[發(fā)明專利]基于多基站定位的交叉互驗(yàn)時(shí)鐘同步方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910397798.0
• 申請(qǐng)日: 2019-05-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110121208B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王聞今;嚴(yán)格;羅易凡;侯宏衛(wèi);房天昊;吳馳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W56/00
• 分類號(hào): H04W56/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 孟紅梅

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于多基站定位的交叉互驗(yàn)時(shí)鐘同步方法及系統(tǒng)。多基站定位系統(tǒng)中，用一個(gè)主基站和多個(gè)從基站對(duì)用戶進(jìn)行多基站定位。本發(fā)明方法中由主基站進(jìn)行工作時(shí)序控制，保證通訊正常，同時(shí)獲取各基站間互相通信的收發(fā)時(shí)間戳進(jìn)行時(shí)鐘同步，基于多組收發(fā)時(shí)間戳信息構(gòu)建方程獲得同步參數(shù)，對(duì)定位數(shù)據(jù)進(jìn)行矯正，以此提高定位精度。其中各數(shù)據(jù)間的相關(guān)性起到互相驗(yàn)證的作用。本發(fā)明使用交叉互驗(yàn)的方法，高效地解決基站間時(shí)鐘不同步問(wèn)題，矯正了由時(shí)鐘不同步造成的定位數(shù)據(jù)誤差，使同步與定位并行進(jìn)行，提高了系統(tǒng)整體效率，系統(tǒng)對(duì)定位算法的遷移性強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)線定位技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種定位系統(tǒng)的時(shí)鐘校準(zhǔn)技術(shù)，具體涉及一種基于多基站定位的高精度交叉互驗(yàn)時(shí)鐘同步方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

時(shí)鐘同步技術(shù)作為多基站實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題，主流的方法分為硬時(shí)鐘同步和軟時(shí)鐘同步。在實(shí)際情況中，由于晶振老化程度、頻率特性、溫度等因素的不同，不同芯片的時(shí)鐘頻率會(huì)產(chǎn)生漂移。此外由于芯片上電時(shí)間不同，不同芯片間的絕對(duì)時(shí)間軸也會(huì)有產(chǎn)生偏差。

硬時(shí)鐘同步系統(tǒng)包括同步信號(hào)和時(shí)鐘頻率生成器和基站信號(hào)，同步信號(hào)可以解決不同芯片間的時(shí)間軸偏差問(wèn)題。而時(shí)鐘生成器用來(lái)為所有基站芯片提供統(tǒng)一的時(shí)鐘，來(lái)解決頻率漂移的問(wèn)題。但是由于硬時(shí)鐘同步存在成本高、靈活性差的問(wèn)題，且無(wú)法消除中央頻率在傳輸過(guò)程中的誤差。因此構(gòu)建一個(gè)完整的用于多基站實(shí)時(shí)定位的軟時(shí)鐘同步系統(tǒng)是本發(fā)明的主要研究方向。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明目的是提供一種基于多基站定位的交叉互驗(yàn)時(shí)鐘同步方法及系統(tǒng)，能夠提供足夠的精度，達(dá)到多基站定位的精度要求。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所述的基于多基站定位的交叉互驗(yàn)時(shí)鐘同步方法，包括以下步驟：

(1)在定位區(qū)域布置多個(gè)坐標(biāo)已知的基站，包括一個(gè)主基站和n個(gè)從基站；基站個(gè)數(shù)大于等于4，且任意的4個(gè)基站不處于同一個(gè)平面；

(2)由主基站發(fā)出激活信號(hào)，包含本次通訊的發(fā)射時(shí)間、各從基站休眠時(shí)長(zhǎng)和任務(wù)類型；

(3)各從基站收到激活信號(hào)后，讀取出自身休眠時(shí)長(zhǎng)，記錄接收時(shí)間戳和發(fā)射時(shí)間戳，進(jìn)入定位狀態(tài)，與用戶互相通信得到定位數(shù)據(jù)；同時(shí)，用戶收到激活信號(hào)后發(fā)射定位信號(hào)，與各個(gè)基站通信產(chǎn)生定位數(shù)據(jù)；其中定位信號(hào)包含本次通訊的發(fā)射時(shí)間和任務(wù)類型；

(4)各從基站與用戶完成定位過(guò)程之后，把本地的定位數(shù)據(jù)存在發(fā)送幀相應(yīng)的位置，然后全部進(jìn)入休眠狀態(tài)；

(5)各從基站按約定好的順序從A₁到A_n逐一醒來(lái)，發(fā)送本地反饋信號(hào)，將定位數(shù)據(jù)發(fā)送給主基站A₀，在接收到下一條激活信號(hào)前持續(xù)接收其他從基站的反饋信號(hào)；

(6)主基站A₀發(fā)完激活信號(hào)后接收一切信號(hào)，直到檢測(cè)到收到終點(diǎn)從基站A_n的反饋信號(hào)或者接收定時(shí)器超時(shí)；讀取出每一條反饋信號(hào)的數(shù)據(jù)，傳給上位機(jī)進(jìn)行處理；在主基站處得到一共F_n組通信收發(fā)時(shí)間戳，包括主基站A₀與每個(gè)從基站間的2n組互相通信時(shí)間戳，以及從基站之間的互相通信時(shí)間戳，即：

(7)上位機(jī)利用F_n組通信收發(fā)時(shí)間戳信息以及基站間的實(shí)測(cè)距離構(gòu)成的線性方程組，用最小二乘法解出同步參數(shù)，包括各站晶振頻率、各站間時(shí)間軸初值偏差和站間收發(fā)時(shí)延；

(8)用解得的同步參數(shù)矯正定位數(shù)據(jù)，并將矯正后的定位數(shù)據(jù)代入定位算法得到用戶的位置。

在優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述步驟(2)中主基站發(fā)出的激活信號(hào)標(biāo)志一個(gè)工作周期的開(kāi)始，整個(gè)工作周期完全由主基站控制，從基站的工作內(nèi)容由主基站指定。