UWB定位中UWB标签实现低功耗管理通道的方法、UWB标签与流程

本发明涉及高精度uwb室内定位领域，具体涉及一种uwb定位中uwb标签实现低功耗管理通道的方法、uwb标签。

背景技术：

1、目前市场上常见的室内定位技术有射频识别(radio frequencyidentification，rfid)定位技术、蓝牙到达角/发射角定位算法(angle of arrival/angelof departure，aoa/aod)定位技术和超宽带(ultra wideband，uwb)定位技术。rfid定位精度较差且单基站覆盖范围较小，定位应用较少。蓝牙aoa/aod定位技术的定位精度一般，只有1到2米的精度，且单基站定位覆盖范围小导致部署时需要大量基站，所以应用也不多。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，可利用tdoa(到达时间差)和tof(时间到达)算法实现人员或物品位置的定位，定位精度可以达到10cm左右，在一些对定位精度要求比较高的行业，例如电厂、化工、工厂等工业领域，已开始大规模应用。

2、uwb定位系统工作在3ghz-6.5ghz之间，大部分采用的是tdoa算法，采用4个基站就可以覆盖几千平米的范围，且定位精度可达10cm-30cm。uwb定位系统中，uwb标签只发送定位报文给uwb基站，定位服务器可以根据多个uwb基站上报的定位时间戳等数据并结合基站的已知坐标计算出uwb标签的准确位置，这种方式下uwb标签可以保持较低的功耗。

3、uwb标签开始工作后，有时候定位服务器需要通过uwb基站向uwb标签下发配置信息(比如定位报文发送的频率等)来改变uwb标签的工作方式，这就要求uwb标签具备从空口上接收配置参数的能力。由于uwb信道上可能很多uwb标签同时在发送定位报文，导致该信道上空口占用率较高，同时uwb基站的uwb模块需要一直接收uwb标签的定位报文，也不适合用于配置参数的发送，因此目前各个厂家都会在uwb之外另外采用一种无线技术来实现配置参数从uwb基站下发到uwb标签，也叫做增加一个管理通道，目前常用的管理通道技术是蓝牙低能耗(bluetooth low energy，ble)和2.4g无线通信。

4、uwb标签为了能够准确接收到uwb基站下发的配置信息，需要打开管理通道的无线接收功能。uwb标签基本上都是采用电池供电，要让uwb标签续航时间够长，就需尽可能降低uwb标签的工作电流。如果管理通道一直开启接收功能，会带来uwb标签整体功耗增加，影响uwb标签续航时间，因此uwb标签的管理通道一般会采用间歇性开启接收功能的方式来降低功耗，开启接收的周期也叫开启接收窗口。这种情况下，uwb基站需要准确掌握uwb标签开启接收窗口的时间点和时间长度，然后在uwb标签正在开启接收窗口时从uwb基站的管理通道发送配置参数，这样uwb标签才能够接收到uwb基站下发的配置参数。用蓝牙ble做管理通道时，uwb标签会周期性地在蓝牙ble广播信道(2.4g频段)上发送广播数据，比如1秒钟发送8个，所述广播数据中携带uwb标签的设备号，用于让其它设备发现该uwb标签，并且在发送蓝牙ble广播后立即在该广播信道上开启接收窗口一段时间，如果uwb基站端需要下发配置信息给这个uwb标签，那么uwb基站在接收到该uwb标签发送的蓝牙ble广播报文后的接收窗口期中发送连接请求报文给uwb标签，这样uwb基站与uwb标签可以协商建立连接，建立连接后按照蓝牙ble协议在不同的信道上跳频发送配置参数给uwb标签。

5、采用2.4g无线通信技术做管理通道时，uwb标签中的2.4g模块与uwb基站中的2.4g模块都要设置工作在同一个信道。uwb标签中的2.4g模块作为从机，需要打开接收功能，并且只接收报文中目标地址是自己设备号的配置报文。uwb基站中的2.4g模块作为主机，当有配置信息需要发送给指定的uwb标签时，会将配置信息封装后在指定的信道上以广播的形式发送出去。相同信道设置的uwb标签都会收到该配置报文，然后各uwb标签根据自己设备号与配置报文中的目标地址是否匹配来确定是否处理该配置报文。由于uwb标签不确定uwb基站何时会下发配置报文，所以需要一直打开其2.4g模块的接收功能，从而会导致uwb标签的平均功耗较高。

6、以上两种通信技术和实现方法中，为了实现使用频率极低的配置下发功能，蓝牙ble需要持续发送广播数据和间隙性打开接收功能，2.4g通信技术则需要持续打开接收功能，都会给uwb标签来带较大的电流消耗。

技术实现思路

1、本发明提供一种uwb定位中uwb标签实现低功耗管理通道的方法、uwb标签，可以降低管理通道的电流消耗，进而降低uwb标签的整体功耗。

2、一方面，本发明提供一种uwb定位中uwb标签实现低功耗管理通道的方法，所述方法包括：

3、接收uwb标签按照设定频率发送的uwb定位报文，所述uwb定位报文中携带定位信息及附加信息，所述附加信息包括：2.4g模块的接收参数；所述2.4g模块的接收参数包括：2.4g模块开启接收的信道号、开启接收窗口的延迟时间、接收窗口的开启时长；

4、解析所述uwb定位报文，得到所述附加信息，记录所述附加信息及所述附加信息的时间戳；

5、将所述uwb定位报文及所述时间戳打包封装后通过以太网发送给定位服务器；

6、接收到所述定位服务器下发给所述uwb标签的配置报文后，根据记录的对应所述uwb标签的最新附加信息向所述uwb标签的2.4g模块发送所述配置报文。

7、可选地，所述根据记录的对应所述uwb标签的最新附加信息向所述uwb标签的2.4g模块发送所述配置报文包括：

8、根据记录的对应所述uwb标签的最新附加信息确定所述uwb标签的接收窗口是否已过期；

9、如果没有过期，则使用所述2.4g模块开启接收的信道号对应频率，向所述uwb标签的2.4g模块发送所述配置报文；

10、如果已过期，则等待接收到所述uwb标签的下一个所述uwb定位报文后，再向所述uwb标签的2.4g模块发送所述配置报文。

11、可选地，所述方法还包括：所述uwb标签每次发送uwb定位报文中携带的2.4g模块开启接收的信道号是动态变化的。

12、可选地，所述方法还包括：所述uwb标签在每次发送uwb定位报文时，在所述信道号的取值范围内随机选择一个信号道；或者所述uwb标签在每次发送uwb定位报文时，将所述信道号的取值在原取值上增加一个固定值。

13、可选地，所述方法还包括：所述uwb标签在发送uwb定位报文后，启动定时器延迟所述延迟时间(t1)后，打开所述2.4g模块的接收功能并使其工作于所述信道号对应的频段。

14、可选地，所述方法还包括：

15、所述uwb标签打开所述2.4g模块的接收功能达到接收窗口的开启时长后未收到所述配置报文，则关闭所述2.4g模块的接收功能，并使所述2.4g模块进入深度休眠模式；

16、所述uwb标签打开所述2.4g模块的接收功能后，如果在所述接收窗口的开启时长内接收到所述配置报文，则发送配置响应报文，所述配置响应报文中携带所述配置报文的序列号和配置结果。

17、可选地，所述方法还包括：接收到所述uwb标签发送的所述配置响应报文后，向所述uwb标签下发配置结束指令，并向所述定位服务器上报配置结果。

18、可选地，所述方法还包括：所述uwb标签的2.4g模块接收到所述配置结束指令后，关闭所述2.4g模块的接收功能，并进入正常工作模式；和/或所述uwb标签发送所述配置响应报文后，如果在设定时长内未收到新的配置报文或配置结束指令，则关闭2.4g模块的接收功能，并进入正常工作模式。

19、另一方面，本发明还提供一种uwb标签，所述uwb标签包括：uwb模块、2.4g模块、处理器；

20、所述uwb模块，用于按照设定频率发送的uwb定位报文，所述uwb定位报文中携带定位信息及附加信息，所述附加信息包括：2.4g模块的接收参数；所述2.4g模块的接收参数包括：2.4g模块开启接收的信道号、开启接收窗口的延迟时间(t1)、接收窗口的开启时长(t2)；

21、所述2.4g模块，用于接收配置报文；

22、所述处理器，用于在所述以太网模块发送所述uwb定位报文后，启动定时器延迟所述延迟时间(t1)后，打开所述2.4g模块的接收功能并使其工作于所述信道号对应的频段。

23、可选地，所述处理器，还用于打开所述2.4g模块的接收功能达到接收窗口的开启时长后未收到所述配置报文的情况下，关闭所述2.4g模块的接收功能，并使所述2.4g模块进入深度休眠模式；在打开所述2.4g模块的接收功能后，如果在所述接收窗口的开启时长内接收到所述配置报文后，发送配置响应报文，所述配置响应报文中携带所述配置报文的序列号和配置结果。

24、本发明实施例提供的uwb定位中uwb标签实现低功耗管理通道的方法、uwb标签，巧妙地利用了uwb标签需要在uwb模块上周期性发送定位报文这一特点，利用uwb定位报文来携带管理通道的参数，并将uwb报文发送/接收时间作为管理通道开窗的时间基线(uwb报文空中传输速度为光速，100米的传输时间只有333ns)，从而使得uwb标签的2.4g模块可以全程不需要发送任何数据，只是间歇性地开启接收即可，这样极大地降低了管理通道电流消耗，实现了uwb标签配置参数下发的低功耗。由于uwb标签与uwb基站之间实现了2.4g模块的同步跳频下发功能，也极大增加了整个配置下发功能的可靠性。