本发明涉及测距系统技术领域，具体而言，涉及一种基于自定制测距协议的测距系统。
背景技术：
目前，随着数据业务和多媒体业务的快速增加，人们对定位与导航的需求日益增大，尤其在复杂的室内环境中，如机场大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场以及矿井等，常常需要确定移动终端或其持有者、设施与物品在室内的位置信息。目前针对定位测距主要包含超声波测距技术、蓝牙测距技术、射频识别测距技术、wi-fi测距技术等，但每一种定位测距方式均具有一定的局限性，其中超声波由于受多径效应和非视距传播影响很大，同时需要大量的底层硬件设施投资，因而基于超声波的测距技术成本非常高；蓝牙测距技术中蓝牙器件、设备的价格通常较为昂贵，而且对复杂空间环境的适应性较差，易受噪声信号的干扰；射频识别测距技术的作用距离短，其不具有通信能力，且不便于整合到其他功能系统之中；wi-fi测距技术中，由于收发器通常只能覆盖半径90米以内的区域，因而很容易受到其他信号的干扰而影响精度，其能耗通常也较高。
uwb(ultrawideband，超宽带)技术作为一种全新的、与传统通信技术有极大差异的通信新技术，它不需要使用传统通信体制中的载波，通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据，从而具有ghz量级的带宽。超宽带系统与传统的窄带系统相比，具有穿透力强、功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等多种优点，因而非常适用于室内环境中对静止或移动的物体、人进行定位测距。
技术实现要素：
鉴于此，本发明提出了一种基于自定制测距协议的测距系统，旨在解决提高测距系统的测距精度的问题。
一个方面，本发明提出了一种基于自定制测距协议的测距系统，包括：
至少一测距装置，所述测距装置用于通过uwb信号进行测距与通信，并通过tw-tof方式进行测距；所述测距装置包括处理器、收发器、天线、设置模块、id寄存器和通信接口，其中，所述处理器用于进行数据处理；所述收发器与所述处理器连接，所述收发器还与所述天线连接，所述收发器用于通过所述天线输出测距请求，同时还通过所述天线接收其他测距装置测距请求，所述天线用于进行数据传输；所述设置模块与所述处理器连接，所述设置模块用于设置所述测距装置的工作模式；所述id寄存器为非易失性存储器，用于存储所有测距装置的id识别号；所述通信接口与其他所述测距装置连接，用于进行多对一测距。
进一步地，所述测距装置包括电源模块，所述电源模块与所述处理器、收发器、天线、设置模块、id寄存器和通信接口连接。
进一步地，所述测距装置设置有电源接口，所述电源接口用于与外接电源连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：设置了通过uwb信号进行测距与通信，并通过tw-tof方式进行测距的测距装置，并且多个测距装置可相互通讯测距，极大地提高了测距系统的测距精度。
进一步地，本测距系统具备双向飞行时间测距，以及能够同时在很多个测距装置间进行通信，检测获得的数据结果可用于计算每个设备间相对于彼此的位置，进而使得本系统具备长程连续定位跟踪能力，并可持续保持装置间的准确定位。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例提供的基于自定制测距协议的测距系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的基于自定制测距协议的测距系统的脉冲超宽带无线通信机制示意图；
图3为本发明实施例提供的基于自定制测距协议的测距系统的uwb的tw-tof测距原理图；
图4为本发明实施例提供的基于自定制测距协议的测距系统的双向飞行时间精确测距示意图；
图5为本发明实施例提供的基于自定制测距协议的测距系统的装置间多对一的测距和定位示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参阅图1所示，其为本发明实施例提供的基于自定制测距协议的测距系统的结构示意图。本发明实施例提出了一种基于自定制测距协议的测距系统，包括：至少一测距装置，所述测距装置用于通过uwb信号进行测距与通信，并通过tw-tof方式进行测距；所述测距装置包括处理器、收发器、天线、设置模块、id寄存器和通信接口，其中，所述处理器用于进行数据处理；所述收发器与所述处理器连接，所述收发器还与所述天线连接，所述收发器用于通过所述天线输出测距请求，同时还通过所述天线接收其他测距装置测距请求，所述天线用于进行数据传输；所述设置模块与所述处理器连接，所述设置模块用于设置所述测距装置的工作模式；所述id寄存器为非易失性存储器，用于存储所有测距装置的id识别号；所述通信接口与其他所述测距装置连接，用于进行多对一测距。所述测距装置包括电源模块，所述电源模块与所述处理器、收发器、天线、设置模块、id寄存器和通信接口连接。所述测距装置设置有电源接口，所述电源接口用于与外接电源连接。
可以理解的是，设置了通过uwb信号进行测距与通信，并通过tw-tof方式进行测距的测距装置，并且多个测距装置可相互通讯测距，极大地提高了测距系统的测距精度。
结合图2-5所示，其分别为本发明实施例提供的基于自定制测距协议的测距系统的脉冲超宽带无线通信机制示意图、uwb的tw-tof测距原理图、双向飞行时间精确测距示意图、装置间多对一的测距和定位示意图。
具体而言，测距装置利用纳秒级窄脉冲发射无线信号，通过加强信号强度调制，以达到较长距离、高速度的无线通信。装置利用起、止点的时域脉冲(纳秒级)直接实现调制，传输过程中直接把调制信息过程放在一个非常宽的频带上进行，并以这一过程中所持续的时间，来决定带宽所占据的频率范围，通过起、止点的时域脉冲回落的时间，计算两装置间的精确距离。
本装置采用的uwb技术模式对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低(微功率)、低截获能力、系统复杂度低、多径抗干扰能力性，而且没跟精度高，装置可提供厘米级的测距精度。
具体而言，双向飞行时间测距和通信，根据多个装置之间的相互距离信息计算出装置之间的相对位置。
双向飞行时间(tw-tof)测距工作原理：
跟超声波或激光雷达信号不同，uwb脉冲可以穿过墙壁和茂密的树叶。采用双向飞行时间(tw-tof)方式在多个测距装置之间进行测距，测量准确度可达2.2±0.1厘米，刷新率最高为125hz。
具体的，安装在q模块主动地将测距请求发送到位置a的模块,a将自动响应从请求者收到的任何测距请求。q在qtxm0处发送请求数据包,a在延迟时间f之后在arxm0接收脉冲。a在atxm1上发射一个脉冲作为响应,q在qrxm1处经过f的延迟后接收它。
计算q和a之间的无线脉冲传输时间f：
δa＝atxm1-arxm0,于是就得出q和a之间的距离dδa：
dδa＝f*c
其中，常数c是真空中的光速:299792458米/秒
具体而言，飞行时间精确测距，装置a向装置b发送测距请求s，装置b通过发送一个测距响应s1来确认收到装置a的请求，装置a使用这个测距响应来精确测量装置a和装置b之间的射频脉冲双向飞行时间，然后计算两者之间的精确距离。
测距装置内设置的非易失性存储器中设置一个唯一的识别号，这台设备可以自动对任何它所能收到的测距请求进行响应。装置还可以作为一个无主机连接的、仅仅用于响应的设备使用，把装置本身接收到的所有数据，包括测距请求、测距响应、或者是其它信息数据汇报给外围的微处理器设备，实现装置间多对一的测距和定位功能。测距装置的映射关系为3对1，即a、b、c只与g测距。
可以理解的是，本测距系统具备双向飞行时间测距，以及能够同时在很多个测距装置间进行通信，检测获得的数据结果可用于计算每个设备间相对于彼此的位置，进而使得本系统具备长程连续定位跟踪能力，并可持续保持装置间的准确定位。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。