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CN114827897B - 基于uwb的多基站多标签的定位调度方法、装置、系统及介质 - Google Patents

基于uwb的多基站多标签的定位调度方法、装置、系统及介质 Download PDF

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CN114827897B
CN114827897B CN202210712329.5A CN202210712329A CN114827897B CN 114827897 B CN114827897 B CN 114827897B CN 202210712329 A CN202210712329 A CN 202210712329A CN 114827897 B CN114827897 B CN 114827897B
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uwb
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ble connection
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Hangzhou Youzhilian Technology Co ltd
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Abstract

本发明实施例公开了一种基于UWB的多基站多标签的定位调度方法、装置、系统及介质；该方法包括：结合由后台服务器下发的系统配置参数，利用由BLE连接所获取到的自身建立BLE连接的UWB标签设备以及每个从基站各自建立BLE连接的UWB标签设备信息生成UWB测距过程的调度时序信息；基于调度时序信息，在第i个UWB标签设备（Tag‑i）对应的第i个测距循环中，在自身对应的发送时隙和/或接收时隙向Tag‑i发送和/或接收对应的UWB消息；根据UWB消息交互，计算自身针对Tag‑i的距离信息；接收由从基站各自通过BLE连接发送的针对Tag‑i的测距信息；在Tag‑i对应的第i个测距循环中的最后时隙，将自身针对Tag‑i的测距信息以及每个从基站针对Tag‑i的测距信息发送至后台服务器，以完成对Tag‑i的定位。

Description

基于UWB的多基站多标签的定位调度方法、装置、系统及介质
技术领域
本发明实施例涉及超宽带（UWB，Ultra WideBand）通信技术领域，尤其涉及一种基于UWB的多基站多标签的定位调度方法、装置、系统及介质。
背景技术
目前常规的UWB测距定位系统中，通常利用诸如蓝牙（BT，Bluetooth），蓝牙低功耗（BLE，Bluetooth Low Energy）等较小功耗的接入技术替代UWB执行一些诸如组网、测距参数交互等测距流程开始前的准备工作，UWB则只需要在测距流程开始后执行测距消息交互等工作，由此能够降低UWB测距定位过程中的功耗。
同样在UWB测距定位系统中，基站与标签设备之间可以通过在测距消息交互过程中的时间戳信息获取到飞行时间，并根据飞行时间计算获得标签设备与基站之间的距离，以上可被称之为测距过程；但是如果需要对标签设备的绝对位置进行定位，那么就需要标签设备与至少三个基站分别完成上述测距过程，以三个基站为例，在通过上述测距过程获得标签设备与三个基站之间的相对距离之后，也就获得标签设备与三个基站的相对位置；由于通常基站的绝对位置均是固定的，因此，结合标签设备与三个基站的相对位置以及基站固定的绝对位置就能够计算获得。通常来说，在三个基站中，其中一个基站会与系统中的后台服务器相连接，并接收由其他两个基站发出的相对距离；随后，该基站会将接收到的两个相对距离与自身获得的相对距离一并发送至连接的后台服务器，后台服务器将会利用收到的三个相对距离以及三个基站固定的绝对位置计算得到标签设备的绝对位置。对于在系统中与后台服务器进行数据连接的基站，通常会称之为主基站，而系统中除去主基站以外的其他基站，均称之为从基站。
在目前常规的UWB测距定位方案中，其一是以测距循环Ranging Round为最小时域调度粒度，每个标签与每个基站的测距过程对应分配不同的测距循环Ranging Round，但是该方案对于时间的利用率不高，当标签设备数量较多时，测距效率低下；其二是将测距时隙Slot定义为最小调度粒度，并且基站能够为不同类型的消息分配对应的Slot，由此，在一个测距循环Ranging Round内，仅完成了一个基站对所有标签的测距过程，那么，对于任何一个标签设备来说，如果需要利用测距结果进行定位，那么就需要经过三个测距循环RangingRound，如此会形成标签设备的定位信息更新较慢，无法满足及时性需求，从而造成用户体验非常不友好。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例期望提供一种基于UWB的多基站多标签的定位调度方法、装置、系统及介质；能够在每个测距循环均能够完成对一个UWB标签设备定位，提高了时间利用率以及测距效率；而且还提升了UWB标签设备的定位信息的更新速度，满足了定位的及时性需求。
本发明实施例的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种多基站多标签的定位调度方法，所述方法应用于主基站，所述方法包括：
结合由后台服务器下发的系统配置参数，根据通过蓝牙低功耗BLE连接所获取到的自身建立BLE连接的超宽带UWB标签设备以及每个从基站各自建立BLE连接的UWB标签设备信息生成UWB测距过程的调度时序信息；
基于所述调度时序信息，在第i个UWB标签设备Tag-i对应的第i个测距循环中，在自身对应的发送时隙和/或接收时隙向所述Tag-i发送和/或接收对应的UWB消息；
根据所述UWB消息交互，计算自身针对所述Tag-i的距离信息；
接收由从基站各自通过BLE连接发送的针对Tag-i的测距信息；
在Tag-i对应的第i个测距循环中的最后一个时隙，将自身针对Tag-i的测距信息以及所述每个从基站针对Tag-i的测距信息发送至后台服务器，以完成对所述Tag-i的定位。
第二方面，本发明实施例提供了一种基于UWB的多基站多标签的定位调度方法，所述方法应用于从基站，所述方法包括：
通过与主基站之间建立的BLE连接，接收系统配置参数并与所述主基站时序同步；
与自身绑定的UWB标签设备建立BLE连接，并将与自身建立BLE连接的UWB标签设备信息发送至所述主基站；
接收主基站发送的用于UWB测距过程的调度时序信息；
基于所述调度时序信息，在第i个UWB标签设备（Tag-i）对应的第i个测距循环中，在自身对应的发送时隙和/或接收时隙向所述Tag-i发送和/或接收对应的UWB消息；
根据所述UWB消息交互，计算自身针对所述Tag-i的距离信息并将自身针对所述Tag-i的距离信息发送至所述主基站。
第三方面，本发明实施例提供了一种主基站装置，所述主基站装置包括：第一BLE连接部分、第一UWB交互部分、第一计算部分以及发送部分；其中，
所述第一BLE连接部分，经配置为结合由后台服务器下发的系统配置参数，根据通过蓝牙低功耗BLE连接所获取到的自身建立BLE连接的超宽带UWB标签设备以及每个从基站各自建立BLE连接的UWB标签设备信息生成UWB测距过程的调度时序信息；
所述第一UWB交互部分，经配置为基于所述调度时序信息，在第i个UWB标签设备Tag-i对应的第i个测距循环中，在自身对应的发送时隙和/或接收时隙向所述Tag-i发送和/或接收对应的UWB消息；
所述计算部分，经配置为根据所述UWB消息交互，计算自身针对所述Tag-i的距离信息；
所述第一BLE连接部分，还经配置为接收由从基站各自通过BLE连接发送的针对Tag-i的测距信息；
所述发送部分，经配置为在Tag-i对应的第i个测距循环中的最后一个时隙，将自身针对Tag-i的测距信息以及所述每个从基站针对Tag-i的测距信息发送至后台服务器，以完成对所述Tag-i的定位。
第四方面，本发明实施例提供了一种从基站装置，其特征在于，所述从基站装置包括：第二BLE连接部分、第二UWB交互部分、第二计算部分；其中，
所述第二BLE连接部分，经配置为通过与主基站之间建立的BLE连接，接收系统配置参数并与所述主基站时序同步；以及，
与自身绑定的UWB标签设备建立BLE连接，并将与自身建立BLE连接的UWB标签设备信息发送至所述主基站；以及，
接收主基站发送的用于UWB测距过程的调度时序信息；
所述第二UWB交互部分，经配置为基于所述调度时序信息，在第i个UWB标签设备（Tag-i）对应的第i个测距循环中，在自身对应的发送时隙和/或接收时隙向所述Tag-i发送和/或接收对应的UWB消息；
所述第二计算部分，经配置为根据所述UWB消息交互，计算自身针对所述Tag-i的距离信息；
所述第二BLE连接部分，经配置为将自身针对所述Tag-i的距离信息发送至所述主基站。
第五方面，本发明实施例提供了一种网络节点设备，所述网络节点设备包括：无线通信电路、存储器和处理器；各个组件通过总线系统耦合在一起；其中，
所述无线通信电路包括：用于使所述网络节点设备能够执行UWB通信和/或用于测距通信的UWB通信部件以及用于使所述网络节点设备能够执行BLE通信的BLE通信部件；
所述存储器，用于存储能够在所述处理器上运行的计算机程序；
所述处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行第一方面或者第二方面所述基于UWB的多基站多标签的定位调度方法的步骤。
第六方面，本发明实施例提供了一种基于UWB的多基站多标签的定位系统，所述系统包括：主基站，一个或多个从基站以及一个或多个UWB标签设备；所述主基站的近程范围覆盖了所有从基站近程范围的并集的范围；其中，
所述主基站，经配置为执行第一方面所述基于UWB的多基站多标签的定位调度方法的步骤；
所述从基站，经配置为执行第二方面所述基于UWB的多基站多标签的定位调度方法的步骤。
第七方面，本发明实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有基于UWB的多基站多标签的定位调度程序，所述基于UWB的多基站多标签的定位调度程序被至少一个处理器执行时实现第一方面或者第二方面所述基于UWB的多基站多标签的定位调度方法的步骤。
本发明实施例提供了一种基于UWB的多基站多标签的定位调度方法、装置、系统及介质；通过BLE技术完成了系统内UWB标签设备的信息获取并生成了调度时序；并且在UWB测距过程中，每个测距循环均对应一个UWB标签设备完成与所有基站之间的测距，并通过主基站将所有测距信息在最后一个时隙发送至后台服务器，从而使得在每个测距循环均能够完成对一个UWB标签设备定位，提高了时间利用率以及测距效率；而且还提升了UWB标签设备的定位信息的更新速度，满足了定位的及时性需求。
附图说明
图1为能够实现本发明实施例技术方案的无线通信系统组成示意图。
图2为本发明实施例提供的一种网络节点设备硬件结构示意图。
图3为本发明实施例提供的一种基于UWB的多基站多标签的定位调度方法流程示意图。
图4为本发明实施例提供的BLE周期的信号交互流程示意图。
图5为本发明实施例提供的针对第i个UWB标签设备的测距流程示意图。
图6为本发明实施例提供的测距循环的调度时序模型。
图7为本发明实施例提供的另一种基于UWB的多基站多标签的定位调度方法流程示意图。
图8为本发明实施例提供的一种主基站装置的组成示意图。
图9为本发明实施例提供的一种从基站装置的组成示意图。
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。
参见图1，其示出了能够适用于本发明实施例所阐述技术方案的示例性（和简化的）能够进行测距定位的无线通信系统100。需注意，图1所示出的系统是可能的系统的仅一个示例，并且可根据需要在各种系统中的任一系统中实现本公开的实施方案。
如图1所示，无线通信系统100包括：用于进行数据处理及计算的后台服务器10，与所述后台服务器10进行数据传输且驻定的主基站11，一个或多个（M个为例）处于主基站11近程范围（如图1中实线椭圆圈所示）且驻定的从基站以及一个或多个处于主基站11近程范围且能够移动的UWB标签设备（Tag）；在图1中，以M=2为例，从基站分别可以被标识为从基站21以及从基站22。在一些非限定示例中，UWB标签设备（Tag）各自依据其所处的位置，同样处于从基站的近程范围，如图1中虚线框所示，Tag32-1、Tag32-2、Tag32-3以及Tag32-4处于从基站21的近程范围；Tag33-1、Tag33-2、Tag33-3以及Tag33-4处于从基站22的近程范围；Tag31-1与Tag31-2处于主基站11的近程范围。可以理解地，如图1中实线椭圆圈所示出的主基站11的近程范围覆盖了所有虚线椭圆圈所示出的从基站12-1、12-2、……、12-M近程范围的并集的范围，从而在一些示例中，系统100内的主基站11与从基站21、22之间，主基站11与Tag31-1、Tag31-2、Tag32-1、Tag32-2、Tag32-3、Tag32-4、Tag33-1、Tag33-2、Tag33-3以及Tag33-4之间，各从基站与各自近程范围内的UWB标签设备之间均可以使用各种无线通信技术中的任何一种进行无线通信，可能包括超宽带（UWB）通信技术（例如，符合IEEE802.15.4z）、Wi-Fi（例如，IEEE 802 .11）和/或基于WPAN或WLAN无线通信的其他技术进行通信。此外，基站与标签设备之间还能够依据附加的通信协议进行通信，比如蓝牙（BT）或者蓝牙低功耗（BLE）等，需要说明的是，以BLE为例，由于其功耗无法支持UWB通信技术的覆盖范围，那么，在图1所示的系统100中，主基站11能够与从基站21、22以及Tag31-1、Tag31-2之间通过BLE技术进行附加通信；从基站21能够与Tag32-1、Tag32-2、Tag32-3以及Tag32-4之间通过BLE技术进行附加通信；从基站22能够与Tag33-1、Tag33-2、Tag33-3以及Tag33-4之间通过BLE技术进行附加通信。
作为解说性示例而非限定的，图1中所示出的UWB标签设备（Tag）31-1、31-2、32-1、32-2、32-3、32-4、33-1、33-2、33-3以及33-4具体可以是打印机、个人数字助理（PDA，Personal Digital Assistant）、照相机、扬声器系统或无线网络，除此之外，UWB标签设备（Tag）31-1、31-2、32-1、32-2、32-3、32-4、33-1、33-2、33-3以及33-4的其他非限定性示例还包括移动设备、蜂窝（蜂窝小区）电话、智能电话、会话发起协议（SIP，Session InitiationProtocol）电话、膝上型设备、个人计算机（PC，Personal Computer）、笔记本、上网本、智能本、平板设备、以及广泛多样的嵌入式系统，例如，对应于“物联网”（IoT）。附加地，UWB标签设备可以是汽车或其他运输车辆、遥感器或致动器、机器人或机器人设备、卫星无线电、全球定位系统（GPS，Global Positioning System）设备、对象跟踪设备、无人机、多轴飞行器、四轴飞行器、遥控设备、消费者和/或可穿戴设备（诸如眼镜）、可穿戴相机、虚拟现实设备、智能手表、健康或健身跟踪器、数字音频播放器（例如，MP3播放器）、相机、游戏控制台等。附加地，UWB标签设备还可以是数字家用或智能家用设备，诸如家用音频、视频和/或多媒体设备、电器、自动售货机、智能照明设备、家用安全系统、智能仪表等。附加地，UWB标签设备也可以是智能能源设备，安全设备，太阳能电池板或太阳能电池阵，控制电力、照明、水等的市政基础设施设备（例如，智能电网）；工业自动化和企业设备；物流控制器；农业装备；军事防御装备、车辆、飞机、船和武器等。
针对图1所示出的无线通信系统100，在一些示例中，主基站11、从基站21、22以及UWB标签设备（Tag）31-1、31-2、32-1、32-2、32-3、32-4、33-1、33-2、33-3以及33-4也可以统称为无线通信系统100内的网络节点设备。对于这些网络节点设备中的任一个。在一些示例中，图2示出了能够实现网络节点设备200的组成示例，该网络节点设备200至少可以包括：处理器210、存储器220、无线通信电路230以及电源240；各组件之间可以通过各种适当类型的总线，比如电源总线、控制总线和状态信号总线等相连接。电源240为网络节点设备200内的各组件提供电能。
在一些示例中，处理器210可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array， 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发明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。结合本发明实施例所公开的内容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。软件模块可以位于存储器220中。
在一些示例中，存储器220可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可编程只读存储器 (Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(ErasablePROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器 (Dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data RateSDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambus RAM，DRRAM)。本文描述的系统和方法的存储器220旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
在一些示例中，无线通信电路230可以包括能够适用多种无线通信标准或者无线电接入技术（RAT）进行无线通信的通信部件，比如图2中示出的UWB通信部件231以及BLE通信部件232；其中，UWB通信部件231用于使网络节点设备200能够例如根据802.15.4协议来执行UWB通信和/或用于测距通信。BLE通信部件232用于使网络节点设备200能够执行BLE通信。当然，在另一些示例中，无线通信电路230还可以包括能够根据除UWB以及BLE以外的其他通信协议进行无线通信的通信部件，本发明实施例不再赘述。
结合图1以及图2，本发明实施例提供了一种基于UWB的多基站多标签的定位调度方案，期望能够通过调度，使得每个UWB标签设备（Tag）在一个测距循环Ranging Round内完成与定位所需的所有基站之间的测距过程。基于此，参见图3，其示出了一种基于UWB的多基站多标签的定位调度方法流程，该方法可以应用于主基站11，该方法包括：
S301：结合由后台服务器下发的系统配置参数，根据通过BLE连接所获取到的自身建立BLE连接的UWB标签设备以及每个从基站各自建立BLE连接的UWB标签设备信息生成UWB测距过程的调度时序信息；
S302：基于所述调度时序信息，在第i个UWB标签设备（Tag-i）对应的第i个测距循环中，在自身对应的发送时隙和/或接收时隙向所述Tag-i发送和/或接收对应的UWB消息；
S303：根据所述UWB消息交互，计算自身针对所述Tag-i的距离信息；
S304：接收由从基站各自通过BLE连接发送的针对Tag-i的测距信息；
S305：在Tag-i对应的第i个测距循环中的最后一个时隙，将自身针对Tag-i的测距信息以及所述每个从基站针对Tag-i的测距信息发送至后台服务器，以完成对所述Tag-i的定位。
基于上述方案，通过BLE技术完成了系统内UWB标签设备的信息获取并生成了调度时序；并且在UWB测距过程中，每个测距循环均对应一个UWB标签设备完成与所有基站之间的测距，并通过主基站将所有测距信息在最后一个时隙发送至后台服务器，从而使得在每个测距循环均能够完成对一个UWB标签设备定位，提高了时间利用率以及测距效率；而且还提升了UWB标签设备的定位信息的更新速度，满足了定位的及时性需求。
需要说明的是，本发明实施例的技术方案的基本思路是将整个定位方案的处理周期划分为两个过程，首先是BLE调度周期，其次是UWB调度周期；在BLE调度周期内，完成主基站与从基站之间，主、从基站与UWB标签设备之间的BLE配对绑定以及参数交互工作；而在UWB调度周期内根据配置好的阐述完成所有基站与多个UWB标签设备之间的UWB测距过程，并将测距结果上报至服务器进行定位。可以理解地，目前对于BLE连接，能够做到一个BLE设备支持多个master和多个slave连接，基于此特性，本发明实施例将基站和UWB标签设备进行绑定，这样，在BLE调度周期内，固定基站只会与其有绑定关系的UWB标签设备进行配对连接，这样可以大大减少BLE的调度复杂度。此外，当UWB调度周期结束后，又将开始新的处理周期，即又一次BLE调度周期以扫描获知UWB标签设备是否有增减，并根据增减更新参数进入UWB调度周期，并以此循环。对于图3中所示的技术方案，其可表示为一个完整的定位方案的处理周期，其中，步骤S301所述的内容处于前述BLE调度周期；S302至S306处于UWB调度周期，即UWB测距过程。
针对图3所示的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述结合由后台服务器下发的系统配置参数，根据通过BLE连接所获取到的自身建立BLE连接的UWB标签设备以及每个从基站各自建立BLE连接的UWB标签设备信息生成UWB测距过程的调度时序信息，包括：
系统上电后，建立与所述每个从基站之间的第一BLE连接链路；
通过所述第一BLE连接链路将系统配置参数发送至所述每个从基站；
通过所述第一BLE连接链路向每个从基站发送同步消息，以完成从基站与主机站之间的时序同步；
在BLE调度周期中与自身对应的测距循环内建立与所述主基站绑定的每个UWB标签设备之间的第二BLE连接链路，并通过所述第二BLE连接链路向与所述主基站绑定的每个UWB标签设备发送系统配置参数；
通过所述第一BLE连接链路接收每个从基站所发送的各自建立第二BLE连接链路的UWB标签设备信息；
结合所述系统配置参数，根据与自身建立第二BLE连接链路的UWB标签设备以及每个从基站各自建立有第二BLE连接链路的UWB标签设备生成UWB测距过程的调度时序。
对于上述实现方式，以图1所示的系统100为例，结合图4所示出的BLE周期的信号交互流程示意图，具体来说，当整个系统上电时，从基站21、22对于主基站11默认配置为从设备slave，此时，S401：从基站21、22均开始定期发送BLE广播消息；对于主基站11来说，由于其与后台服务器10相连接，因此被默认配置为主设备master，那么主基站11就开始扫描BLE广播消息，并且在扫描到从基站21、22的BLE广播消息之后，分别如S402以及S403所示，分别向从基站21、22发送BLE连接请求，并在接收到反馈的应答消息后，分别于从基站21、22建立第一BLE连接链路。
随后，后台服务器10通过自身运行的应用程序向主基站11发送系统配置参数，主基站11在接收到系统配置参数后，如S404所示，通过第一BLE连接链路分别向从基站21、22发送系统配置参数，而从基站21、22在接收到系统配置参数后，将在本地进行保存并形成本地配置。
接着，如S405所示，主基站11通过第一BLE连接链路分别向从基站21、22发送同步消息，以使得从基站21、22在收到同步消息后完成与主基站11之间的时序同步。
需要说明的是，上述S401至S405所示均为系统100上电后的初始化过程，如虚线框所示，那么在系统100下线之前，上述初始化过程不再重复执行；在上述初始化过程执行完毕之后，将会按照上述初始化过程获得的系统配置参数进入虚线框所示的BLE调度周期。
对于BLE调度周期来说，可以借用UWB测距所采用的调度时域模型结构，在本发明实施例中，BLE调度周期的时长为一个测距块（Ranging Block）的时长，每个基站，包括主基站11以及从基站21、22均可以按照公式No round =No anchor %M获知在BLE调度周期的RangingBlock内，各自对应的与自身绑定的UWB标签设备建立第二BLE连接链路的测距循环（Ranging Round）；其中，No anchor 表示基站的标识；No round 表示基站对应的测距循环（RangingRound）序号，M表示系统中所包括的主基站与从基站的数目；需要说明的是，若基站在一个Ranging Round内若没有完成所有与其绑定Tag之间建立BLE连接，则在该BLE调度周期中的下一个对应自身的Ranging Round继续以下扫描及建立BLE连接的过程，直到该BLE调度周期结束。
继续结合图1所示的系统100。对于主基站11来说，在主基站11对应的RangingRound内，如S406所示，按照设定顺序，比如标识序号顺序，依次扫描与其绑定的Tag31-1、31-2的BLE广播消息，可以理解地，在系统上电后，所有的UWB标签设备同样被默认配置为slave，并定时发送BLE广播消息；当扫描到Tag31-1、31-2的BLE广播消息之后，顺序且分别与Tag31-1、31-2之间完成发送BLE连接请求以及在接收到反馈的应答消息后建立第二BLE连接链路的过程；随后，主基站11通过第二BLE连接链路分别向Tag31-1、31-2发送同步信息，以使得Tag31-1、31-2在接收到同步信息后完成与主基站11之间的同步；最后，主基站11通过第二BLE连接链路分别向Tag31-1、31-2发送系统配置参数，使得Tag31-1、31-2在接收到系统配置参数后，将保存为本地配置。
对于从基站21来说，在此期间内，从基站21相对于UWB标签设备来说，数据master设备，后续从基站22也一样，在此期间内也属于master设备，不再水珠。在从基站21对应的Ranging Round内，如S407所示，按照设定顺序，比如标识序号顺序，依次扫描与其绑定的Tag32-1、Tag32-2、Tag32-3以及Tag32-4的BLE广播消息；当扫描到Tag32-1、Tag32-2、Tag32-3以及Tag32-4的BLE广播消息之后，顺序且分别与Tag32-1、Tag32-2、Tag32-3以及Tag32-4之间完成发送BLE连接请求以及在接收到反馈的应答消息后建立第二BLE连接链路的过程；随后，从基站21通过第二BLE连接链路分别向Tag32-1、Tag32-2、Tag32-3以及Tag32-4发送同步信息，以使得Tag32-1、Tag32-2、Tag32-3以及Tag32-4在接收到同步信息后完成与从基站21之间的同步；最后，从基站21通过第二BLE连接链路分别向Tag32-1、Tag32-2、Tag32-3以及Tag32-4发送系统配置参数，使得Tag32-1、Tag32-2、Tag32-3以及Tag32-4在接收到系统配置参数后，将保存为本地配置。与前述S405所示的主基站11与UWB标签设备进行BLE连接过程不同的是，从基站21在BLE调度周期结束时，将会通过与主基站之间的第一BLE连接链路发送已建立第二BLE连接链路的UWB标签设备信息。
对于从基站22来说，在从基站22对应的Ranging Round内，如S408所示，按照设定顺序，比如标识序号顺序，依次扫描与其绑定的Tag33-1、Tag33-2、Tag33-3以及Tag33-4的BLE广播消息；当扫描到Tag33-1、Tag33-2、Tag33-3以及Tag33-4的BLE广播消息之后，顺序且分别与Tag33-1、Tag33-2、Tag33-3以及Tag33-4之间完成发送BLE连接请求以及在接收到反馈的应答消息后建立第二BLE连接链路的过程；随后，从基站22通过第二BLE连接链路分别向Tag33-1、Tag33-2、Tag33-3以及Tag33-4发送同步信息，以使得Tag33-1、Tag33-2、Tag33-3以及Tag33-4在接收到同步信息后完成与从基站21之间的同步；最后，从基站22通过第二BLE连接链路分别向Tag33-1、Tag33-2、Tag33-3以及Tag33-4发送系统配置参数，使得Tag33-1、Tag33-2、Tag33-3以及Tag33-4在接收到系统配置参数后，将保存为本地配置。与前述S406所示的从基站21与UWB标签设备进行BLE连接过程相同，从基站22在BLE调度周期结束时，也将会通过与主基站11之间的第一BLE连接链路发送已建立第二BLE连接链路的UWB标签设备信息。
主基站11在接收到从基站21、22发送的已建立有第二BLE连接链路的UWB标签设备之后，与自身建立第二BLE连接链路的UWB标签设备一起结合所述系统配置参数生成UWB测距过程的调度时序。
对于上述调度时序，在一些示例中，调度时序模型包括多个测距块，也就是说，在一个UWB调度周期内或者一次UWB测距过程中，将会对每个UWB标签设备完成与测距块个数相同的定位次数。对于每个测距块来说，其包括了与UWB标签设备数目相同的测距循环，也就是说，每个测距循环均对应一个UWB标签设备，且在每个测距循环内，完成对应UWB标签设备的定位过程。如图5所示，在一个Ranging Block的首个Ranging Round内的第一个时隙Slot0，优选被调度用于主基站11发送RCM广播消息；从而使得各从基站以及所有Tag接收RCM消息并更新调度时序表。可以理解地，在具体实施过程中，主基站11也可以在每个Ranging Round内的第一个时隙Slot0发送RCM广播消息，使得各从基站以及所有Tag接收RCM消息并更新当前测距循环的调度时序。
接下来，以双边双向测距（DS-TWR，Double SidedTwo-Way Ranging）测距法为例，设定UWB标签设备为发起者Initiator，基站为响应者Responder，针对第i个UWB标签设备（Tag-i）的测距流程如图5所示，在具体实施过程中，Tag-i可以是图1中的Tag31-1、31-2、32-1、32-2、32-3、32-4、33-1、33-2、33-3以及33-4的任一个，在其对应的第i个测距循环（Ranging Round，Round-i）内，一共包括10 个Slot，并且标记如图6所示。结合图5以及图6，测距流程具体包括：
在slot1，Tag-i通过广播发送RIM消息，并记录发送时间戳；主基站11以及从基站21、22均接收Tag-i的RIM消息，并分别记录接收时间戳；
在slot2，主基站11向Tag-i发送RRM消息（RRM1），记录发送时间戳并计算其Treply1；Tag-i接收RRM1消息之后，记录RRM1消息的接收时间戳并计算其Tround1；
在slot3，从基站21发送RRM消息（RRM2），记录发送时间戳并计算其Treply1，Tag-i接收RRM2消息之后，记录RRM2消息的接收时间戳并计算其Tround1；
在slot4，从基站22发送RRM消息（RRM3），记录发送时间戳并计算其Treply1；Tag-i接收RRM3消息，记录RRM3消息的接收时间戳并计算其Tround1；
在slot5，Tag-i通过广播的方式发送FRM消息，记录发送时间戳，并分别计算主基站11以及从基站21、22的Treply2；主基站11以及从基站21、22接收Tag-i的FRM消息，记录接收时间戳，并分别计算各自的Tround2；
在slot6，Tag-i发送MRM消息，将主基站11以及从基站21、22的Tround1和Treply2按顺序承载于MRM消息中，以广播的形式发送出去，主基站11以及从基站21、22收到MRM消息后，解析消息内容，获取属于自身的Tround1和Treply2，并分别计算出自身与Tag-i之间的距离值，也就是说，在slot6，就已经完成了三个基站与Tag-i之间的UWB消息交互，从而得到各基站与Tag-i之间的距离；
在slot7，从基站21将其计算出的距离值通过BLE连接发送给主基站11；
在slot8，从基站22将其计算出的距离值通过BLE连接发送给主基站11；
在Slot9，主基站11将三个距离值发送给后台服务器10，后台服务器10通过上述三个基站的固定位置以及对应的三个距离值就能够计算出Tag-i的位置信息并在后台服务器10所连接的显示系统上更新。
需要说明的是，本发明实施例的技术方案是以三个基站和10个Tag的情形为例进行方案阐述，在具体实施过程中，可按前述技术方案进行灵活扩展，也就是说，当基站数和Tag数发生变化时，在系统初始化阶段完成绑定关系时需要根据基站BLE连接的能力按上述技术方案的思路重新设计，在BLE周期和UWB周期处理时根据实际的基站数和Tag数分配调度时序。
基于前述技术方案相同的发明构思，参见图7，其示出了本发明实施例提供的一种基于UWB的多基站多标签的定位调度方法流程，该方法可以应用于从基站21或22，该方法包括：
S701：通过与主基站之间建立的BLE连接，接收系统配置参数并与所述主基站时序同步；
S702：与自身绑定的UWB标签设备建立BLE连接，并将与自身建立BLE连接的UWB标签设备信息发送至所述主基站；
S703：接收主基站发送的用于UWB测距过程的调度时序信息；
S704：基于所述调度时序信息，在第i个UWB标签设备（Tag-i）对应的第i个测距循环中，在自身对应的发送时隙和/或接收时隙向所述Tag-i发送和/或接收对应的UWB消息；
S705：根据所述UWB消息交互，计算自身针对所述Tag-i的距离信息并将自身针对所述Tag-i的距离信息发送至所述主基站。
对于图7所示的技术方案，在一些示例中，所述建立与主基站之间的BLE连接，包括：
系统上电后，发送BLE广播消息；
接收所述主基站基于所述BLE广播消息发送的BLE连接请求；
针对所述BLE连接请求建立与所述主基站之间的第一BLE连接链路。
对于图7所示的技术方案，在一些示例中，所述与自身绑定的UWB标签设备建立BLE连接，包括：
在BLE调度周期中与自身对应的测距循环内建立与所述从基站绑定的每个UWB标签设备之间的第二BLE连接链路，并通过所述第二BLE连接链路向与所述从基站绑定的UWB标签设备发送同步消息以及系统配置参数。
对于上述图7所示的技术方案及其示例，其未详细描述的细节内容，均可以参见前述图3至图6所示的技术方案的描述。本发明实施例对此不做赘述。
基于前述技术方案相同的发明构思，参见图8，其示出了本发明实施例提供的一种主基站装置80，所述主基站装置80包括：第一BLE连接部分801、第一UWB交互部分802、第一计算部分803以及发送部分804；其中，
所述第一BLE连接部分801，经配置为结合由后台服务器下发的系统配置参数，根据通过蓝牙低功耗BLE连接所获取到的自身建立BLE连接的超宽带UWB标签设备以及每个从基站各自建立BLE连接的UWB标签设备信息生成UWB测距过程的调度时序信息；
所述第一UWB交互部分802，经配置为基于所述调度时序信息，在第i个UWB标签设备Tag-i对应的第i个测距循环中，在自身对应的发送时隙和/或接收时隙向所述Tag-i发送和/或接收对应的UWB消息；
所述计算部分803，经配置为根据所述UWB消息交互，计算自身针对所述Tag-i的距离信息；
所述第一BLE连接部分801，还经配置为接收由从基站各自通过BLE连接发送的针对Tag-i的测距信息；
所述发送部分804，经配置为在Tag-i对应的第i个测距循环中的最后一个时隙，将自身针对Tag-i的测距信息以及所述每个从基站针对Tag-i的测距信息发送至后台服务器，以完成对所述Tag-i的定位。
基于前述技术方案相同的发明构思，参见图9，其示出了本发明实施例提供的一种从基站装置90，所述从基站装置90包括：第二BLE连接部分901、第二UWB交互部分902、第二计算部分903；其中，
所述第二BLE连接部分901，经配置为通过与主基站之间建立的BLE连接，接收系统配置参数并与所述主基站时序同步；以及，
与自身绑定的UWB标签设备建立BLE连接，并将与自身建立BLE连接的UWB标签设备信息发送至所述主基站；以及，
接收主基站发送的用于UWB测距过程的调度时序信息；
所述第二UWB交互部分902，经配置为基于所述调度时序信息，在第i个UWB标签设备（Tag-i）对应的第i个测距循环中，在自身对应的发送时隙和/或接收时隙向所述Tag-i发送和/或接收对应的UWB消息；
所述第二计算部分903，经配置为根据所述UWB消息交互，计算自身针对所述Tag-i的距离信息；
所述第二BLE连接部分901，经配置为将自身针对所述Tag-i的距离信息发送至所述主基站。
可以理解地，在本实施例中，“部分”可以是部分电路、部分处理器、部分程序或软件等等，当然也可以是单元，还可以是模块也可以是非模块化的。
另外，在本实施例中的各组成部分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。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并非作为独立的产品进行销售或使用时，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，本实施例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全部或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）或processor（处理器）执行本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。
因此，本实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有基于UWB的多基站多标签的定位调度程序，所述基于UWB的多基站多标签的定位调度程序被至少一个处理器执行时实现上述技术方案中所述基于UWB的多基站多标签的定位调度方法的步骤。
可以理解地，上述主基站装置80以及从基站装置90的示例性技术方案，与前述基于UWB的多基站多标签的定位调度方法的技术方案属于同一构思，因此，上述对于主基站装置80以及从基站装置90的技术方案未详细描述的细节内容，均可以参见前述基于UWB的多基站多标签的定位调度方法的技术方案的描述。本发明实施例对此不做赘述。
需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种基于UWB的多基站多标签的定位调度方法，其特征在于，所述方法应用于主基站，所述方法包括：
结合由后台服务器下发的系统配置参数，根据通过蓝牙低功耗BLE连接所获取到的自身建立BLE连接的超宽带UWB标签设备以及每个从基站各自建立BLE连接的UWB标签设备信息生成UWB测距过程的调度时序信息；其中，所述调度时序信息使得每个UWB标签设备在对应的一个测距循环Ranging Round内完成与定位所需的所有基站之间的测距过程；
基于所述调度时序信息，在第i个UWB标签设备Tag-i对应的第i个测距循环中，在自身对应的发送时隙和/或接收时隙向所述Tag-i发送和/或接收对应的UWB消息；
根据所述UWB消息交互，计算自身针对所述Tag-i的测距信息；
接收由从基站各自通过BLE连接发送的针对Tag-i的测距信息；
在Tag-i对应的第i个测距循环中的最后一个时隙，将自身针对Tag-i的测距信息以及所述每个从基站针对Tag-i的测距信息发送至后台服务器，以完成对所述Tag-i的定位。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述结合由后台服务器下发的系统配置参数，根据通过BLE连接所获取到的自身建立BLE连接的UWB标签设备以及每个从基站各自建立BLE连接的UWB标签设备信息生成UWB测距过程的调度时序信息，包括：
系统上电后，建立与所述每个从基站之间的第一BLE连接链路；
通过所述第一BLE连接链路将系统配置参数发送至所述每个从基站；
通过所述第一BLE连接链路向每个从基站发送同步消息，以完成从基站与主机站之间的时序同步；
在BLE调度周期中与自身对应的测距循环内建立与所述主基站绑定的每个UWB标签设备之间的第二BLE连接链路，并通过所述第二BLE连接链路向与所述主基站绑定的每个UWB标签设备发送系统配置参数；
通过所述第一BLE连接链路接收每个从基站所发送的各自建立第二BLE连接链路的UWB标签设备信息；
结合所述系统配置参数，根据与自身建立第二BLE连接链路的UWB标签设备以及每个从基站各自建立有第二BLE连接链路的UWB标签设备生成UWB测距过程的调度时序。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调度时序包括多个测距块，测距块个数表示一个UWB调度周期内对每个UWB标签设备完成的定位次数；每个测距块包括与系统内UWB标签设备数目相同的测距循环，每个测距循环均对应一个UWB标签设备，且在每个测距循环内，完成对应UWB标签设备的定位过程。
4.一种基于UWB的多基站多标签的定位调度方法，其特征在于，所述方法应用于从基站，所述方法包括：
通过与主基站之间建立的BLE连接，接收系统配置参数并与所述主基站时序同步；
与自身绑定的UWB标签设备建立BLE连接，并将与自身建立BLE连接的UWB标签设备信息发送至所述主基站；
接收主基站发送的用于UWB测距过程的调度时序信息；其中，所述调度时序信息使得每个UWB标签设备在对应的一个测距循环Ranging Round内完成与定位所需的所有基站之间的测距过程；
基于所述调度时序信息，在第i个UWB标签设备Tag-i对应的第i个测距循环中，在自身对应的发送时隙和/或接收时隙向所述Tag-i发送和/或接收对应的UWB消息；
根据所述UWB消息交互，计算自身针对所述Tag-i的测距信息并将自身针对所述Tag-i的测距信息发送至所述主基站，以使得在Tag-i对应的第i个测距循环中的最后一个时隙，通过所述主基站将所述主基站以及每个从基站针对Tag-i的测距信息发送至后台服务器。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述建立与主基站之间的BLE连接，包括：
系统上电后，发送BLE广播消息；
接收所述主基站基于所述BLE广播消息发送的BLE连接请求；
针对所述BLE连接请求建立与所述主基站之间的第一BLE连接链路。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述与自身绑定的UWB标签设备建立BLE连接，包括：
在BLE调度周期中与自身对应的测距循环内建立与所述从基站绑定的每个UWB标签设备之间的第二BLE连接链路，并通过所述第二BLE连接链路向与所述从基站绑定的UWB标签设备发送同步消息以及系统配置参数。
7.一种主基站装置，其特征在于，所述主基站装置包括：第一BLE连接部分、第一UWB交互部分、第一计算部分以及发送部分；其中，
所述第一BLE连接部分，经配置为结合由后台服务器下发的系统配置参数，根据通过蓝牙低功耗BLE连接所获取到的自身建立BLE连接的超宽带UWB标签设备以及每个从基站各自建立BLE连接的UWB标签设备信息生成UWB测距过程的调度时序信息；其中，所述调度时序信息使得每个UWB标签设备在对应的一个测距循环Ranging Round内完成与定位所需的所有基站之间的测距过程；
所述第一UWB交互部分，经配置为基于所述调度时序信息，在第i个UWB标签设备Tag-i对应的第i个测距循环中，在自身对应的发送时隙和/或接收时隙向所述Tag-i发送和/或接收对应的UWB消息；
所述计算部分，经配置为根据所述UWB消息交互，计算自身针对所述Tag-i的测距信息；
所述第一BLE连接部分，还经配置为接收由从基站各自通过BLE连接发送的针对Tag-i的测距信息；
所述发送部分，经配置为在Tag-i对应的第i个测距循环中的最后一个时隙，将自身针对Tag-i的测距信息以及所述每个从基站针对Tag-i的测距信息发送至后台服务器，以完成对所述Tag-i的定位。
8.一种从基站装置，其特征在于，所述从基站装置包括：第二BLE连接部分、第二UWB交互部分、第二计算部分；其中，
所述第二BLE连接部分，经配置为通过与主基站之间建立的BLE连接，接收系统配置参数并与所述主基站时序同步；以及，
与自身绑定的UWB标签设备建立BLE连接，并将与自身建立BLE连接的UWB标签设备信息发送至所述主基站；以及，
接收主基站发送的用于UWB测距过程的调度时序信息；其中，所述调度时序信息使得每个UWB标签设备在对应的一个测距循环Ranging Round内完成与定位所需的所有基站之间的测距过程；
所述第二UWB交互部分，经配置为基于所述调度时序信息，在第i个UWB标签设备Tag-i对应的第i个测距循环中，在自身对应的发送时隙和/或接收时隙向所述Tag-i发送和/或接收对应的UWB消息；
所述第二计算部分，经配置为根据所述UWB消息交互，计算自身针对所述Tag-i的测距信息；
所述第二BLE连接部分，经配置为将自身针对所述Tag-i的测距信息发送至所述主基站，以使得在Tag-i对应的第i个测距循环中的最后一个时隙，通过所述主基站将所述主基站以及每个从基站针对Tag-i的测距信息发送至后台服务器。
9.一种网络节点设备，其特征在于，所述网络节点设备包括：无线通信电路、存储器和处理器；各个组件通过总线系统耦合在一起；其中，
所述无线通信电路包括：用于使所述网络节点设备能够执行UWB通信和/或用于测距通信的UWB通信部件以及用于使所述网络节点设备能够执行BLE通信的BLE通信部件；
所述存储器，用于存储能够在所述处理器上运行的计算机程序；
所述处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行权利要求1至3任一项或者权利要求4至6任一项所述基于UWB的多基站多标签的定位调度方法的步骤。
10.一种基于UWB的多基站多标签的定位系统，其特征在于，所述系统包括：主基站，一个或多个从基站以及一个或多个UWB标签设备；所述主基站的近程范围覆盖了所有从基站近程范围的并集的范围；其中，
所述主基站，经配置为执行权利要求1至3任一项所述基于UWB的多基站多标签的定位调度方法的步骤；
所述从基站，经配置为执行权利要求4至6任一项所述基于UWB的多基站多标签的定位调度方法的步骤。
11.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有基于UWB的多基站多标签的定位调度程序，所述基于UWB的多基站多标签的定位调度程序被至少一个处理器执行时实现权利要求1至3任一项或者权利要求4至6任一项所述基于UWB的多基站多标签的定位调度方法的步骤。
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