[發(fā)明專利]一種UWB高精度定位系統(tǒng)的時間同步方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710559889.0
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN107257579B
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡江;卓長安;孫宇
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州品鉑科技有限公司
• 主分類號: H04W56/00
• 分類號: H04W56/00;H04J3/06;H04W64/00
• 代理公司: 浙江千克知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 趙芳;張瑜

一種UWB高精度定位系統(tǒng)的時間同步方法，所述UWB高精度定位系統(tǒng)包括主定位基站、多個普通定位基站、以及定位標簽心跳，普通定位基站的時間同步方法的具體步驟如下：普通定位基站接收主定位基站發(fā)送的同步幀信號，主定位基站和普通定位基站接收定位標簽心跳的標簽心跳幀信號；普通定位基站根據(jù)接收到的信號判斷是同步幀信號還是標簽心跳幀信號，如是同步幀信號，則進入PIC同步計算單元進行計算，如是標簽心跳幀信號則進入時鐘補償單元計算。本發(fā)明的有益效果是：可以很好解決時間同步問題并可對誤差大的數(shù)據(jù)自動修正。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種UWB高精度定位系統(tǒng)的時間同步方法。

背景技術(shù)

UWB(Ultra Wideband)是一種無載波通信技術(shù)，利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)。有人稱它為無線電領(lǐng)域的一次革命性進展，認為它將成為未來短距離無線通信的主流技術(shù)。總的來說，UWB在早期被用來應(yīng)用在近距離高速數(shù)據(jù)傳輸，近年來國外開始利用其亞納秒級超窄脈沖來做近距離精確室內(nèi)定位。UWB高精度定位系統(tǒng)的時間同步的優(yōu)良是決定定位精度、定位目標的容量及系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要條件。

現(xiàn)有技術(shù)的標簽定位系統(tǒng)中，由于每個基站Anchor有自己的時鐘源，存在頻率差，這些頻率差不固定，且隨各處溫度變化。為了實現(xiàn)基站時間同步，采用有線的到達時間差TDOA的時間同步方法，即系統(tǒng)中每個基站anchor之間的距離已知，采用頻率產(chǎn)生器產(chǎn)生時鐘頻率，通過有線發(fā)送到系統(tǒng)中的anchor，作為anchor的時鐘源，從而實現(xiàn)基站的時間同步，該方法中，由于采用有線傳輸頻率，增加硬件設(shè)備成本。

另外，還有現(xiàn)有技術(shù)中采用無線時間同步方法，系統(tǒng)中每個定位基站anchor之間的距離已知，用來計算信號飛行時間。該同步方法為：在系統(tǒng)的所有定位基站anchor中定義一個主定位基站master anchor，其余為從定位基站slave anchor，Master anchor周期性的發(fā)送同步信號，比如150ms，500ms等；master anchor記錄發(fā)出的時間，slave anchor收到的master anchor發(fā)出的同步信息后記錄收到的時間，slave anchor收到的時間減去master anchor發(fā)出的時間，再減去信號的飛行時間即這兩者之間的時間偏差，這樣就可以實現(xiàn)時間同步了，這個時間偏差由上位機記錄。然而，這種方法中，master anchor周期性的發(fā)送數(shù)據(jù)，相對來說減少了anchor接收時間，進而降低了接收的卡容量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種可以很好解決時間同步問題并可對誤差大的數(shù)據(jù)自動修正的UWB高精度定位系統(tǒng)的時間同步方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種UWB高精度定位系統(tǒng)的時間同步方法，所述UWB高精度定位系統(tǒng)包括主定位基站、多個普通定位基站、以及定位標簽心跳，普通定位基站的時間同步方法的具體步驟如下：

普通定位基站接收主定位基站發(fā)送的同步幀信號，主定位基站和普通定位基站接收定位標簽心跳的標簽心跳幀信號；

普通定位基站根據(jù)接收到的信號判斷是同步幀信號還是標簽心跳幀信號，如是同步幀信號，則進入PIC同步計算單元進行計算，如是標簽心跳幀信號則進入時鐘補償單元計算。

進一步，PIC同步計算單元的同步計算公式為：

其中，y(n)為經(jīng)算法修正后的普通定位基站同步包時間戳序列，x(n)為某個普通定位基站收到同步包的時間戳序列，t(n)為主定位基站發(fā)送同步的時間戳序列，Kp為比例調(diào)節(jié)系數(shù)，Ki為積分調(diào)節(jié)系數(shù)，e(j)為誤差。

進一步，PIC同步計算單元首次執(zhí)行時參數(shù)進行初始化，包括：

將普通定位基站接收到的時間戳Rx賦予給x(n)；

將x(n)賦予給y(n)；