[發(fā)明專利]UWB定位基站的時間同步方法及其系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211092494.1
• 申請日: 2022-09-08
• 公開（公告）號: CN116321396A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孟瑋;顧義東;包建軍;羅克;趙宇;宋興家;季利佳;孫旭峰;應(yīng)東杰;杜志剛;李亞彬;陳進;王麗麗;練震;郭秋敏;張蓉;胡林芬;張健強
• 申請（專利權(quán)）人: 天地（常州）自動化股份有限公司;中煤科工集團常州研究院有限公司
• 主分類號: H04W56/00
• 分類號: H04W56/00;H04J3/06;H04W4/02
• 代理公司: 常州至善至誠專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32409
• 代理人: 趙旭

本發(fā)明公開了一種UWB定位基站的時間同步方法及其系統(tǒng)，該方法包括：一個5G基站與多個UWB定位基站通訊連接，將5G基站作為授時的主基站；5G基站廣播授時信息，UWB定位基站接收授時信息并發(fā)送帶有時間戳T1的響應(yīng)信息給5G基站；5G基站收到該帶有時間戳T1的響應(yīng)信息的時刻為T2，并將帶有時間戳T3的建立連接的響應(yīng)消息以及時間戳T1返回給UWB定位基站；UWB定位基站與5G基站建立連接，UWB獲取時間戳T1、時刻T2和時間戳T3，并獲取本地時間T4；UWB定位基站2根據(jù)時間戳T1、時刻T2、時間戳T3和本地時間T4，完成與5G基站的時間同步；所有的UWB定位基站均完成與5G基站的時間同步。本發(fā)明不僅組網(wǎng)簡單、時間同步方式簡單、還能提高時間同步的精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及UWB定位基站技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種UWB定位基站的時間同步方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)

UWB(Ultra?Wide?Band，超寬帶)技術(shù)是一種無線載波通信技術(shù)，它不采用正弦載波，而是利用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很寬。UWB技術(shù)具有系統(tǒng)復(fù)雜度低，發(fā)射信號功率譜密度低，對信道衰落不敏感，截獲能力低，位精度高等優(yōu)點，尤其適用于室內(nèi)等密集多徑場所的高速無線接入。

目前，UWB定位基站被廣泛應(yīng)用與煤礦井下的定位系統(tǒng)中，UWB定位基站通過發(fā)送和接收納秒級的非正弦窄脈沖來傳輸數(shù)據(jù)，利用ToF(時間到達)或TDoA(到達時間差)算法來計算人員或物品的位置信息，以實現(xiàn)對井下空間的實時精確定位、監(jiān)控、引導(dǎo)和預(yù)警，計算位置時需要UWB定位基站間嚴格時間同步，才能實精確定位。但是，由于一個UWB定位基站信號覆蓋范圍有限，一般來說，在井下不同位置都會布置UWB定位基站組成UWB網(wǎng)絡(luò)。這就會出現(xiàn)一個問題，如何保證多個UWB定位基站的時間是精準(zhǔn)同步的。

現(xiàn)有方案中，最常采用有線同步和無線同步兩種方式。有線同步的方案是，采用同步控制器，所有UWB定位基站均共用一個同步控制器，同步控制器通過有線通信的方式，將時間信息傳輸?shù)矫總€基站，使每個基站處于同一時間體系，實現(xiàn)時間同步。這種方式由于UWB定位基站與同步控制器之間都通過有線方式連接，導(dǎo)致線路部署成本較高，布線多且復(fù)雜。無線同步的方案是，在UWB定位基站中定義一個主基站，以主基站的時間基準(zhǔn)校準(zhǔn)其他UWB定位基站。這種方式會出現(xiàn)主基站無法覆蓋網(wǎng)內(nèi)所有UWB定位基站的情況，導(dǎo)致所有的UWB定位基站的無法時間同步，導(dǎo)致UWB定位基站之間時間同步精度低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的UWB定位基站時間同步的方法存在布線復(fù)雜、時間同步精度低的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種UWB定位基站的時間同步方法及其系統(tǒng)，組網(wǎng)方式簡單，時間同步精度高。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種UWB定位基站的時間同步方法，包括以下步驟：

S1、將5G基站與UWB定位基站部署在井下，一個所述5G基站與多個所述UWB定位基站通訊連接，將所述5G基站作為授時的主基站；

S2、所述5G基站廣播授時信息，所述UWB定位基站接收授時信息并發(fā)送帶有時間戳T1的響應(yīng)信息給所述5G基站；

S3、所述5G基站收到該帶有時間戳T1的響應(yīng)信息的時刻為T2，并將帶有時間戳T3的建立連接的響應(yīng)消息以及時間戳T1返回給所述UWB定位基站；

S4、所述UWB定位基站與所述5G基站建立連接，所述UWB獲取時間戳T1、時刻T2和時間戳T3，并獲取本地時間T4；所述UWB定位基站2根據(jù)時間戳T1、時刻T2、時間戳T3和本地時間T4，完成與5G基站的時間同步；

S5、所有的UWB定位基站均完成與5G基站的時間同步。

進一步的，若所述UWB定位基站同時收到多個所述5G基站的授時信息，則所述UWB定位基站根據(jù)接收信號碼功率的強度選取一個5G基站建立連接。