如何實現無線通信網絡組建，為了保證錨點都能與PAN協調器正常通行，一個通信網絡是必然需要的。同時可以大致分為四個場景：多錨測距場景、數據回傳場景、鏈路變化場景、角色移動場景。

在RTLS系統中，需要實時檢測標簽與錨點（Anchor）的距離，并結合錨點自身的位置，就可以依據換算算法得到標簽的相對位置。在實際應用場景中，需要組建一個錨點檢測網絡，把檢測到的距離信息回傳到上位機系統，根據錨點自身相對本地地圖的坐標信息，以及檢測到的距離信息，換算得到指定標簽的位置信息，這樣才能在實現在某一特定范圍檢測指定標簽，此外還行支持標簽自身的位置計算，即標簽可以通過網絡獲取錨點的位置信息并結合測試結果就能計算出本身位置。

在實際的RTLS系統運行中，可以大致分為四個場景：多錨測距場景、數據回傳場景、鏈路變化場景、角色移動場景。具體如圖2-1所示：

圖2-1RTLS系統場景說明圖

如果能保證RTLS系統在這個四個場景中都能安全穩定的工作，實現待監測區域構建錨點監測網絡，實現范圍內無盲點標簽距離測定和監測數據回傳。在這四個場景中大致面臨如下幾個問題需要解決：

1）無線通信網絡組建

2）標簽位置信息檢測

3）標簽移動時的測量

4）有效檢測和利用率

3.詳細說明與解決

無線通信網絡組建

問題描述：

為了保證所有的錨點都能與特定錨點（PAN協調器）正常通行，就必須要構建一個通信網絡，消息通過點對點或點跳躍路由后到達目的錨點。現有芯片DW1000已經實現PHY層和MAC層，這樣錨點就具備了點對點通信的能力，即支持構建通信網絡拓撲結構。為了構建通信網絡，我們需要在MAC層上實現網絡層協議（路由協議），這樣就能實現錨點間通信。

方案說明：

針對低速無線個人區域網絡的路由協議目前比較常見的是AODV算法和他的改進算法，AODV算法旨在多個移動節點中建立和維護一個動態的，自啟動的，多跳路由的專屬網絡。但是AODV算法比較復雜而且考慮到本案中需求的特殊性，因此也需要定義一個改進算法以便更適應本方案的通信需求。

方案通信特點說明：

本案中的網絡通信主要負責把標簽（tags）測量到的距離信息回傳到上位機，它具有如下特點：

1）目的地址可預測，位置變化不頻繁。

2）通信方式主要為單方向。

3）通信節點（錨點），位置變化不頻繁。

4）通信數據為無連接模式。

5）鏈路可修復

6）節點自動添加

因此我們只需要構建一個可以保證標簽與錨點原點無連接的單向的通信網絡即可。

可以參考AODV的樹狀網絡拓撲結構的建立過程，并簡化路由節點的算法優化路由線路構建流程。錨點負責建立維護通信網絡，標簽觸發數據通信過程，標簽屬于網絡的臨時節點，每次發送消息都需要搜索網絡節點，成功后發送測量消息。

路由協議說明：

參考樹形拓撲圖的特點，對每個節點的路由功能定義如下：

1）節點需維護自身層數，父節點地址，子節點地址。

2）節點可以把子節點傳來的數據轉發給父節點。

3）節點可以把父節點傳來的數據（廣播數據）轉發給所有子節點。

4）節點與父節點斷開時，需通知所有子節點。

5）父節點為錨點原點或錨點原點的子節點。

6）根據層數選擇最優父節點。

給予此些定義實現網絡拓撲的構建，維護和通信功能。

? 網絡拓撲構建過程

在所有錨點已經安裝完成并已經選定錨點原點后按如下流程構建網絡拓撲：

1）父節點監聽父節點查詢消息廣播，錨點原點為第一個父節點

2）沒有父節點的錨點（自由節點）廣播父節點查詢消息并攜帶自身地址

3）父節點監聽到父節點查詢消息廣播后，向查詢節點發送自身地址和層數信息。

4）子節點根據接收到的層數信息決定父節點，記錄父節點地址并向父節點發送子節點添加信息。

? 網絡拓撲構建維護過程

在網絡拓撲建立后，當有錨點損壞，移動，添加，移除時的網絡維護。

1）錨點原點定時廣播你好消息。

2）子節點定時向父節點發送我還在消息。

3）當父節點接收我還在消息超時后，刪除子節點地址。

4）當子節點接收你好消息超時后或收到變成自由節點消失時，向所有子節點發送變成自由節點消息，且自身變成自由節點，執行自由節點尋找父節點流程。

5）新節點為自由節點。

? 數據通信過程

網絡中的所有數據通信的方向都是子節點向父節點通信，節點收到數據后轉發給他的父親。

1）所有節點監聽數據上報請求消息。

2）節點將收到的數據上報消息傳遞給父節點。

3）數據上報請求消息由標簽產生。

? 所有消息格式定義

可參考AODV協議。

標簽位置信息檢測

問題描述和解決辦法

根據位置測量原理可知，計算標簽位置信息依賴于標簽與錨點的距離和錨點自身的位置信息。考慮到實際測量的誤差和計算結果的精度問題，標簽應盡可能多的把他與周邊錨點的距離信息上報。此問題的難點是錨點位置的確定，即如果定位網絡中的錨點位置。目前想到的辦法有如下幾個，但各有優缺點：

方案1：手動測量每一個錨點的位置信息。這個方案的優點是誤差可控，缺點是當錨點增加或者室內環境復雜時，導致測量工作量驟增。

方案2：先手動測量幾個特定錨點的位置信息，然后基于已知錨點位置信息和距離，估測其他錨點信息。優點是測量速度快，缺點是測量誤差不可控。

距離測試和數據上報流程

標簽與錨點距離的數據信息是通過數據上報請求消息通過通信網絡最終發送給錨點原點，上位機與錨點原點連接，這樣就能根據上報的數據信息，計算出標簽的位置信息。具體流程如下：

1）標簽定時與他周圍所有的錨點執行測距流程。

2）標簽在測量結果中挑選距離它最近的錨點，將測量數據封裝到數據上報請求消息并發給它。

標簽移動時的測量

問題描述和解決辦法

當標簽移動時會導致與他測距的錨點的變化，可是只要保證定它定時向周圍錨點測距，并由上位機來決定如何使用這些測量結果時，問題就簡單了。標簽只需要關心距離它最近的錨點的地址就可以了，此問題可以通過定時測距解決。

有效檢測和利用率

問題描述和解決辦法

在待監測區域確定的情況下，如何確定錨點的分布情況同樣是一個問題。為了提高檢測的精度和減少測試盲點，當然需要添加更多的錨點，可以這樣會導正通信網絡的負責化，并且增加通信的轉發次數。如果錨點布置的過于稀疏又會導致測量數據過少導致位置估算又偏差，甚至出現檢測盲點。暫時也沒有比較好的辦法解決此問題，能想到的辦法也就是先少量不錨點，然后根據實際的測試效果添加錨點。