一种基于固定周转时延的超宽带无线测距方法

摘要

本发明涉及无线通信技术，特别涉及超宽带无线通信技术，具体是一种基于固定周转时延的超宽带无线测距方法。主要原理是：测距前测距请求节点A和测距应答节点B通过基于停-等协议的Hello帧交换固定周转时延；测距应答时节点B不需要每次均发送时间戳帧，只有在发现T不合适时才重新发送Hello帧以告知节点A新的固定周转时延；测距请求节点A根据固定周转时延T、发送测距请求帧的时刻和接收到测距应答帧的时刻即可推算出信号的传播时延Tt，进而乘以电磁波的传播速度得到两个节点之间的距离。本发明通过减少测距请求节点和测距应答节点之间发送的帧的数量，从而提高测距效率，可用于基于超宽带的物联网、无线传感网中。

主权项

一种基于固定周转时延的超宽带无线测距方法，其特征在于，包括以下步骤：1）在测距请求节点A中（1）等待接收节点B的Hello帧：当节点B刚进入到节点A所在的无线网络中时，节点B发送一个Hello帧，帧中标记固定周转时延T；（2）判断是否接收到Hello帧：节点A在没有收到Hello帧时，不发送测距请求帧；如果接收到Hello帧则执行步骤（3），否则执行步骤（1）继续等待；（3）发送一个Hello应答帧；（4）向目标节点发送测距请求帧；（5）判断是否超时：如果超时则执行步骤（4）重新发送测距请求帧，不超时则执行步骤（6）；（6）判断是否收到测距应答帧：如果未收到应答帧则执行步骤（5）继续等待，否则执行步骤（7）；（7）计算距离：利用公式（1）计算得到传播时延Tt，Tt再乘以信号传播速度即可得到二者之间的距离； T t = ( T a 2 - T a 1 ) - T 2 - - - ( 1 ) 其中，Ta1为节点A发送测距请求帧的时刻，当测距请求帧开始发送PHR的第一个脉冲时开始计时，生成Ta1；Ta2为节点A接收到来自于节点B的测距应答帧的时刻，当收到从B返回来的测距应答帧的PHR的第一个UWB脉冲时停止计时，生成Ta2；（8）等待下一个测距周期；（9）判断是否收到时间戳帧：如果在等待下一个测距周期内收到了一个来自于节点B的时间戳帧，则使用时间戳帧中Tb2和Tb1利用公式（2）计算得到传播时延Tt； T t = ( T a 2 - T a 1 ) - ( T b 2 - T b 1 ) 2 - - - ( 2 ) 其中，Tb1为节点B接收到测距请求帧的时刻，接收到来自于A的测距请求帧的PHR的第一个UWB脉冲时开始计时，生成Tb1；Tb2为节点B发送测距应答帧的时刻，当发送完测距应答帧的PHR的第一个UWB脉冲时停止计时；（10）判断是否收到Hello帧：如果收到一个Hello帧，此后所有的测距均使用该Hello帧中的固定周转时延T；（11）判断是否到达下次测距周期：如果到达了下次测距周期，则执行步骤（4）继续测距，否则执行步骤（8）继续等待；2）在测距应答节点B中（1）发送Hello帧：只有当节点B刚进入到节点A所在的无线网络中时，节点B才需要发送一个Hello帧，帧中标记固定周转时延T；（2）判断是否收到Hello帧应答：节点B在没有收到节点A的Hello应答帧时，需要延迟一定的时间，再次执行步骤（1）发送Hello帧，如果接收到Hello帧应答则继续执行步骤（3）；（3）判断是否收到应答帧：如果收到应答帧则接收完节点A发送过来的测距请求帧后继续执行步骤（4），否则继续执行步骤（3）；（4）延迟Tdelay时间；（5）在T时间发送到PHR的第一个脉冲；（6）判断Tdelay是否合适：如果不合适执行步骤（7），否则执行步骤（3）；（7）发送时间戳帧：通过紧急发送一个时间戳帧；（8）判断固定时延T是否需要调整：如果在Tdelay=0的情况下Tb2‑Tb1仍然大于T，则执行步骤（9），否则执行步骤（3）；（9）Hello帧：增加T的值，同时将T的值通过Hello帧发送给节点A；（10）判断是否收到Hello帧应答：如果未收到应答，则执行步骤（9）重新发送，否则执行步骤（3）等待下次测距。