[發明專利]一種UWB TDOA定位系統基站對時方法

在審

• 申請號: 202010415907.X
• 申請日: 2020-05-16
• 公開（公告）號: CN111491266A
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 陸開
• 申請（專利權）人: 深圳市引力波聯科技有限公司
• 主分類號: H04W4/33
• 分類號: H04W4/33;H04W56/00;H04W64/00
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 尚欣

本發明公開了一種UWB TDOA定位系統基站對時方法，涉及定位系統技術領域，包括對時基站、標簽、定位基站、路由器和計算服務器，所述對時基站和標簽的輸出端電性連接有定位基站，且定位基站的輸出端電性連接有路由器，所述路由器的輸出端電性連接有計算服務器。本發明的有益效果是：本發明簡化了時鐘同步方法，每一組設定一個主基站，每組獨立進行時鐘同步計算，由于系統采用單組分組策略，不涉及到多跳延遲補償問題，大大降低系統難度和提高穩定性；采用UWB信號直接進行時鐘同步，不需要額外鋪設光纜和wifi，記錄UWB到達時間，對時基站發送時刻時間戳(同時刻)＝定位基站接收時刻時間戳?(定位基站到對時基站距離/光速)，達到計算出各基站時間差。

技術領域

本發明涉及定位系統技術領域，具體為一種UWB TDOA定位系統基站對時方法。

背景技術

GPS/北斗等衛星導航定位系統被人們所熟知，在日常生活中提供了完善的室外定位導航服務。但是由于信號遮擋問題，導致這一定位方式并不適用于室內。如今最常見的室內定位技術主要有藍牙定位、Wi-Fi定位、UWB超寬帶定位、紅外線定位、RFID等技術。其中UWB超寬帶系統與傳統的窄帶系統相比，具有穿透力強、功耗低、抗多徑效果好、安全性高、能夠提高精確定位精度等優點。與藍牙和WIFI定位方法不同，UWB技術位置信息并不是基于信號強度(RSSI)進行計算，而是通過精確無線信號的發送時刻、接收時刻，并通過算法計算的。UWB技術主要分為兩種定位方法：TOF和TDOA。TOF測距方法的時間取決于時鐘精度，時鐘偏移會帶來誤差。為了減少時鐘偏移量造成的測距誤差，通常采用正反兩個方向的測量方法，即遠端基站發送測距信息，標簽接收測距信息并回復，然后再由標簽發起測距信息，遠端基站回復，通過求取飛行時間平均值，減少兩者之間的時間偏移，從而提高測距精度。但是正因如此就造成了TOF功耗大大提高，續航時間行對較短。TDOA技術不需要定位標簽與定位基站之間進行往復通信，只需要定位標簽發射一次UWB信號，工作時長縮短了，功耗也就大大降低了，故能做到更高的定位動態和定位容量。但是TDOA各基站間要保持精準的時間同步，需要達到納秒級別才能保證30厘米的誤差，這對時鐘同步算法要求非常高。

現有的系統時鐘同步方案分為有線時鐘同步、無線時鐘同步。有線時鐘同步需要鋪設專用光纜，無線時鐘同步則通過WIFI構建一個高性能的軟件無線電通信平臺，實現對物理層無線信號到達時間的精確測量，基于IEEE1588v2(PTP)國際協議標準，通過多跳時延補償和非對稱補償算法的創新應用，實現WLAN接入點間的高精度時鐘同步。這種方案對系統和設備要求比較高，需要能精確測量多跳時延補償和非對稱補償方法。由于需要額外增加光纜貨wifi設備，所以系統成本大大增加，并且系統組成相對復雜涉及到多跳延遲補償，這對系統要求比較高實現難度大，為此，我們提出一種UWB TDOA定位系統基站對時方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種UWB TDOA定位系統基站對時方法，以解決上述背景技術中提出的現有的系統時鐘同步方案分有有線時鐘同步、無線時鐘同步。有線時鐘同步需要鋪設專用光纜，無線時鐘同步則通過WIFI構建一個高性能的軟件無線電通信平臺，實現對物理層無線信號到達時間的精確測量，基于IEEE1588v2(PTP)國際協議標準，通過多跳時延補償和非對稱補償算法的創新應用，實現WLAN接入點間的高精度時鐘同步。這種方案對系統和設備要求比較高，需要能精確測量多跳時延補償和非對稱補償方法。由于需要額外增加光纜貨wifi設備，所以系統成本大大增加，并且系統組成相對復雜涉及到多跳延遲補償，這對系統要求比較高實現難度大的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種UWB TDOA定位系統基站對時方法，包括對時基站、標簽、定位基站、路由器和計算服務器，所述對時基站和標簽的輸出端電性連接有定位基站，且定位基站的輸出端電性連接有路由器，所述路由器的輸出端電性連接有計算服務器。

優選的，所述對時基站、定位基站、路由器與計算服務器之間為電性串聯連接。

優選的，所述定位基站設置有兩個或兩個以上。