本发明涉及信息通信领域，特别涉及一种基于uwb标签自定位的多基站扩展方法和设备。
背景技术：
uwb(ultrawideband)是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，uwb能在10米左右的范围内实现数百mbit/s至数gbit/s的数据传输速率。与传统的窄带系统相比，具有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能够提高精确定位精度等优点，通常用于室内移动物体的定位跟踪或导航。
uwb定位系统实现测距只能支持三个基站，定位范围有限，无法扩展基站数量和扩展高精度测距定位范围。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提出了一种基于uwb标签自定位的多基站扩展方法和设备。
具体的，本发明提出了以下具体的实施例：
本发明实施例提出了一种基于uwb标签自定位的多基站扩展方法，应用于包括uwb标签模块以及至少三个uwb基站模块的系统中，其中该方法包括：
通过所述uwb标签模块向各所述uwb基站模块发送包含测距时间戳的起始信息；
各所述uwb基站模块接收到所述起始信息并进行第一延时后发送包含所述测距时间戳的响应信息给所述uwb标签模块；其中，各所述uwb基站模块进行第一延时的时间各不相同，各所述时间与各所述uwb基站模块的地址相对应；
所述uwb标签模块接收到所述响应信息并进行第二延时后发送包含所述测距时间戳的结束信息给各所述uwb基站模块；
各所述uwb基站模块接收所述结束信息后确定各自与所述uwb标签模块的距离。
在一个具体的实施例中，所述uwb基站模块对应不同的编号；其中当n不大于预设值m时，各所述uwb基站模块进行第一延时的时间为(n×s)；
当n大于预设值m时，各所述uwb基站模块进行第一延时的时间为(n％m)×s,其中n为所述编号。
在一个具体的实施例中，所述uwb标签模块接收到所述响应信息并进行第二延时后发送包含所述测距时间戳的结束信息给各所述uwb基站模块，包括：
所述uwb标签模块接收所述响应信息；
当所述uwb标签模块接收到所有uwb基站模块的响应消息后广播包括所有uwb基站模块的测距时间的结束信息。
在一个具体的实施例中，所述uwb标签模块接收到所述响应信息并进行第二延时后发送包含所述测距时间戳的结束信息给各所述uwb基站模块，包括：
所述uwb标签模块接收所述响应信息；
当所述uwb标签模块等待完所有uwb基站模块的响应时间后，广播包括所有uwb基站模块的测距时间的结束信息。
在一个具体的实施例中，所述“各所述uwb基站模块接收所述结束信息后确定各自与所述uwb标签模块的距离”包括：
针对各所述uwb基站模块，接收所述uwb标签模块发送的包含各所述uwb基站模块的测距时间的结束信息；
通过所述uwb基站模块提取所述结束信息中的测距时间，并通过所述测距时间确定自身与所述uwb标签模块的距离。
本发明实施例提出了一种基于uwb标签自定位的多基站扩展设备，应用于包括uwb标签模块以及至少三个uwb基站模块的系统中，其中该设备包括：
第一发送模块，用于通过所述uwb标签模块向各所述uwb基站模块发送包含测距时间戳的起始信息；
第二发送模块，用于各所述uwb基站模块接收到所述起始信息并进行第一延时后发送包含所述测距时间戳的响应信息给所述uwb标签模块；其中，各所述uwb基站模块进行第一延时的时间各不相同，各所述时间与各所述uwb基站模块的地址相对应；
第三发送模块，用于所述uwb标签模块接收到所述响应信息并进行第二延时后发送包含所述测距时间戳的结束信息给各所述uwb基站模块；
确定模块，用于各所述uwb基站模块接收所述结束信息后确定各自与所述uwb标签模块的距离。
在一个具体的实施例中，所述uwb基站模块对应不同的编号；其中当n不大于预设值m时，各所述uwb基站模块进行第一延时的时间为(n×s)；
当n大于预设值m时，各所述uwb基站模块进行第一延时的时间为(n％m)×s,其中n为所述编号。
在一个具体的实施例中，所述第三发送模块，用于：
所述uwb标签模块接收所述响应信息；
当所述uwb标签模块接收到所有uwb基站模块的响应消息后广播包括所有uwb基站模块的测距时间的结束信息。
在一个具体的实施例中，所述第三发送模块，用于：所述uwb标签模块接收所述响应信息；
当所述uwb标签模块等待完所有uwb基站模块的响应时间后，广播包括所有uwb基站模块的测距时间的结束信息。
在一个具体的实施例中，所述确定模块，用于：
针对各所述uwb基站模块，接收所述uwb标签模块发送的包含各所述uwb基站模块的测距时间的结束信息；
通过所述uwb基站模块提取所述结束信息中的测距时间，并通过所述测距时间确定自身与所述uwb标签模块的距离。
以此，本发明实施例提出了一种基于uwb标签自定位的多基站扩展方法和设备，应用于包括uwb标签模块以及至少三个uwb基站模块的系统中，其中该方法包括：通过所述uwb标签模块向各所述uwb基站模块发送包含测距时间戳的起始信息；各所述uwb基站模块接收到所述起始信息并进行第一延时后发送包含所述测距时间戳的响应信息给所述uwb标签模块；其中，各所述uwb基站模块进行第一延时的时间各不相同，各所述时间与各所述uwb基站模块的地址相对应；所述uwb标签模块接收到所述响应信息并进行第二延时后发送包含所述测距时间戳的结束信息给各所述uwb基站模块；各所述uwb基站模块接收所述结束信息后确定各自与所述uwb标签模块的距离。在uwb标签与uwb基站定位测距过程中根据uwb基站的地址确定响应时间，实现uwb标签自定位的多基站扩展；无需基站时钟同步，无需复杂的调度控制，可以无限扩展uwb定位基站数量以及无限扩展高精度测距定位范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明实施例提出的一种基于uwb标签自定位的多基站扩展方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提出的一种基于uwb标签自定位的多基站扩展方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提出的一种基于uwb标签自定位的多基站扩展审核表的结构示意图。
具体实施方式
在下文中，将更全面地描述本公开的各种实施例。本公开可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本公开的各种实施例限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本公开理解为涵盖落入本公开的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。
在下文中，可在本公开的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本公开的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
在本公开的各种实施例中，表述“或”或“a或/和b中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“a或b”或“a或/和b中的至少一个”可包括a、可包括b或可包括a和b二者。
在本公开的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本公开的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。
应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。
在本公开的各种实施例中使用的术语“用户”可指示使用电子装置的人或使用电子装置的装置(例如，人工智能电子装置)。
在本公开的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本公开的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本公开的各种实施例中被清楚地限定。
实施例1
本发明实施例1公开了一种基于uwb标签自定位的多基站扩展方法，应用于包括uwb标签模块以及至少三个uwb基站模块的系统中，其中如图1所示，该方法包括：
步骤101、通过所述uwb标签模块向各所述uwb基站模块发送包含测距时间戳的起始信息；
具体的，uwb标签模块与uwb基站模块间进行的是用于定位的通信测距过程；
所述uwb标签模块与uwb基站模块间进行用于定位的通信测距过程使用的是一种基于tof的ads-twr(非对称双面双向测距)算法，是一种twr(双向测距)算法的改进版本。
步骤102、各所述uwb基站模块接收到所述起始信息并进行第一延时后发送包含所述测距时间戳的响应信息给所述uwb标签模块；其中，各所述uwb基站模块进行第一延时的时间各不相同，各所述时间与各所述uwb基站模块的地址相对应；
具体的，该方法包括两个过程：1、uwb标签模块与uwb基站模块间进行用于定位的通信测距过程；2、uwb基站模块在通信测距过程中根据自己的地址确定响应时间。
以此各所述uwb基站模块进行第一延时的时间各不相同，各所述时间与各所述uwb基站模块的地址相对应；也即实现各uwb基站模块在通信测距过程中根据自己的地址确定响应时间，从而实现uwb基站的拓展。
步骤103、所述uwb标签模块接收到所述响应信息并进行第二延时后发送包含所述测距时间戳的结束信息给各所述uwb基站模块；
步骤104、各所述uwb基站模块接收所述结束信息后确定各自与所述uwb标签模块的距离。
在一个具体的实施例中，所述uwb基站模块对应不同的编号；其中当n不大于预设值m时，各所述uwb基站模块进行第一延时的时间为(n×s)；
当n大于预设值m时，各所述uwb基站模块进行第一延时的时间为(n％m)×s,其中n为所述编号。
在一个具体的实施例中，所述uwb标签模块接收到所述响应信息并进行第二延时后发送包含所述测距时间戳的结束信息给各所述uwb基站模块，包括：
所述uwb标签模块接收所述响应信息；
当所述uwb标签模块接收到所有uwb基站模块的响应消息后广播包括所有uwb基站模块的测距时间的结束信息。
在一个具体的实施例中，所述uwb标签模块接收到所述响应信息并进行第二延时后发送包含所述测距时间戳的结束信息给各所述uwb基站模块，包括：
所述uwb标签模块接收所述响应信息；
当所述uwb标签模块等待完所有uwb基站模块的响应时间后，广播包括所有uwb基站模块的测距时间的结束信息。
在一个具体的实施例中，所述“各所述uwb基站模块接收所述结束信息后确定各自与所述uwb标签模块的距离”包括：
针对各所述uwb基站模块，接收所述uwb标签模块发送的包含各所述uwb基站模块的测距时间的结束信息；
通过所述uwb基站模块提取所述结束信息中的测距时间，并通过所述测距时间确定自身与所述uwb标签模块的距离。
具体的，在一个实施例中，uwb标签与uwb基站间的三次通讯测距过程，如图2所示，具体如下：
(1)标签首先发送包含测距时间戳的poll(起始)信息；
(2)基站接收poll(起始)信息并延时treplya发送包含测距时间戳的resp(响应)信息；
(3)标签接收resp(响应)信息并延时treplyt发送包含测距时间戳的final(结束)信息；
(4)基站收到final(结束)信息后计算标签到基站的距离。
这里面只有tof是未知数，通过数学知识就能求出标签到基站的距离。整个测距过程中对延时treplya和treplyt没有要求，这为多基站扩展技术提供了理论基础。要完成一次定位只需要测得附近3个基站的距离。考虑到标签的辐射范围，基站扩展后可能会超过3个基站收到标签的测距信息，但是标签的辐射范围有限，一般在一个定位区域内不会超过16个基站收到标签的测距信息。以下的示例规定一个区域内至多有16个基站参与定位测距，下面结合附图说明基于uwb标签自定位的多基站扩展技术：
(1)0号标签广播发送包含测距时间戳的poll(起始)信息，这样所有基站都能收到poll(起始)信息。然后计算接收完所有基站的resp(响应)信息所需时间，例如一个基站的响应时间为500us,则标签的最多等待500*16＝8ms接收基站的响应。
(2)0号基站收到poll(起始)信息将在延时0*500us后发送resp(响应)信息，1号基站将在1*500us后发送resp(响应)信息，同理，在同一个区域内n号基站将在n*500us后发送resp(响应)信息。如果标签在其他区域，基站编号n将大于16，则n号基站将在(n％16)*500us后发送resp(响应)信息。
(3)0号标签在接收完16个基站的响应后，或等待完16个基站的响应时间后广播发送包含所有基站的测距时间的final(结束)信息。
(4)基站收到final(结束)信息后取出各自的测距时间信息计算距离。
实施例2
本发明实施例2还公开了一种基于uwb标签自定位的多基站扩展设备，应用于包括uwb标签模块以及至少三个uwb基站模块的系统中，其中如图3所示，该设备包括：
第一发送模块201，用于通过所述uwb标签模块向各所述uwb基站模块发送包含测距时间戳的起始信息；
第二发送模块202，用于各所述uwb基站模块接收到所述起始信息并进行第一延时后发送包含所述测距时间戳的响应信息给所述uwb标签模块；其中，各所述uwb基站模块进行第一延时的时间各不相同；
第三发送模块203，用于所述uwb标签模块接收到所述响应信息并进行第二延时后发送包含所述测距时间戳的结束信息给各所述uwb基站模块；
确定模块204，用于各所述uwb基站模块接收所述结束信息后确定各自与所述uwb标签模块的距离。
在一个具体的实施例中，所述uwb基站模块对应不同的编号；其中当n不大于预设值m时，各所述uwb基站模块进行第一延时的时间为(n×s)；
当n大于预设值m时，各所述uwb基站模块进行第一延时的时间为(n％m)×s,其中n为所述编号。
在一个具体的实施例中，所述第三发送模块，用于：
所述uwb标签模块接收所述响应信息；
当所述uwb标签模块接收到所有uwb基站模块的响应消息后广播包括所有uwb基站模块的测距时间的结束信息。
在一个具体的实施例中，所述第三发送模块，用于：所述uwb标签模块接收所述响应信息；
当所述uwb标签模块等待完所有uwb基站模块的响应时间后，广播包括所有uwb基站模块的测距时间的结束信息。
在一个具体的实施例中，所述确定模块，用于：
针对各所述uwb基站模块，接收所述uwb标签模块发送的包含各所述uwb基站模块的测距时间的结束信息；
通过所述uwb基站模块提取所述结束信息中的测距时间，并通过所述测距时间确定自身与所述uwb标签模块的距离。
以此，本发明实施例提出了一种基于uwb标签自定位的多基站扩展方法和设备，应用于包括uwb标签模块以及至少三个uwb基站模块的系统中，其中该方法包括：通过所述uwb标签模块向各所述uwb基站模块发送包含测距时间戳的起始信息；各所述uwb基站模块接收到所述起始信息并进行第一延时后发送包含所述测距时间戳的响应信息给所述uwb标签模块；其中，各所述uwb基站模块进行第一延时的时间各不相同；所述uwb标签模块接收到所述响应信息并进行第二延时后发送包含所述测距时间戳的结束信息给各所述uwb基站模块；各所述uwb基站模块接收所述结束信息后确定各自与所述uwb标签模块的距离。在uwb标签与uwb基站定位测距过程中根据uwb基站的地址确定响应时间，实现uwb标签自定位的多基站扩展；无需基站时钟同步，无需复杂的调度控制，可以无限扩展uwb定位基站数量以及无限扩展高精度测距定位范围。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
上述本发明序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。