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龙图腾网获悉华南理工大学申请的专利隧道内UWB定位的通信组网和标签节点快速接入方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119342415B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-26发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411565667.6，技术领域涉及：H04W4/02；该发明授权隧道内UWB定位的通信组网和标签节点快速接入方法是由李向阳;卓同星设计研发完成，并于2024-11-05向国家知识产权局提交的专利申请。

本隧道内UWB定位的通信组网和标签节点快速接入方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种隧道内UWB定位的通信组网和标签节点快速接入方法，沿着隧道按照线性间隔部署锚节点，一个锚节点与其信号覆盖范围内定位的标签节点组成一个UWB定位的通信子网，把通信子网的超帧中时隙管理分为宏时隙和微时隙，一次完整的任务分配在一个宏时隙中完成，一个宏时隙包含至少一个微时隙；在标签节点从一个锚节点的通信子网过渡到另外一个锚节点的通信子网时，标签节点所在的通信子网的锚节点通过与邻居锚节点协商，主动为标签节点分配邻居锚节点的宏时隙和微时隙，无需标签节点移动到邻居锚节点的通信子网后再申请时隙，标签节点只要一次入网就能一直在线。本发明提高了通信的效率、实时性和可靠性，也增加了标签节点的密度和实时性。

本发明授权隧道内UWB定位的通信组网和标签节点快速接入方法在权利要求书中公布了：1.隧道内UWB定位的通信组网和标签节点快速接入方法，其特征在于，包括： 沿着隧道按照线性间隔部署锚节点，锚节点与标签节点之间通过UWB方式进行通信和定位，锚节点之间通过有线或者无线实现通信，一个锚节点与其信号覆盖范围内定位的标签节点组成一个UWB定位的通信子网，提出一种动态的超帧结构，由活动期和非活动期组成，活动期由信标帧即Beacon帧、非竞争接入阶段CFP和竞争接入阶段CAP组成，在活动期中，锚节点首先广播Beacon帧，之后是CFP，最后才是CAP； 把通信子网的超帧中时隙管理分为宏时隙和微时隙，一次完整的任务分配在一个宏时隙中完成，一个宏时隙包含至少一个微时隙，这些微时隙不一定连续； 在标签节点从一个锚节点的通信子网过渡到另外一个锚节点的通信子网时，标签节点所在的通信子网的锚节点通过与邻居锚节点协商，主动为标签节点分配邻居锚节点的宏时隙和微时隙，无需标签节点移动到邻居锚节点的通信子网后再申请时隙，标签节点只要一次入网就能一直在线；其中，标签节点第一次入网采用主动申请方式在CAP完成申请，之后就在正常通信过程中，被动地接收锚节点分配的宏时隙和微时隙信息，锚节点若长期未接收到标签节点的通信帧，则释放其时隙； 相邻锚节点之间活动期不重叠，通过时分多址TDMA方式实现锚节点与不同标签节点的分时通信；中间间隔1个位置的锚节点之间的活动期能够重叠，通过空分多址SDMA方式实现不同通信子网的同时通信，从而提高标签节点的密度和通信的实时性； 需要保证标签节点任何位置至少有1个锚节点能与之通信，即标签节点的UWB通信距离要大于锚节点间距的一半；锚节点能够安装在施工隧道的一侧墙壁或者双侧墙壁或者隧道顶部，相邻锚节点之间按照TDMA的分时进行超帧的发送时间分配，设定锚节点的通信周期，锚节点K在[t1,t1+1]时间区间处于超帧状态，t1时刻开始发送Beacon帧，持续通信预设时间，到[t1+1，t1+2]时间区间则处于非超帧状态，不发送UWB通信信号；而锚节点K-1和锚节点K+1则在[t1+1，t1+2]时间区间处于超帧状态，这两个节点在t1+1秒时刻开始发送Beacon帧，由于处于不同的空间位置，UWB信号不会相互干扰，以此实现SDMA； 当标签节点在隧道中的a位置时，首先检测锚节点的超帧中的Beacon帧，若在两个Beacon帧持续时间内依次检测到两个Beacon帧，说明在两个相邻锚节点的交叉覆盖范围，此时，标签节点选择信号强度较大的锚节点加入，标签节点在超帧的CAP时间区间申请分配CFP时间区间的宏时隙和微时隙；当标签节点在隧道中的b位置时，已经处于锚节点的过渡区域，此时，锚节点K-1为标签节点通过WIFI或者其它通信方式向锚节点K协商申请宏时隙和微时隙，锚节点K-1在与标签节点进行正常CFP通信过程把申请到的时隙告知标签节点，此后标签节点能够与锚节点K进行CFP的时隙通信，同时标签节点也能够即时向锚节点K-1申请释放其占有的时隙；如果标签节点不主动申请释放在锚节点K-1占有的时隙，则经过一段时间标签节点不与锚节点K-1通信，则锚节点K-1认为标签节点已经不在其管理的通信子网，主动释放标签节点所占有的CFP时隙；同样地，标签节点没有与其分配CFP实现的锚节点通信，也主动在其时隙分配数据表中清除其占有的CFP时隙；标签节点进入隧道之后，一旦申请了一个锚节点的通信子网，如果没有因为故障失去了建立的时隙分配数据表中的数据，则不需要再次在CAP中通过竞争来申请CFP时隙，否则需要重新在CAP中申请当前锚节点的通信子网的CFP时隙； 在每个锚节点的通信子网中，采用星型拓扑结构；锚节点广播Beacon帧的宏时隙占用一个微时隙，一次锚节点与标签节点的双边双向测距DS-TWR包括4次UWB通信，整个通信由请求帧即Poll帧、响应帧即Resp帧、最后一帧即Final帧和确认帧即Ack帧这4个定位通信帧组成，分别占用i、i+3、i+6、i+9编号的4个微时隙，其中i为可能的微时隙号，该4个微时隙之间的其它时隙能够安排其它标签节点的测距通信或者其它功能的通信； 在Beacon帧中完成标签节点与锚节点的时间同步后，立即进行CFP通信，各标签节点之间的时间同步误差要小，有利于减少时隙之间UWB信号干扰，另外如果在CFP中通信失败，还能够在CAP中通过竞争方式进行再次通信，不需要等待下一个超帧再进行CFP通信，提高了通信的可靠性和实时性；微时隙只进行一次通信帧发送，而多次通信帧来回发送则通过宏时隙进行管理，一个宏时隙包含至少一个微时隙，每个标签节点占用的微时隙能够不连续；Beacon帧是锚节点发送的广播帧，只占用一个微时隙；标签节点与锚节点的一次DS-TWR通信在CFP中完成，测距所需的Poll帧、Resp帧、Final帧和Ack帧这4个定位通信帧分别占用4个微时隙，用一个宏时隙管理，由于测距计算和MCU访问UWB收发器需要时间，为了提高通信效率，这4个微时隙并不连续，而是相差3个微时隙间隔，即Poll帧、Resp帧、Final帧和Ack帧，分别占用i、i+3、i+6、i+9编号的4个微时隙，此时i为该次DS-TWR通信的第1个通信帧即Poll帧的微时隙号，这样就把这4个通信帧之间的时间间隔固定下来，当这些时间间隔的时间差小于预设微秒时，具有更高的测距精度；CAP中的宏时隙采用2个微时隙长度，保证标签节点和锚节点能够进行一次来回通信；对于时隙分配的存储表格，称为时隙分配表，在该时隙分配表中，锚节点需要存储其通信子网中所有标签节点的时隙分配，而标签节点只要求存储其自身的几个占有的时隙，锚节点和标签节点都采用IEEE短地址和PAN-ID地址，共4字节，其中短地址和PAN-ID地址均是2字节； 在锚节点与标签节点定位的4次UWB通信中，由于每个定位通信帧的长度短，在这些通信帧中夹带其它数据通信功能，即把其它通信数据帧与定位通信帧合并为复合数据帧，提高通信效率。

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