室內定位TDOA-UWB實現無線同步的一種方法

定位中,如採用TDOA方式進行座標解算,UWB基站間就需要進行時間同步,時間同步可以採用有線同步或無線同步;

找到一篇論文中,對無線同步有着巧妙處理,特寫博客記錄一下。

 

UWB定位系統由 基站(Anchor node)、參考基站(Reference node)、標籤(Tag)和服務器組成;

基站和參考基站都部署在空間中已知點座標上,標籤進行定位流程如下:

結合上圖,步驟如下:

(1):標籤T在定位空間中進行廣播一次(發任意數據都可以);

(2):定位空間內的基站和參考基站處於接收狀態,都可以對步驟(1)的廣播數據進行接收,所以各個設備都會觸發產生一個接收時間戳tp1、tp2、tp3;

(3):參考基站接收到廣播後,轉換工作模式爲發射模式,在固定延時後(TD1,自己設定)也進行廣播一次R1內容(廣播內容與標籤T的可以區分就可以了,發任意數據都可以);基站接收到(2)的廣播後工作模式不變,還是處於接收模式;

(4):步驟(3)中參考基站廣播數據後,所有的基站都會接收到R1內容,從而觸發產生接收時間戳,t2和t3爲到達時間,對於基站和參考基站已經在定位空間中部署好後(相對距離不變),t2和t3就爲已知了;

(5):參考基站進行R1內容廣播後,在固定延時(Tref)後再進行廣播R2內容一次;

(6):所有的基站又會接收到R2廣播;定位結束;

 

對於基站而言,接收到廣播的時候都能產生一個時間戳,所以tm2、Tref2、tm3、Tref3都爲已知的測量值;t2和t3也爲已知,因爲基站和參考基站部署好後,相對距離不變,到達時間也不變;

 

下面是TDOA計算過程:

TDOA21 = tp3 - tp2 = tm2 - tm3 + t3 -t2            

對於tm2、tm3不能直接用測量值,需要進行校準:

上式中tm2_m爲測量值;Tref_n還需要進行濾波:

 

至此,算法結束;

 

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