基于无线自组网系统中无线信标测距的方法pdf

  本发明公开了基于无线自组网系统中无线信标测距的方法，包括以下方法步骤：步骤一：建立多组信标无线个域网节点A和节点B，对每组节点A、节点B进行对称双边双向无线布置；步骤二：将每组节点A、节点B与信标进行广播通信，并信标在信道上以第一脉冲重复频率定时发送广播帧，当节点A、节点B需要测距时在同一信道打开接收窗口来接收广播信号，信标发送完成后更改为第二脉冲重复频率，并在等待固定时间后打开窗口，等待节点A、节点B之间的请求信标测距帧。通过进行接收窗口和时间节点的设计，以区别在单位时间内是否接受到测距帧的到

  (19)国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 116626661 A (43)申请公布日 2023.08.22 (21)申请号 8.2 (22)申请日 2023.05.25 (71)申请人 深圳安谱信息技术有限公司 地址 518000 广东省深圳市南山区西丽街 道百旺研发大厦2号楼507 (72)发明人 吴子羽吴利峰 (74)专利代理机构 深圳市康弘知识产权代理有 限公司 44247 专利代理师 王金刚 (51)Int.Cl. G01S 11/02 (2010.01) H04W 4/06 (2009.01) H04W 4/02 (2018.01) H04W 4/021 (2018.01) 权利要求书2页 说明书4页 (54)发明名称 基于无线自组网系统中无线)摘要 本发明公开了基于无线自组网系统中无线 信标测距的方法，包括以下方法步骤：步骤一：建 立多组信标无线个域网节点A和节点B，对每组节 点A、节点B进行对称双边双向无线布置；步骤二： 将每组节点A、节点B与信标进行广播通信，并信 标在信道上以第一脉冲重复频率定时发送广播 帧，当节点A、节点B需要测距时在同一信道打开 接收窗口来接收广播信号，信标发送完成后更改 为第二脉冲重复频率，并在等待固定时间后打开 窗口，等待节点A、节点B之间的请求信标测距帧。 通过进行接收窗口和时间节点的设计，以区别在 A 单位时间内是否接受到测距帧的到达时间为准， 1 以此来降低测距系统的成本和复杂度，减少数据竞 6 6 6 争，提高成功率，扩大系统容量和测距时效。 2 6 6 1 1 N C CN 116626661 A 权利要求书 1/2页 1.基于无线自组网系统中无线信标测距的方法，其特征是，包括以下方法步骤： 步骤一：建立多组信标无线个域网节点A和节点B，对每组节点A、节点B进行对称双边双 向无线布置； 步骤二：将每组节点A、节点B与信标进行广播通信，并信标在信道上以第一脉冲重复频 率定时发送广播帧，当节点A、节点B需要测距时在同一信道打开接收窗口来接收广播信号， 信标发送完成后更改为第二脉冲重复频率，并在等待固定时间后打开窗口，等待节点A、节 点B之间的请求信标测距帧； 步骤三：经过接受并数据校验分配，然后记录请求信标测距帧的到达时间、地址信息， 若在单位时间内未收到测距帧的到达时间时，将该单位时间内相对应记录的测距帧地址信 息保存在失败等待队列系统中，直至分配时间结束后，将这些保存在失败等待队列中的测 距帧以重新请求的方式加入步骤二中，重新打开接收窗口来接收广播信号，信标发送完成 后更改为第三脉冲重复频率，并在等待固定时间后打开窗口，等待节点A、节点B之间的请求 信标测距帧； 步骤四：将在单位时间内收到的每组测距帧的到达时间进行计算平均值，然后再计算 该测距帧在单位时间内等待值的平均值，将每组测距帧的到达时间进行计算平均值与该测 距帧在单位时间内等待值的平均值相减，并在相减后乘以光速，最终即可得到节点A、节点B 之间的间距值。 2.依据权利要求1所述的基于无线自组网系统中无线信标测距的方法，其特征是，所 述步骤一中建立多组信标无线个域网节点A和节点B的方式是根据网络设定平均脉冲发射 频率、帧发送数据率、前导域信元重复次数、信标帧发送周期参数以及信标帧中的网络活跃 周期参数。 3.依据权利要求2所述的基于无线自组网系统中无线信标测距的方法，其特征是，所 述网络活跃周期参数的确定方法如下： 取满足该式的最小自然数作为网络活跃周期参数，上式中， 其中，前导域信元周期是节点A从节点B接收到的测距帧中前导域单个信元的持续时 间，载荷域信元周期是测距帧中载荷域部分单个信元的维持的时间，定界域是前导域与长度 域之间部分，由8个或64个前导域信元组成，长度域时间为定值。 4.根据权利要求1所述的基于无线自组网系统中无线信标测距的方法，其特征在于，所 述节点A向节点B发生请求信标测距帧的帧结构，包括：物理层数据单元包头域、物理层数据 单元长度域、物理层数据单元载荷域。 5.根据权利要求4所述的基于无线自组网系统中无线信标测距的方法，其特征在于，所 述的物理层数据单元载荷域由媒体访问控制层数据单元包头域、媒体访问控制层数据单元 载荷域、媒体访问控制层帧检测序列域组成。 2 2 CN 116626661 A 权利要求书 2/2页 6.根据权利要求1所述的基于无线自组网系统中无线信标测距的方法，其特征在于，所 述节点B向节点A发生请求信标测距帧的帧结构，包括：物理层数据单元包头域、物理层数据 单元长度域、物理层数据单元载荷域。 7.根据权利要求1所述的基于无线自组网系统中无线信标测距的方法，其特征在于，所 述的物理层数据单元载荷域由媒体访问控制层数据单元包头域、媒体访问控制层数据单元 载荷域、媒体访问控制层帧检测序列域组成。 3 3 CN 116626661 A 说明书 1/4页 基于无线自组网系统中无线信标测距的方法 技术领域 [0001] 本发明涉及无线信标测距技术领域，具体为基于无线自组网系统中无线信标测距 的方法。 背景技术 [0002] 随着近年来移动通信技术的飞速发展，越来越多的新技术不断涌现。为了满足需 求，一种与传统的蜂窝网公众通信系统不同的分布式自组网络受到了人们的关注，例如：无 线传感器网络、Ad‑hoc网络、Mesh网络等，它们的共同特点是无中心、自组织、通过多跳的方 式传输信息。由于不需要预先架设基础设施(如蜂窝网中的基站、控制中心等设备)。无线自 组网是由一组带有无线收发装置的可移动节点所组成的一个临时性多跳自治系统，它不依 赖于预设的基础设施，具有可临时组网、快速展开、无控制中心、抗毁性强等特点，在军事方 面和民事方面和民用方面都具有广阔的应用前景，是网络研究中的热点问题。 [0003] 测距是无线自组网中一项关键技术，例如在无线传感器网络中，传感器检测到的 温度、湿度、气味等信息只有和网络节点的位置信息结合。目前常见的测距方法有测量信号 的到达时间、到达时间差、接受信号强度指示和到达角度等。测距信号的载体主要有超声 波、激光、红外线] 传统的无线自组网的测距方式是根据时域相关方法，利用峰值检测器对峰值位置 估算距离，测距精度较低。为此我们重新提出一种基于无线自组网系统中无线信标测距的 方法。 发明内容 [0005] (一)解决的技术问题 [0006] 针对现有技术的不足，本发明提供了基于无线自组网系统中无线信标测距的方 法，解决了上述背景所提出的问题。 [0007] (二)技术方案 [0008] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于无线自组网系统中无线信标测 距的方法，包括以下方法步骤： [0009] 步骤一：建立多组信标无线个域网节点A和节点B，对每组节点A、节点B进行对称双 边双向无线] 步骤二：将每组节点A、节点B与信标进行广播通信，并信标在信道上以第一脉冲重 复频率定时发送广播帧，当节点A、节点B需要测距时在同一信道打开接收窗口来接收广播 信号，信标发送完成后更改为第二脉冲重复频率，并在等待固定时间后打开窗口，等待节点 A、节点B之间的请求信标测距帧； [0011] 步骤三：经过接受并数据校验分配，然后记录请求信标测距帧的到达时间、地址信 息，若在单位时间内未收到测距帧的到达时间时，将该单位时间内相对应记录的测距帧地 址信息保存在失败等待队列系统中，直至分配时间结束后，将这些保存在失败等待队列中 4 4 CN 116626661 A 说明书 2/4页 的测距帧以重新请求的方式加入步骤二中，重新打开接收窗口来接收广播信号，信标发送 完成后更改为第三脉冲重复频率，并在等待固定时间后打开窗口，等待节点A、节点B之间的 请求信标测距帧； [0012] 步骤四：将在单位时间内收到的每组测距帧的到达时间进行计算平均值，然后再 计算该测距帧在单位时间内等待值的平均值，将每组测距帧的到达时间进行计算平均值与 该测距帧在单位时间内等待值的平均值相减，并在相减后乘以光速，最终即可得到节点A、 节点B之间的间距值； [0013] 优选的，所述步骤一中建立多组信标无线个域网节点A和节点B的方式是根据网络 设定平均脉冲发射频率、帧发送数据率、前导域信元重复次数、信标帧发送周期参数以及信 标帧中的网络活跃周期参数。 [0014] 优选的，所述网络活跃周期参数的确定方法如下： [0015] [0016] 取满足该式的最小自然数作为网络活跃周期参数，上式中， [0017] [0018] 其中，前导域信元周期是节点A从节点B接收到的测距帧中前导域单个信元的持续 时间，载荷域信元周期是测距帧中载荷域部分单个信元的维持的时间，定界域是前导域与长 度域之间部分，由8个或64个前导域信元组成，长度域时间为定值。 [0019] 优选的，所述节点A向节点B发生请求信标测距帧的帧结构，包括：物理层数据单元 包头域、物理层数据单元长度域、物理层数据单元载荷域。 [0020] 优选的，所述的物理层数据单元载荷域由媒体访问控制层数据单元包头域、媒体 访问控制层数据单元载荷域、媒体访问控制层帧检测序列域组成。 [0021] 优选的，所述节点B向节点A发生请求信标测距帧的帧结构，包括：物理层数据单元 包头域、物理层数据单元长度域、物理层数据单元载荷域。 [0022] 优选的，所述的物理层数据单元载荷域由媒体访问控制层数据单元包头域、媒体 访问控制层数据单元载荷域、媒体访问控制层帧检测序列域组成。 [0023] (三)有益效果 [0024] 与现存技术相比，本发明提供了基于无线自组网系统中无线信标测距的方法，具 备以下有益效果： [0025] 1、该基于无线自组网系统中无线信标测距的方法，通过根据网络设定平均脉冲发 射频率、帧发送数据率、前导域信元重复次数、信标帧发送周期参数以及信标帧中的网络活 跃周期参数，并以这些测距参数建立多组信标无线个域网节点A和节点B，对每组节点A、节 点B进行对称双边双向无线布置，可以进行节点之间的请求信标测距帧，提高测距的精确度 和测距效率。 [0026] 2、该基于无线自组网系统中无线信标测距的方法，通过进行接收窗口和时间节点 的设计，以区别在单位时间内是否接受到测距帧的到达时间为准，从而降低测距系统的成 5 5 CN 116626661 A 说明书 3/4页 本和复杂度，减少数据竞争，提高成功率，扩大系统容量和测距时效。 具体实施方式 [0027] 下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描 述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明 中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明保护的范围。 [0028] 本发明基于无线自组网系统中无线信标测距的方法，包括以下方法步骤： [0029] 步骤一：根据网络设定平均脉冲发射频率、帧发送数据率、前导域信元重复次数、 信标帧发送周期参数以及信标帧中的网络活跃周期参数，并以这些测距参数建立多组信标 无线个域网节点A和节点B，对每组节点A、节点B进行对称双边双向无线布置；网络活跃周期 参数的确定方法如下： [0030] [0031] 取满足该式的最小自然数作为网络活跃周期参数，上式中， [0032] [0033] 其中，前导域信元周期是节点A从节点B接收到的测距帧中前导域单个信元的持续 时间，载荷域信元周期是测距帧中载荷域部分单个信元的维持的时间，定界域是前导域与长 度域之间部分，由8个或64个前导域信元组成，长度域时间为定值。 [0034] 步骤二：将每组节点A、节点B与信标进行广播通信，并信标在信道上以第一脉冲重 复频率定时发送广播帧，当节点A、节点B需要测距时在同一信道打开接收窗口来接收广播 信号，信标发送完成后更改为第二脉冲重复频率，并在等待固定时间后打开窗口，等待节点 A、节点B之间的请求信标测距帧；节点A向节点B发生请求信标测距帧的帧结构，包括：物理 层数据单元包头域、物理层数据单元长度域、物理层数据单元载荷域，其中物理层数据单元 载荷域由媒体访问控制层数据单元包头域、媒体访问控制层数据单元载荷域、媒体访问控 制层帧检测序列域组成；节点B向节点A发生请求信标测距帧的帧结构，包括：物理层数据单 元包头域、物理层数据单元长度域、物理层数据单元载荷域，其中物理层数据单元载荷域由 媒体访问控制层数据单元包头域、媒体访问控制层数据单元载荷域、媒体访问控制层帧检 测序列域组成。 [0035] 步骤三：经过接受并数据校验分配，然后记录请求信标测距帧的到达时间、地址信 息，若在单位时间内未收到测距帧的到达时间时，将该单位时间内相对应记录的测距帧地 址信息保存在失败等待队列系统中，直至分配时间结束后，将这些保存在失败等待队列中 的测距帧以重新请求的方式加入步骤二中，重新打开接收窗口来接收广播信号，信标发送 完成后更改为第三脉冲重复频率，并在等待固定时间后打开窗口，等待节点A、节点B之间的 请求信标测距帧； [0036] 步骤四：将在单位时间内收到的每组测距帧的到达时间进行计算平均值，然后再 6 6 CN 116626661 A 说明书 4/4页 计算该测距帧在单位时间内等待值的平均值，将每组测距帧的到达时间进行计算平均值与 该测距帧在单位时间内等待值的平均值相减，并在相减后乘以光速，最终即可得到节点A、 节点B之间的间距值。 [0037] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以 理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换 和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。 7 7

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