UWB定位方法、装置、系统、存储介质及计算机设备与流程

uwb定位方法、装置、系统、存储介质及计算机设备
技术领域
1.本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及一种uwb定位方法、装置、系统、存储介质及计算机设备。


背景技术：

2.uwb(ultra wide band，超宽带)是一种无载波通信技术，该技术可以利用纳秒级至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，uwb信号可以实现厘米级的定位，较为适合应用在定位精度要求高的城市密集区域和室内封闭空间等场所。
3.uwb定位技术的一种信号收发方式是采用tdoa(time difference of arrivial)到达时间差定位算法来实现待定位装置的定位。在现有技术中，采用tdoa算法进行uwb定位的方法多使用非公开的协议，在定位时，定位基站和待定位装置相互通信，然后将通信信号中的时间戳信息和定位基站的位置信息上报到主机进行解算，主机解算出待定位装置的位置信息后再将位置信息发送给待定位装置。然而，这种定位方法存在着极大的暴露用户位置隐私的隐患，这使得uwb定位技术很难在商场、博物馆等开放式的场景下得到有效应用。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术提供了一种uwb定位方法、装置、系统、存储介质及计算机设备，主要目的在于解决uwb定位技术无法保护用户位置隐私安全的技术问题。
5.根据本发明的第一个方面，提供了一种uwb定位方法，该方法包括：
6.接收多个基站下发的多个数据帧，并记录当前设备接收多个数据帧的时间戳信息，其中，多个数据帧中携带有基站的位置信息、基站下发数据帧的时间戳信息以及基站接收数据帧的时间戳信息；
7.根据多个数据帧以及当前设备接收多个数据帧的时间戳信息进行定位解算，得到当前设备所在的位置信息。
8.在一个实施方式中，多个基站包括至少三个基站。
9.在一个实施方式中，接收多个基站下发的多个数据帧，并记录当前设备接收多个数据帧的时间戳信息，包括：接收至少三个基站下发的多个数据帧，并记录当前设备接收每个基站下发的每个数据帧的时间戳信息。
10.在一个实施方式中，根据多个数据帧以及当前设备接收多个数据帧的时间戳信息进行定位解算，得到当前设备所在的位置信息，包括：根据至少三个基站下发的多个数据帧，以及当前设备接收每个基站下发的每个数据帧的时间戳信息，得到至少两个距离差信息，其中，距离差信息为当前设备至至少三个基站中的两个基站的距离差；根据至少两个距离差信息，以及至少三个基站的位置信息，通过tdoa双曲线定位算法，得到当前设备所在的位置信息。
11.在一个实施方式中，至少三个基站中的两个基站包括第一基站和第二基站；则接收至少三个基站下发的多个数据帧，并记录当前设备接收每个基站下发的每个数据帧的时
间戳信息，包括：接收第一基站下发的第一数据帧，第一数据帧中携带有第一基站的位置信息和第一基站下发第一数据帧的第一时间戳信息；记录当前设备接收第一数据帧的第二时间戳信息；接收第二基站下发的第二数据帧，第二数据帧中携带有第二基站的位置信息、第二基站接收第一数据帧的第三时间戳信息和第二基站下发第二数据帧的第四时间戳信息；记录当前设备接收第二数据帧的第五时间戳信息。
12.在一个实施方式中，根据至少三个基站下发的多个数据帧，以及当前设备接收每个基站下发的每个数据帧的时间戳信息，得到至少两个距离差信息，包括：根据第一基站的位置信息和第二基站的位置信息，得到第一基站与第二基站之间的距离信息；根据第五时间戳信息和第二时间戳信息的差值、第四时间戳信息和第三时间戳信息的差值，以及第一基站和第二基站之间的距离信息，得到移动设备至第一基站和第二基站的距离差。
13.在一个实施方式中，该方法还包括：显示当前设备所在的位置信息。
14.在一个实施方式中，基站下发的数据帧具体为无线帧。
15.根据本发明的第二个方面，提供了一种uwb定位方法，该方法包括：
16.周期性下发数据帧，其中，周期性下发的数据帧中携带有当前基站的位置信息、下发数据帧的时间戳信息以及接收其他基站下发的数据帧的时间戳信息；
17.接收其他基站下发的数据帧，并记录接收其他基站下发的数据帧的时间戳信息。
18.在一个实施方式中，周期性下发数据帧，包括：每个周期下发至少两个数据帧，其中，至少两个数据帧中的至少一个数据帧中携带有当前基站的位置信息，且至少两个数据帧中的后下发的数据帧中携带有先下发的一个数据帧的时间戳信息。
19.在一个实施方式中，周期性下发数据帧，包括：每个周期下发至少一个数据帧，至少一个数据帧中携带有当前基站的位置信息以及上一个周期下发的一个数据帧的时间戳信息。
20.在一个实施方式中，周期性下发数据帧，包括：每个周期下发至少一个数据帧，至少一个数据帧中携带有当前基站的位置信息以及当前周期下发的数据帧的预发时刻的时间戳信息。
21.在一个实施方式中，下发的数据帧具体为无线帧。
22.根据本发明的第三个方面，提供了一种uwb定位装置，该装置包括：
23.数据接收模块，用于接收多个基站下发的多个数据帧，并记录当前设备接收多个数据帧的时间戳信息，其中，多个数据帧中携带有基站的位置信息、基站下发数据帧的时间戳信息以及基站接收数据帧的时间戳信息；
24.数据处理模块，用于根据多个数据帧以及当前设备接收多个数据帧的时间戳信息进行定位解算，得到当前设备所在的位置信息。
25.在一个实施方式中，数据接收模块，具体用于接收至少三个基站下发的多个数据帧，并记录当前设备接收每个基站下发的每个数据帧的时间戳信息。
26.在一个实施方式中，数据处理模块，具体用于根据至少三个基站下发的多个数据帧，以及当前设备接收每个基站下发的每个数据帧的时间戳信息，得到至少两个距离差信息，其中，距离差信息为当前设备至至少三个基站中的两个基站的距离差；根据至少两个距离差信息，以及至少三个基站的位置信息，通过tdoa双曲线定位算法，得到当前设备所在的位置信息。
27.在一个实施方式中，数据接收模块，具体还用于接收第一基站下发的第一数据帧，第一数据帧中携带有第一基站的位置信息和第一基站下发第一数据帧的第一时间戳信息；记录当前设备接收第一数据帧的第二时间戳信息；接收第二基站下发的第二数据帧，第二数据帧中携带有第二基站的位置信息、第二基站接收第一数据帧的第三时间戳信息和第二基站下发第二数据帧的第四时间戳信息；记录当前设备接收第二数据帧的第五时间戳信息。
28.在一个实施方式中，数据处理模块，具体还用于根据第一基站的位置信息和第二基站的位置信息，得到第一基站与第二基站之间的距离信息；根据第五时间戳信息和第二时间戳信息的差值、第四时间戳信息和第三时间戳信息的差值，以及第一基站和第二基站之间的距离信息，得到移动设备至第一基站和第二基站的距离差。
29.在一个实施方式中，所述装置还包括显示模块，用于显示当前设备所在的位置信息。
30.在一个实施方式中，基站下发的数据帧具体为无线帧。
31.根据本发明的第四个方面，提供了一种uwb定位装置，该装置包括：
32.数据下发模块，用于周期性下发数据帧，其中，周期性下发的数据帧中携带有当前基站的位置信息、下发数据帧的时间戳信息以及接收其他基站下发的数据帧的时间戳信息；
33.数据接收模块，用于接收其他基站下发的数据帧，并记录接收其他基站下发的数据帧的时间戳信息。
34.在一个实施方式中，数据下发模块，具体用于每个周期下发至少两个数据帧，其中，至少两个数据帧中的至少一个数据帧中携带有当前基站的位置信息，且至少两个数据帧中的后下发的数据帧中携带有先下发的一个数据帧的时间戳信息。
35.在一个实施方式中，数据下发模块，具体还用于每个周期下发至少一个数据帧，至少一个数据帧中携带有当前基站的位置信息以及上一个周期下发的一个数据帧的时间戳信息。
36.在一个实施方式中，数据下发模块，具体还用于每个周期下发至少一个数据帧，至少一个数据帧中携带有当前基站的位置信息以及当前周期下发的数据帧的预发时刻的时间戳信息。
37.在一个实施方式中，下发的数据帧具体为无线帧。
38.根据本发明的第五个方面，提供了一种uwb定位系统，该系统包括多个基站和移动设备，每个基站均设置有uwb定位模块，移动设备设置有uwb定位模块和定位解算模块，其中，
39.每个基站，用于周期性下发数据帧，接收其他基站下发的数据帧，以及记录接收其他基站下发的数据帧的时间戳信息；其中，周期性下发的数据帧中携带有当前基站的位置信息、下发数据帧的时间戳信息以及接收其他基站下发的数据帧的时间戳信息；
40.移动设备，用于接收每个基站下发的多个数据帧，记录当前设备接收多个数据帧的时间戳信息，以及根据多个数据帧以及当前设备接收多个数据帧的时间戳信息进行定位解算，得到当前设备所在的位置信息。
41.在一个实施方式中，多个基站包括至少三个基站，至少三个基站构成至少两个基
站对，其中，每个基站对包括两个基站，基站对中的两个基站分别用于周期性下发数据帧，以及接收基站对中对方基站下发的数据帧。
42.在一个实施方式中，基站对中的两个基站之间的距离为15m～20m。
43.在一个实施方式中，移动设备，还用于接收至少两个基站对下发的多个数据帧，并记录当前设备接收每个基站对下发的每个数据帧的时间戳信息；
44.根据至少两个基站对下发的多个数据帧，以及当前设备接收每个基站对下发的每个数据帧的时间戳信息，得到至少两个距离差信息，其中，距离差信息为当前设备至基站对的距离差；
45.根据至少两个距离差信息，以及至少两个基站对中每个基站的位置信息，通过tdoa双曲线定位算法，得到当前设备所在的位置信息。
46.在一个实施方式中，uwb定位模块包括时钟单元、数据发送单元、数据接收单元、数据处理单元和数据存储单元。
47.在一个实施方式中，基站下发的数据帧具体为无线帧。
48.根据本发明的第六个方面，提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述uwb定位方法。
49.根据本发明的第七个方面，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述uwb定位方法。
50.本发明提供的一种uwb定位方法、装置、存储介质及计算机设备，首先首先通过多个基站下发多个数据帧，以及通过多个基站相互接收对方基站下发的数据帧和记录接收对方基站下发的数据帧的时间戳信息，形成一个uwb定位网络，在这个uwb定位网络中，移动设备可以接收多个基站下发的多个数据帧，并记录当前设备接收多个数据帧的时间戳信息，然后根据多个基站下发的多个数据帧以及当前设备接收多个数据帧的时间戳信息进行定位解算，得到当前设备所在的位置信息。本实施例通过构造基站与移动设备之间的通信和定位的时序，使定位解算的过程能够在移动设备本地完成，保障了解算出的定位信息的安全性。另外，在整个通信和定位过程中，基站无法获取移动设备与基站之间的距离和移动设备的具体位置，甚至无法获知移动设备的存在，因此，可以有效的保护持有移动设备的用户的隐私安全，并且，由于移动设备无需发送任何数据，uwb定位系统可以容纳无数个移动设备同时进行定位，极大的提高了系统容量。
51.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。
附图说明
52.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
53.图1示出了本发明实施例提供的一种uwb定位系统的场景示意图；
54.图2示出了本发明实施例提供的另一种uwb定位方法的流程示意图；
55.图3示出了本发明实施例提供的另一种uwb定位方法的流程示意图；
56.图4示出了本发明实施例提供的一种周期性下发数据帧的场景示意图；
57.图5示出了本发明实施例提供的另一种周期性下发数据帧的场景示意图；
58.图6示出了本发明实施例提供的一种uwb定位方法的场景示意图；
59.图7示出了本发明实施例提供的另一种uwb定位方法的场景示意图；
60.图8示出了本发明实施例提供的一种uwb定位装置的结构示意图；
61.图9示出了本发明实施例提供的另一种uwb定位装置的结构示意图。
具体实施方式
62.下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
63.本技术各实施例提供的uwb定位方法，可以应用于如图1所示的uwb定位系统中，如图1所示，该系统包括多个基站101和移动设备102。其中，多个基站101之间可以通过uwb数据帧进行通信，移动设备102可以接收多个基站101下发的uwb数据帧，来实现与多个基站的通讯，其中，移动设备101可以是设置有uwb定位模块和定位解算模块的各种个人计算机、笔记本电脑、手机、平板电脑和便携式可穿戴设备等等，基站可以是布置在室内或室外的设置有uwb定位模块的微型基站、小型基站、中型基站、大型基站等等，uwb定位模块可以包括时钟单元、数据发送单元、数据接收单元、数据处理单元和数据存储单元等，通过uwb定位模块，基站和移动设备可以收发uwb数据帧和记录时间戳信息。
64.在一个实施例中，如图2所示，提供了一种uwb定位方法，以该方法应用于图1所示的uwb定位系统中进行说明，包括以下步骤：
65.201、多个基站周期性下发多个数据帧。
66.其中，数据帧指的是携带有数据或信息的帧，该数据帧可以包括sync字段，以及sfd字段、sts字段、phr字段和phy payload字段中的至少一个字段。其中，sync也被称为preamble，其中文翻译是前同步码，发送设备在发送该数据帧时的过程中，当在发送sync字段时可在本地记录发送时间戳信息，接收设备在接收发送设备发送的数据帧的过程中，当接收设备检测到sync字段时记录该数据帧的接收时间戳信息；sfd的中文翻译为帧起始界定符；phr的中文翻译为物理层头，phr中可以携带有帧长度、数据率等信息，phy payload也可简称为payload，其中文翻译为有效载荷，payload中可以携带有一些设备之间的通信信息，如基站的位置信息、标识信息和时间戳信息等；sts的中文翻译为置乱时间戳序列，sts具体可以是一种加密序列，那么在数据帧包括sts字段的实施例中，时间戳信息可以是在发送、接收sts时获取的，可以单独通过sts获取时间戳信息，也可以通过sts和sync获取时间戳信息，例如，当通过sts获取的时间戳信息与通过sync的获取的时间戳信息满足对应关系时，该数据帧为合法的数据帧，当sts获取的时间戳信息与通过sync的获取的时间戳信息不满足对应关系时，该数据帧为非法的数据帧。
67.具体的，一个uwb定位系统中可以包括多个基站，这些基站在通电且无故障的情况下，可以周期性下发数据帧。在本实施例中，基站下发的数据帧可以为毫秒级的uwb数据帧，例如一个数据帧所需的时隙为1毫秒，uwb数据帧的下发周期可以预先设定且可以随时调整的。在一些实施方式中，为了保障通信的即时性，基站下发数据帧的周期可以为亚秒级，例如100毫秒。在每一个周期中，每个基站可以下发至少一个数据帧，在这至少一个数据帧中，
可以携带有基站的位置信息，基站下发数据帧的时间戳信息以及接收其他基站下发的数据帧的时间戳信息。
68.在本实施例中，基站的位置信息可以是绝对位置信息，例如经度、纬度、高度等信息，也可以是相对位置信息，例如一个三维空间内的x轴、y轴、z轴坐标，还可以是绝对坐标与相对坐标的结合，例如经度、纬度和楼层等信息。其中，基站的位置信息可以是预先录入到基站中的，也可以是基站根据与其他基站之间的方位、距离等信息自动获取到的。
69.进一步的，基站下发数据帧的时间戳信息指的是数据帧下发时刻的时间戳信息，在本实施例中，当前周期下发的数据帧中携带的可以是当前周期基站下发数据帧的时间戳信息，也可以是上一周期基站下发数据帧的时间戳信息，在后一种情况下，如果数据帧下发周期较短，且数据及时性要求不高，则不会影响到实质的通信效果。
70.进一步的，接收其他基站下发的数据帧的时间戳信息指的是基站接收uwb定位系统中其他基站下发的数据帧的接收时刻的时间戳信息，在本实施例中，如果基站在一个周期内未接收到其他基站下发的数据帧，也可以不携带该时间戳信息，如果基站在一个周期内接收到多个其他基站下发的数据帧，也可以携带多个该时间戳信息。
71.在本实施例中，多个基站下发数据帧的时刻和周期可以根据基站的排布密度和设置数量进行调整，以使得各个基站下发数据帧的时刻互不相同，从而提高uwb定位系统的容量，增强通信效果。
72.202、多个基站相互接收对方基站下发的数据帧，并记录接收对方基站下发的数据帧的时间戳信息。
73.具体的，一个uwb定位系统中的多个基站可以相互接收系统中其他基站周期性下发的数据帧，并且，在接收到每一个基站下发的每一个数据帧时，记录该数据帧接收时刻的时间戳信息，然后在下一周期下发数据帧时携带上该时间戳信息。
74.在本实施例中，uwb定位系统中相互收发数据帧的两个基站之间的距离不超过有效通信距离，即如果系统中的两个基站之间的距离超过了有效通信距离，则无法接收到对方基站下发的数据帧。
75.203、移动设备接收多个基站下发的多个数据帧，并记录当前设备接收多个数据帧的时间戳信息。
76.具体的，移动设备可以接收到有效通信距离内多个基站下发的多个数据帧，并且记录和保存下当前设备接收到每一个基站下发的每一个数据帧接收时刻的时间戳信息。
77.在本实施例中，移动设备只负责被动接收多个基站下发的多个数据帧，基站无法获取移动设备与基站之间的距离和移动设备的具体位置，甚至无法获取移动设备的存在，因此，可以有效的保护持有移动设备的用户的隐私安全。
78.204、移动设备根据多个基站下发的多个数据帧以及当前设备接收多个数据帧的时间戳信息进行定位解算，得到当前设备所在的位置信息。
79.具体的，移动设备可以利用定位解算模块根据多个基站下发的多个数据帧以及当前设备接收多个数据帧的时间戳信息进行定位解算，得到当前设备所在的位置信息。在本实施例中，移动设备通过接收多个基站下发的多个数据帧，以及记录当前设备接收多个数据帧的时间戳信息，可以获取到多个基站的位置信息，多个数据帧下发时刻的时间戳信息，多个数据帧分别在基站和移动设备上的接收时刻的时间戳信息，利用这些信息，定位解算
模块可以通过定位解算算法，如tdoa双曲线定位算法得到当前设备所在的位置信息。
80.本实施例提供的uwb定位方法，首先通过多个基站下发多个数据帧，以及通过多个基站相互接收对方基站下发的数据帧和记录接收对方基站下发的数据帧的时间戳信息，形成一个uwb定位网络，在这个uwb定位网络中，移动设备可以接收多个基站下发的多个数据帧，并记录当前设备接收多个数据帧的时间戳信息，然后根据多个基站下发的多个数据帧以及当前设备接收多个数据帧的时间戳信息进行定位解算，得到当前设备所在的位置信息。本实施例通过构造基站与移动设备之间的通信和定位的时序，使定位解算的过程能够在移动设备本地完成，保障了解算出的定位信息的安全性。另外，在整个通信和定位过程中，基站无法获取移动设备与基站之间的距离和移动设备的具体位置，甚至无法获知移动设备的存在，因此，可以有效的保护持有移动设备的用户的隐私安全，并且，由于移动设备无需发送任何数据，uwb定位系统可以容纳无数个移动设备同时进行定位，极大的提高了系统容量。
81.进一步的，作为上述实施例具体实施方式的细化和扩展，为了完整说明本实施例的实施过程，提供了uwb定位方法，以该方法应用于图1所示的uwb定位系统中进行说明，如图3所示，该方法包括以下步骤：
82.301、至少三个基站周期性下发多个数据帧。
83.具体的，一个uwb定位系统包括多个基站，其中，多个基站包括至少三个基站，通过至少三个基站，移动设备可以解算出自身所处的位置信息。在本实施例中，至少三个基站中相邻的两个基站之间的距离不超过有效通信距离，其中，有效通信距离具体可以为15m～20m，即至少三个基站中相邻的两个基站之间的距离应在15m～20m之间，在本实施例中，距离在15m～20m之间的两个基站也称为一个基站对，至少三个基站应构成至少两个基站对，基站对中的两个基站可以相互接收到对方基站下发的数据帧，举例来说，如果多个基站为矩形顶点方位布置的四个基站，则四个基站最多可以构成六个基站对，最少也应构成两个基站对，从而满足移动设备的定位需求。
84.进一步的，至少三个基站在通电且无故障的情况下均可以周期性下发数据帧，其中，每一个基站周期性下发的数据帧中均携带有基站的位置信息，基站下发数据帧的时间戳信息以及接收其他基站下发的数据帧的时间戳信息。另外，基站下发数据帧的周期可以是预先设定且可以随时调整的。在一些实施方式中，为了保障通信的即时性，基站下发数据帧的周期可以为亚秒级，例如100毫秒。在本实施例中，多个基站下发数据帧的时刻和周期可以根据基站的排布密度和设置数量进行调整，以使得各个基站下发数据帧的时刻互不相同，从而提高uwb定位系统的容量，增强通信效果。
85.在一个可选的实施方式中，基站每个周期下发的数据帧可以为至少两个，其中，至少两个数据帧中的至少一个数据帧中携带有当前基站的位置信息，且至少两个数据帧中的后下发的数据帧中携带有先下发的一个数据帧的时间戳信息。例如，在一个场景中，如图4所示，基站在每个周期可以连续下发两个数据帧，如图4所示的第一帧和第二帧，其中，基站的位置信息可以由两个数据帧的其中一个数据帧携带，也可以由两个数据帧共同携带，并且，第二帧还携带有第一帧发送时刻的时间戳信息，一般而言，uwb模块在第一帧发出以后，在基站端记录并获得的第一帧发送时刻的时间戳信息更为精确，因此，第一帧的时间戳信息可以由第二帧携带，这种方式可以提高时间戳信息的精度从而提高定位精度，较为适合
在定位精度要求较高的场合应用，此外由于基站在一个周期内可下发时间戳信息，这种方式也较为适合实时性要求高的场合下应用。定位精度和实时性要求较高的场合，例如对较高速运动的移动终端定位，具体的可以是对车辆进行定位，也可以是对手持移动终端在车内的人员进行定位。
86.在另一个可选的实施方式中，基站每个周期下发的数据帧可以为至少一个，至少一个数据帧中携带有当前基站的位置信息以及上一个周期下发的一个数据帧的时间戳信息。例如，在一个场景中，如图5所示，基站在每个周期可以只下发一个数据帧，但这一个数据帧发送时刻的时间戳信息由下一个周期的数据帧携带。这样，其它基站连续收到两个周期的数据帧便可以得到第一个周期的数据帧发送时刻的时间戳信息，在这种方式下，其他基站连续接收两个周期的数据帧才能得到有效的时间戳信息。因此，基站的位置信息也不必每个周期的数据帧都携带，可以由所有的奇数次周期的数据帧携带或者由所有的偶数次的数据帧携带或者由奇数次和偶数次的数据帧共同携带，如奇数次周期的数据帧携带经纬度，偶数次周期的数据帧携带高度和楼层。这种方式可以减少数据帧资源消耗，减少基站设备耗电量，较为适合在基站排布密集或对基站耗电量有要求的场合下应用。
87.在又一个可选的实施方式中，基站每个周期下发的数据帧可以为至少一个，至少一个数据帧中携带有当前基站的位置信息以及当前周期下发的数据帧的预发时刻的时间戳信息。例如，在一个场景中，基站在每个周期可以只下发一个数据帧，这一个数据帧中携带有基站的位置信息以及当前周期下发的数据帧的预发时刻的时间戳信息，在这种方式下，可以预先设定一个时刻，然后在预定的时刻发送数据帧，数据帧中则可以携带该数据帧预发时刻的时间戳信息，这样，其他基站接收一个周期的数据帧就能得到有效的时间戳信息。
88.在一种可选的实施方式中，基站下发的数据帧具体可以为无线帧。在本实施例中，无线帧包括sync字段，以及sfd字段、sts字段、phr字段和phy payload字段中的至少一个字段。此外，通过无线帧结构中的sfd字段和phr字段中的控制字，可以具体指示无线帧属于哪种类型的帧，其中，无线帧的类型包括：信标帧(beacon)、数据传输帧(data)、应答帧(acknowledgement)、mac层命令帧(mac command)等等。一般而言，包括有payload字段的数据传输帧(data)中的payload部分相对其他类型的帧更长，可携带的数据或信息更多。
89.进一步的，在基站下发的数据帧为无线帧的实施例中，基站下发的无线帧具体可以为信标帧(beacon)、数据传输帧(data)、应答帧(acknowledgement)或mac层命令帧(mac command)的任一种，且无线帧的发送模式可以包括直接发送模式和预发模式两种，直接发送模式指的是发送设备在发送无线帧时本地记录发送时间戳信息，并在下一次发送的无线帧或在间隔多个时隙发送的无线帧中将记录的发送时间戳信息携带在无线帧的payload中；预发模式指的是预设一个发送时刻，并在这个预设的发送时刻将无线帧发出，且发送的无线帧的payload中可以同时携带这个预设的发送时刻信息。其他信息例如位置信息、标识信息、本地记录的发送时间戳信息和接收时间戳信息，一般均可以被携带在payload字段中。在一些实施例的通信过程中，不必每一个无线帧都包括payload。在另外一些实施例中，不必每一个无线帧的payload中均携带上述其他信息，在定位过程中，移动设备也可以在部分接收到的无线帧中获取到上述其他信息，此外，上述其他信息也可以分在多个无线帧中的payload发送。
90.302、至少三个基站相互接收对方基站下发的数据帧，并记录接收对方基站下发的数据帧的时间戳信息。
91.具体的，基站在非发送时刻会切换成接收状态，以接收其他基站下发的数据帧，并且，基站在接收到其他基站下发的数据帧时，会记录该数据帧接收时刻的时间戳信息，然后在下一周期下发数据帧时携带上该时间戳信息。例如，以一个包含有基站a和基站b的基站对为例，基站a能接收到基站b周期性下发的数据帧，基站b也能接收到基站a周期性下发的数据帧，并且，基站a和基站b下发的数据帧中均携带有此前两个基站发送数据帧的时间戳信息和接收数据帧的时间戳信息，如图6所示，基站a和基站b下发的数据帧中携带的信息如下表。当标签收到了an，bn帧时，便可以获得an，bn帧以前(一些场景下不含an，bn)各个数据帧的发送时间戳以及各个数据帧达到其他基站的接收时间戳。
92.帧编号数据帧中携带的时间戳信息a2ts
sa1 ts
arb1
b2ts
sb1 ts
bra2
a3ts
sa2 ts
arb2
b3ts
sb2 ts
bra3
93.在本实施例中，基站周期性下发的数据帧中可以仅携带一对收发数据帧的时间戳信息，也可以携带多对收发数据帧的时间戳信息，并不限于上述实例公开的内容。
94.303、移动设备接收至少三个基站下发的多个数据帧，并记录当前设备接收每个基站下发的每个数据帧的时间戳信息。
95.具体的，移动设备可以接收到至少三个基站下发的多个数据帧，并且记录下当前设备接收到每一个基站下发的每一个数据帧接收时刻的时间戳信息。在本实施例中，至少三个基站可以构成至少两个基站对，且移动设备也需处于至少两个基站对的有效通信距离内。
96.在一个实例中，如图7所示，假设一个基站对包含基站a和基站b，基站a和基站b之间的距离为l，移动设备与基站a的距离为a，移动设备与基站b的距离为b，从时刻0开始，两个基站各发一个数据帧，设光在空气中传播的速度为c，若基站每个周期下发的数据帧可以为至少一个，至少一个数据帧中携带有当前基站的位置信息以及当前周期下发的数据帧的预发时刻的时间戳信息，则通信过程可以包括如下步骤：
97.步骤一、基站a在时刻0下发一个数据帧a1，其中，数据帧a1中携带有基站a的位置信息和基站a下发数据帧a1的第一时间戳信息t1；
98.步骤二、移动设备在时刻a/c接收到数据帧a1，移动设备接收数据帧a1的时间戳信息为第二时间戳信息t2；
99.步骤三、基站b在时刻l/c接收到数据帧a1，基站b接收数据帧a1的时间戳信息为第三时间戳信息t3；
100.步骤四、基站b在时刻t下发一个数据帧b1，其中，数据帧b1中携带有基站b的位置信息、基站b接收数据帧a1的第三时间戳信息t3和基站b下发数据帧b1的第四时间戳信息t4；
101.步骤五、移动设备在时刻t+b/c接收到数据帧b1，移动设备接收数据帧b1的时间戳信息为第五时间戳信息t5。
102.通过上述多个步骤，即可得到基站a和基站b在0至t+b/c时刻内通信过程的全部时间戳信息。需要说明的是，上述步骤二和步骤三的执行顺序不做限定，根据移动设备和基站b分别与基站a的距离远近，确定数据帧a1的接收顺序。
103.304、移动设备根据至少三个基站下发的多个数据帧，以及当前设备接收每个基站下发的每个数据帧的时间戳信息，得到至少两个距离差信息。
104.具体的，移动设备可以根据至少三个基站构成的至少两个基站对下发的多个数据帧，以及当前设备接收每个数据帧的时间戳信息，得到至少两个距离差信息，其中，距离差信息为当前设备至基站对中两个基站的距离差。
105.计算一个距离差的过程还是以步骤303中的实例为说明，移动设备首先可以根据数据帧a1和数据帧b1分别得到基站a的位置信息和基站b的位置信息，然后根据基站a的位置信息和基站b的位置信息得到基站a与基站b之间的距离l，最后根据第五时间戳信息t5和第二时间戳t2信息的差值、第四时间戳信息t4和第三时间戳信息t3的差值，以及基站a与基站b之间的距离l，得到移动设备至基站a和基站b的距离差，其中，移动设备至基站a和基站b的距离差的具体推导过程如下：
106.t4-t3＝t-l/c；
107.t5-t2＝t+b/c-a/c；
108.两个等式相减可得：
109.(t5-t2)-(t4-t3)＝(l+b-a)/c；
110.则b-a＝[(t5-t2)-(t4-t3)]
×
c-l。
[0111]
在上述等式中，t2、t3、t4和t5均是移动设备可以通过基站下发的数据帧和记录的接收时间戳可以直接获得的，c是光在空气中传播的速度为已知的，l是基站a和基站b之间的距离也是已知的，因此，通过上述等式即可计算得到移动设备至基站a和基站b的距离差。
[0112]
在上述等式中，t3和t4为基站b本地记录的时间戳信息，在一些实施例中，基站b本地时钟与真实时刻存在一定偏差β时，并不影响t4-t3的值的准确性，换言之，当真实时刻为l/c时，基站b本地时钟记录为l/c+β，当真实时刻为t时，基站b本地时钟记录为t+β，则t4-t3＝(t+β)-(l/c+β)＝t-l/c。同理，t2和t5为移动设备本地记录的时间戳信息，在一些实施例中，移动设备本地时钟与真实时刻存在一定偏差α时，并不影响t5-t2的值的准确性。
[0113]
305、移动设备根据至少两个距离差信息，以及至少三个基站的位置信息，通过tdoa双曲线定位算法，得到当前设备所在的位置信息。
[0114]
具体的，移动设备可以通过步骤304的方法得到多个距离差信息，然后根据至少两个距离差信息，以及各基站的位置信息，通过tdoa双曲线定位算法，得到当前设备所在的位置信息。其中tdoa双曲线定位算法是现有技术中的技术常识，在此不再赘述。
[0115]
306、移动设备显示当前设备所在的位置信息。
[0116]
具体的，移动设备可以通过显示模块显示当前设备所在的位置信息，在一种实施方式中，移动设备可以仅显示当前设备所在位置的相关信息，如经度、纬度和楼层等信息。在另一个种实施方式中，移动设备可以显示所在空间的地图，然后在地图中标明移动设备所在的位置，在这种实施方式中，移动设备还可以配合地图显示其他相关信息，如显示房间号和楼层等具体信息。通过这种方式，持有移动设备的用户可以非常直观的查看到自身所处的位置。
[0117]
在另一个实例中，基站在每个周期可以只下发一个数据帧，但这一个数据帧发送时刻的时间戳信息由下一个周期的数据帧携带。这样，其它基站连续收到两个周期的数据帧便可以得到第一个周期的数据帧发送时刻的时间戳信息，通信过程可以包括如下步骤：
[0118]
步骤一、基站a在时刻0下发一个数据帧a1，其中，数据帧a1中携带有基站a的位置信息；
[0119]
步骤二、基站a本地记录下发数据帧a1的第一时间戳信息t1；
[0120]
步骤三、移动设备在时刻a/c接收到数据帧a1，移动设备接收数据帧a1的时间戳信息为第二时间戳信息t2；
[0121]
步骤四、基站b在时刻l/c接收到数据帧a1，基站b接收数据帧a1的时间戳信息为第三时间戳信息t3；
[0122]
步骤五、基站b在时刻t下发一个数据帧b1，其中，数据帧b1中携带有基站b的位置信息、基站b接收数据帧a1的第三时间戳信息t3；
[0123]
步骤六、基站b本地记录下发数据帧b1的第四时间戳信息t4；
[0124]
步骤七、移动设备在时刻t+b/c接收到数据帧b1，移动设备接收数据帧b1的时间戳信息为第五时间戳信息t5；
[0125]
步骤八、基站a在δt时刻下发一个数据帧a2，其中，数据帧a2中携带有第一时间戳信息t1；其中t1由基站a在执行步骤二时得到。
[0126]
而在其他一些实例中，基站每个周期下发的数据帧可以为至少两个，其中，至少两个数据帧中的至少一个数据帧中携带有当前基站的位置信息，且至少两个数据帧中的后下发的数据帧中携带有先下发的一个数据帧的时间戳信息。
[0127]
进一步的，作为图2、图3所示方法的具体实现，本实施例提供了一种uwb定位装置，如图8所示，该装置包括：数据接收模块41和数据处理模块42，其中，
[0128]
数据接收模块41，可用于接收多个基站下发的多个数据帧，并记录当前设备接收多个数据帧的时间戳信息，其中，多个数据帧中携带有基站的位置信息、基站下发数据帧的时间戳信息以及基站接收数据帧的时间戳信息；
[0129]
数据处理模块42，可用于根据多个数据帧以及当前设备接收多个数据帧的时间戳信息进行定位解算，得到当前设备所在的位置信息。
[0130]
在具体的应用场景中，所述数据接收模块41，具体可用于接收至少三个基站下发的多个数据帧，并记录当前设备接收每个基站下发的每个数据帧的时间戳信息
[0131]
在具体的应用场景中，所述数据处理模块42，具体可用于根据至少三个基站下发的多个数据帧，以及当前设备接收每个基站下发的每个数据帧的时间戳信息，得到至少两个距离差信息，其中，距离差信息为当前设备至至少三个基站中的两个基站的距离差；根据至少两个距离差信息，以及至少三个基站的位置信息，通过tdoa双曲线定位算法，得到当前设备所在的位置信息。
[0132]
在具体的应用场景中，所述数据接收模块41，具体还可用于接收第一基站下发的第一数据帧，第一数据帧中携带有第一基站的位置信息和第一基站下发第一数据帧的第一时间戳信息；记录当前设备接收第一数据帧的第二时间戳信息；接收第二基站下发的第二数据帧，第二数据帧中携带有第二基站的位置信息、第二基站接收第一数据帧的第三时间戳信息和第二基站下发第二数据帧的第四时间戳信息；记录当前设备接收第二数据帧的第
五时间戳信息。
[0133]
在具体的应用场景中，所述数据处理模块42，具体还可用于根据第一基站的位置信息和第二基站的位置信息，得到第一基站与第二基站之间的距离信息；根据第五时间戳信息和第二时间戳信息的差值、第四时间戳信息和第三时间戳信息的差值，以及第一基站和第二基站之间的距离信息，得到移动设备至第一基站和第二基站的距离差。
[0134]
在具体的应用场景中，如图8所示，本装置还包括显示模块43，显示模块，可用于显示当前设备所在的位置信息。
[0135]
在具体的应用场景中，基站下发的数据帧具体为无线帧。
[0136]
需要说明的是，本实施例提供的一种uwb定位装置所涉及各功能单元的其它相应描述，可以参考图1～图7中的对应描述，在此不再赘述。
[0137]
进一步的，作为图2、图3所示方法的具体实现，本实施例提供了一种uwb定位装置，如图9所示，该装置包括：数据下发模块51和数据接收模块52，其中，
[0138]
数据下发模块51，可用于周期性下发数据帧，其中，周期性下发的数据帧中携带有当前基站的位置信息、下发数据帧的时间戳信息以及接收其他基站下发的数据帧的时间戳信息；
[0139]
数据接收模块52，可用于接收其他基站下发的数据帧，并记录接收其他基站下发的数据帧的时间戳信息。
[0140]
在具体的应用场景中，所述数据下发模块51，具体可用于每个周期下发至少两个数据帧，其中，至少两个数据帧中的至少一个数据帧中携带有当前基站的位置信息，且至少两个数据帧中的后下发的数据帧中携带有先下发的一个数据帧的时间戳信息。
[0141]
在具体的应用场景中，所述数据下发模块51，具体还可用于每个周期下发至少一个数据帧，至少一个数据帧中携带有当前基站的位置信息以及上一个周期下发的一个数据帧的时间戳信息。
[0142]
在具体的应用场景中，所述数据下发模块51，具体还可用于每个周期下发至少一个数据帧，至少一个数据帧中携带有当前基站的位置信息以及当前周期下发的数据帧的预发时刻的时间戳信息。
[0143]
在具体的应用场景中，下发的数据帧具体为无线帧。
[0144]
需要说明的是，本实施例提供的一种uwb定位装置所涉及各功能单元的其它相应描述，可以参考图1～图7中的对应描述，在此不再赘述。
[0145]
在一个实施例中，如图1所示，还提供了一种uwb定位系统，该系统包括多个基站101和移动设备102，每个基站101均设置有uwb定位模块，移动设备设置有uwb定位模块和定位解算模块，其中，
[0146]
每个基站101，用于周期性下发数据帧，接收其他基站下发的数据帧，以及记录接收其他基站下发的数据帧的时间戳信息；其中，周期性下发的数据帧中携带有当前基站的位置信息、下发数据帧的时间戳信息以及接收其他基站下发的数据帧的时间戳信息；
[0147]
移动设备102，用于接收每个基站下发的多个数据帧，记录当前设备接收所述多个数据帧的时间戳信息，以及根据多个数据帧以及当前设备接收多个数据帧的时间戳信息进行定位解算，得到当前设备所在的位置信息。
[0148]
在具体的应用场景中，多个基站包括至少三个基站，至少三个基站构成至少两个
基站对，其中，每个基站对包括两个基站，基站对中的两个基站分别用于周期性下发数据帧，以及接收基站对中对方基站下发的数据帧。
[0149]
在具体的应用场景中，基站对中的两个基站之间的距离为15m～20m。
[0150]
在具体的应用场景中，移动设备，还用于接收至少两个基站对下发的多个数据帧，并记录当前设备接收每个所述基站对下发的每个数据帧的时间戳信息；根据至少两个基站对下发的多个数据帧，以及当前设备接收每个基站对下发的每个数据帧的时间戳信息，得到至少两个距离差信息，其中，距离差信息为当前设备至基站对的距离差；根据至少两个距离差信息，以及至少两个基站对中每个基站的位置信息，通过tdoa双曲线定位算法，得到当前设备所在的位置信息。
[0151]
在具体的应用场景中，uwb定位模块包括时钟单元、数据发送单元、数据接收单元、数据处理单元和数据存储单元。
[0152]
在具体的应用场景中，基站下发的数据帧具体为无线帧。
[0153]
需要说明的是，本实施例提供的一种uwb定位系统所涉及各功能单元的其它相应描述，可以参考图1～图7中的对应描述，在此不再赘述。
[0154]
基于上述如图2、图3所示方法，相应的，本实施例还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述如图2、图3所示的uwb定位方法。
[0155]
基于这样的理解，本技术的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该待识别软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是cd-rom，u盘，移动硬盘等)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)执行本技术各个实施场景所述的方法。
[0156]
基于上述如图2、图3所示的方法，以及图8和图9所示的uwb定位装置实施例，为了实现上述目的，本实施例还提供了一种uwb定位的实体设备，具体可以为个人计算机、服务器、智能手机、平板电脑、智能手表、或者其它网络设备等，该实体设备包括存储介质和处理器；存储介质，用于存储计算机程序；处理器，用于执行计算机程序以实现上述如图2、图3所示的方法。
[0157]
可选的，该实体设备还可以包括用户接口、网络接口、摄像头、射频(radiofrequency，rf)电路，传感器、音频电路、wi-fi模块等等。用户接口可以包括显示屏(display)、输入单元比如键盘(keyboard)等，可选用户接口还可以包括usb接口、读卡器接口等。网络接口可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如wi-fi接口)等。
[0158]
本领域技术人员可以理解，本实施例提供的一种uwb定位的实体设备结构并不构成对该实体设备的限定，可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
[0159]
存储介质中还可以包括操作系统、网络通信模块。操作系统是管理上述实体设备硬件和待识别软件资源的程序，支持信息处理程序以及其它待识别软件和/或程序的运行。网络通信模块用于实现存储介质内部各组件之间的通信，以及与信息处理实体设备中其它硬件和软件之间通信。
[0160]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本技术可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现，也可以通过硬件实现。
[0161]
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或
流程并不一定是实施本技术所必须的。本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
[0162]
上述本技术序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。以上公开的仅为本技术的几个具体实施场景，但是，本技术并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本技术的保护范围。