一种适用于精确定位系统的高精度时间同步的方法
【专利摘要】本发明提出了本发明提供的一种适用于精确定位系统的高精度时间同步的方法，通过基站A发射的时间同步帧S1以及基站B接收的时间同步帧S1,建立基站A和基站B的相对时间关系。通过基站A发射时间同步消息M1至时间同步引擎，实现时间同步引擎和基站A的数据关系联系。通过基站B发射时间同步消息M2至时间同步引擎，实现时间同步引擎和基站B的数据关系联系，时间同步引擎通过对基站A发送的时间同步消息M1以及基站B发送的时间同步消息M2的分析和计算，完成基站A和基站B的时间同步。高精度的时间同步方法可以将时间同步精度提升至0.02微秒，将大大提高精确定位系统的定位精度。
【专利说明】一种适用于精确定位系统的高精度时间同步的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及精确定位技术，特别是指一种适用于精确定位系统的闻精度时间同步的方法。
【背景技术】
[0002]TDOA定位(Time Difference of Arrival到达时间差)是一种利用时间差进行定位的方法。通过测量定位标签发出的信号到达定位基站的时间，可以确定到达信号源的距离。TDOA定位系统(如图1所示)利用信号源到各个定位基站的距离，就能确定信号的位置。通过比较信号到达各个定位基站的时间差，就能作出以定位基站为焦点，距离差为长轴的双曲线，双曲线的交点就是信号源的位置。
[0003]为了实现TDOA系统的精确定位的功能，就要求在定位基站之间实现闻精度的时间同步。
【发明内容】
[0004]本发明提出一种适用于精确定位系统的高精度时间同步的方法，解决了现有技术中TDOA的精确度不够高的问题。
[0005]本发明的技术方案是这样实现的:一种适用于精确定位系统的高精度时间同步的方法，包括如下步骤，
步骤1，并置基站A和基站B至少两个定位基站，量化无线信号在基站A和基站B之间的传输时间为Λ Tl,
步骤2，基站A在Tl时刻发送时间同步帧SI至基站B，记录发送时间为Tl，同时基站A发送时间同步消息帧Ml至时间同步引擎，
步骤3，基站B接收时间同步帧SI并记录接收时间为Τ2，同时基站B发送时间同步消息帧M2至时间同步引擎，
步骤4，时间同步引擎根据无线信号在基站A和基站B之间的传输时间Λ Tl、Tl和Τ2确定基站B与基站A的时间差情况，通过Λ T = Τ2-Τ1-ΛΤ1算出时间差值，并同步基站A与基站B的时间，
其周期性地重复步骤2至步骤4。
[0006]进一步，量化基站A和基站B的距离D，则步骤I中的时间同步差的值为Λ Tl=D/C，其中C为光速。
[0007]其中，SI包括时间同步帧的序列号和基站A的ID。
[0008]其中，Ml包括时间同步帧SI的序列号、基站A的ID和时间同步帧SI的发送时间Tl。
[0009]其中，M2包括时间同步帧SI的序列号，基站A的ID，基站B的ID和接收时间同步帧SI的时间T2。
[0010]与现有技术相比，本发明提供的一种适用于精确定位系统的高精度时间同步的方法，通过基站A发射的时间同步帧SI以及基站B接收的时间同步帧SI，建立基站A和基站B的相对时间关系。通过基站A发射时间同步消息Ml至时间同步引擎，实现时间同步引擎和基站A的数据关系联系。通过基站B发射时间同步消息M2至时间同步引擎，实现时间同步引擎和基站B的数据关系联系，时间同步引擎通过对基站A发送的时间同步消息Ml以及基站B发送的时间同步消息M2的分析和计算，完成基站A和基站B的时间同步。其具体实现简单、可行性强，不会产生或极少地产生费用。由于基站A和基站B的本地时间系统会存在一定的时间抖动和偏移，所以需要周期性地进行时间同步。高精度的时间同步方法可以将时间同步精度提升至0.02微秒，将大大提闻精确定位系统的定位精度，具有重要意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0012]图1为【背景技术】中的TDOA定位系统示意图。
[0013]图2为本发明提供的时间同步不意图。
[0014]图3为本发明提供的基站拓扑示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0016]如图2?3所示，一种适用于精确定位系统的高精度时间同步的方法，包括如下步骤，
步骤1，并置基站A和基站B至少两个定位基站，量化无线信号在基站A和基站B之间的传输时间为Λ Tl,
步骤2，基站A在Tl时刻发送时间同步帧SI至基站B，记录发送时间为Tl，同时基站A发送时间同步消息帧Ml至时间同步引擎，
步骤3，基站B接收时间同步帧SI并记录接收时间为Τ2，同时基站B发送时间同步消息帧M2至时间同步引擎，
步骤4，时间同步引擎根据无线信号在基站A和基站B之间的传输时间Λ Tl、Tl和Τ2确定基站B与基站A的时间差情况，通过Λ T = Τ2-Τ1-ΛΤ1算出时间差值，并同步基站A与基站B的时间，
其周期性地重复步骤2至步骤4。
[0017]作为优选，量化基站A和基站B的距离D，则步骤I中的时间同步差的值为Λ Tl=D/C，其中C为光速。
[0018]作为优选，SI包括时间同步帧的序列号和基站A的ID。
[0019]作为优选，Ml包括时间同步帧SI的序列号、基站A的ID和时间同步帧SI的发送时间Tl。
[0020]作为优选，M2包括时间同步帧SI的序列号，基站A的ID，基站B的ID和接收时间同步帧SI的时间T2。
[0021]本发明提供的一种适用于精确定位系统的高精度时间同步的方法，高精度时间同步机方法，其主要由两个部分组成，分别是定位基站和同步引擎。
[0022]其中，基站为定位基站，基站至少包括两个即基站A和基站B，但不局限于基站A和基站B。上述的基站数量为2、3、4、5、6等大于I的整数个基站。
[0023]基站A发送时间同步帧,基站B接收到来自基站A的时间同步帧,基站A和基站B发送相关时间同步信息帧到同步引擎，同步引擎分析时间同步信息帧，计算出基站之间的时间的差值，同步引擎记录基站之间的时间差值，从而完成定位基站之间时间同步。
[0024]进一步地，多基站之任意第一基站发出时间同步帧，第二基站接收到来自第一基站发送的时间同步帧，第一基站将发送的时间同步帧的相关信息发送到同步引擎，第二基站将接收的时间同步帧的相关信息发送到同步引擎，时间同步引擎接收来自定位第一基站和第二基站发送的时间同步消息，通过同步引擎进行分析时间同步信息帧，并计算出定位基站之间的时间差值，完成定位基站之间的时间同步。
[0025]基站A周期性的发出时间同步帧，记录同步帧的发送时间Tl，定位基站B接收到基站A的时间同步帧时，记录接收时间T2。基站A和基站B分别将发送和接收时间同步帧的时间?目息发送到同步引擎上。定位引擎完成基站A和基站B的时间同步，提闻时间同步的精度，基站之间周期性的发送时间同步帧。
[0026]定位基站A发送时间同步帧SI，该帧包括如下数据单元:
帧类型，标识帧的类型。作为优选，长度为I个字节；作为优选，其值为0x87;
帧长度，标识帧的长度。作为优选，长度为I个字节；作为优选，其值为8 ；
帧序列号，用来标识帧，其方法是基站发送一次时间同步帧，帧序列号增加I。确保在一段时间内，基站发出的时间同步帧能够被同步引擎唯一识别。作为优选，长度为2个字节；基站ID:唯一标识定为基站的ID，不同的基站，不同的数值。作为优选，长度为4个字节;
时间同步帧Si是基站之间发送的，用作时间同步的一种帧。
[0027]时间同步帧的定义如下表:
表1:时间同步帧帧结构(SI)
【权利要求】
1.一种适用于精确定位系统的高精度时间同步的方法，其特征在于:包括如下步骤， 步骤1，并置基站A和基站B至少两个定位基站，量化无线信号在基站A和基站B之间的传输时间为Λ Tl, 步骤2，基站A在Tl时刻发送时间同步帧SI至基站B，记录发送时间为Tl，同时基站A发送时间同步消息帧Ml至时间同步引擎， 步骤3，基站B接收时间同步帧SI并记录接收时间为Τ2，同时基站B发送时间同步消息帧M2至时间同步引擎， 步骤4，时间同步引擎根据无线信号在基站A和基站B之间的传输时间Λ Tl、Tl和Τ2确定基站B与基站A的时间差情况，通过Λ T = Τ2-Τ1-ΛΤ1算出时间差值，并同步基站A与基站B的时间， 其周期性地重复步骤2至步骤4。
2.根据权利要求1所述的一种适用于精确定位系统的高精度时间同步的方法，其特征在于: 量化基站A和基站B的距离D，则步骤I中的时间同步差的值为Λ T1=D/C，其中C为光速。
3.根据权利要求1所述的一种适用于精确定位系统的高精度时间同步的方法，其特征在于: SI包括时间同步帧的序列号和基站A的ID。
4.根据权利要求f3之一所述的一种适用于精确定位系统的高精度时间同步的方法，其特征在于: Ml包括时间同步帧SI的序列号、基站A的ID和时间同步帧SI的发送时间Tl。
5.根据权利要求f3之一所述的一种适用于精确定位系统的高精度时间同步的方法，其特征在于: M2包括时间同步帧SI的序列号，基站A的ID，基站B的ID和接收时间同步帧SI的时间T2。
【文档编号】H04W64/00GK104202812SQ201410398624
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月14日 优先权日:2014年8月14日
【发明者】包建义, 钱克勤 申请人:杭州绿宇通信技术有限公司