot报文内的基站标识为2、3、4、6，其中3为主基站本身，2、4、6为从基站；主基站5回复slot报文内的基站标识为4、5、6、8，其中5为主基站本身，4、6、8为从基站；主基站7回复slot报文内的基站标识为6、7、8，其中7为主基站本身，6、8为从基站。本发明实施例的有益效果在于，相比现有的uwb定位方案，由于在基站端实现了标签的分配和管理，使用了尽可能短的路径，将不稳定的迟延和因素缩小到了最小，让定位系统更加可靠。可选的，如图3所示，所述方法还包括：s1031，所述主基站根据在接收到标签发送的广播报文时获取的与所述标签之间的信号强度值确定所述标签在所述目标区域中。可选的，所述主基站获取与所述主基站处于同一目标区域中的从基站的标识的步骤具体包括：所述主基站获取所述服务器根据在第一周期t内收集的标签测距结果确定的目标区域和所述主基站的标识以及与所述主基站处于同一目标区域中的从基站的标识。可选的，如图4所示，所述方法还包括：s109，当所述服务器确定所述第二测距结果中的测距值的数量与所述从基站的数量不一致时，所述主基站接收所述服务器的重新测距请求，当所述标签与所述主基站之间的信号强度大于等于第一阈值时，根据所述重新测距请求指示所述标签根据所述主基站的标识与所述主基站进行测距获得第三测距结果且根据所述从基站的标识与所述从基站进行测距获得第四测距结果，所述第四测距结果中的测距值分别与所述从基站的标识一一对应。其中，因为从基站的数量大于等于2，则标签与从基站进行测距的第四测距结果的测距值的数量与从基站的数量相等，或者，如果标签与从基站中某个从基站进行测距失败，则标签与从基站进行测距的第四测距结果的测距值的数量小于从基站的数量。且，第四测距结果中的多个测距值会分别与测距对应的从基站的标识一一对应。在本发明实施例中，第四测距结果可以如表2所示，5个从基站分别对应4个测距值，有一个从基站标识为3的从基站测距失败，所以测距值为空。从基站标识测距值(单位：米)1325343.556表2可选的，如图5所示，所述方法还包括：s111，当所述服务器确定所述第二测距结果中的测距值的数量与所述从基站的数量不一致时，所述主基站接收所述服务器的重新测距请求，当所述标签与所述主基站之间的信号强度小于第一阈值时，根据所述重新测距请求指示与所述主基站所属目标区域相邻的目标区域中的基站对所述标签进行测距。本发明一实施例提供一种在无线网络中定位标签的主基站，如图6所示，包括：第一获取模块601，用于获取与所述主基站处于同一目标区域中的从基站的标识，所述从基站的数量大于等于2；报文接收模块603，用于接收标签发送的广播报文，第一发送模块605，用于当确定所述标签在所述目标区域中时，将所述主基站的标识以及所述从基站的标识发送给所述标签，以便于所述标签根据所述主基站的标识与所述主基站进行测距获得第一测距结果且根据所述从基站的标识与所述从基站进行测距获得第二测距结果，所述第二测距结果中的测距值分别与所述从基站的标识一一对应；第二获取模块607，用于获取所述第二测距结果，第二发送模块609，用于将所述第一测距结果和所述第二测距结果发送给服务器，以便于所述服务器根据所述第一测距结果和所述第二测距结果对所述标签进行定位。本发明实施例的有益效果在于，相比现有的uwb定位方案，由于在基站端实现了标签的分配和管理，使用了尽可能短的路径，将不稳定的迟延和因素缩小到了最小，让定位系统更加可靠。可选的，如图7所示，所述主基站还包括：标签检测模块611，用于根据在接收到标签发送的广播报文时获取的与所述标签之间的信号强度值确定所述标签在所述目标区域中。可选的，第一获取模块601具体用于：获取所述服务器根据在第一周期t内收集的标签测距结果确定的目标区域和所述主基站的标识以及与所述主基站处于同一目标区域中的从基站的标识。可选的，如图8所示，所述主基站还包括：第一请求接收模块613，用于当所述服务器确定所述第二测距结果中的测距值的数量与所述从基站的数量不一致时，接收所述服务器的重新测距请求，第一指示模块615，用于当所述标签与所述主基站之间的信号强度大于等于第一阈值时，根据所述重新测距请求指示所述标签根据所述主基站的标识与所述主基站进行测距获得第三测距结果且根据所述从基站的标识与所述从基站进行测距获得第四测距结果，所述第四测距结果中的测距值分别与所述从基站的标识一一对应。可选的，如图9所示，所述主基站还包括：第二请求接收模块617，用于当所述服务器确定所述第二测距结果中的测距值的数量与所述从基站的数量不一致时，所述主基站接收所述服务器的重新测距请求，第二指示模块619，用于当所述标签与所述主基站之间的信号强度小于第一阈值时，根据所述重新测距请求指示与所述主基站所属目标区域相邻的目标区域中的基站对所述标签进行测距。本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。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，而非对其限制；尽管参照前述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发明各实施例技术方案的精神和范围。当前第1页12