本发明涉及超宽带短距离无线通信领域，具体涉及一种基于无线时钟同步的UWB多标签多基站的调度系统。
背景技术：
UWB是Ultra Wide Band的缩写，意思是超宽带，是利用比传统通信技术宽得多的频谱(通常是数百Mhz到数GHz)进行通信。根据Shannon理论，信道带宽越宽，就有着越强的抗干扰能力，所需要的发射功率越小，传输速率也越快。因此UWB技术可以使用更少的电能，更快地进行数据的有效传输，其每个数据包的传输时间可以非常短，达到ps级别，这样一来就有效解决了室内定位中一个很大的问题--多路径问题。这一点是其它几种技术难以解决的。
时钟同步在通信领域中有着越来越广泛的需求，各种通信系统对时间同步的需求可分为高精度时间需求(微秒级和纳秒级)和普通精度时间需求(毫秒级和秒级)。
无线传感器网络中节点众多,节点的能量、带宽、处理能力等相对受限,这就要求时钟同步算法必须具有扩展性好、低通信开销、低计算复杂度等特性。要达成整网时钟同步,时钟同步算法还必须提供多跳同步支持。不同应用对同步精度、同步保持时间的长短、同步区域的大小需求各不相同,如协同休眠等需要全网时钟同步精度一直保持毫秒级;而对于目标跟踪类应用只需要目标临近的局部节点保持微秒级同步精度,同步持续时间与目标的驻留时间成正比。
调度算法是指根据系统的资源分配策略所规定的资源分配算法。而选择调度方式和算法的若干准则如下：（1）面向用户的准则：周转时间短、响应时间快、截止时间的保证、优先权准则。（2）面向系统的准则：系统吞吐量、处理机利用率好、各类资源平衡利用。（3） 最优准则：最大的CPU利用率、最大的吞吐量、最短的周转时间、最短的等待时间、最短的响应时间。
技术实现要素：
本文的发明目的在于充分利用UWB标签与UWB定位基站的通信测距，降低时钟同步的通信开销，降低计算控制单元的动作频率，降低调度系统的功耗，提高单次通信的信息利用率，UWB标签和UWB定位基站的扩展更为简单，提升大范围的布设精确定位系统的易操作性。因此提出一种基于无线时钟同步的UWB多标签多基站的调度系统。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案实现：
一种基于无线时钟同步的UWB多标签多基站的调度系统，其特征在于，所述调度系统包括包括硬件平台以及时钟同步下的调度方法。
（1）所述的硬件平台包括2个或2个以上UWB标签、4个或4个以上UWB定位基站、计算控制单元。
（2）所述时钟同步下的调度方法包括①对正在通信中的UWB标签和通信范围内的UWB定位基站选择性地根据时钟等级高低进行时钟同步；②调度UWB标签和UWB定位基站发送统一编码后的短脉冲信号顺序。
进一步的，所述硬件平台包括包括2个或2个以上UWB标签、4个或4个以上UWB定位基站、计算控制单元。
（1）所述UWB 标签广播统一编码的包含测距时间戳信息的短脉冲信号，并接收由 UWB 定位基站反馈回来的包含时间戳信息和调度信息统一编码后的短脉冲信号。
（2）所述UWB基站接收统一编码后的开始测距和停止测距的短脉冲信号，发送包含调度信息和时钟同步信息统一编码后的短脉冲信号。
（3）所述计算控制单元提取UWB定位基站接收的统一编码后的短脉冲信号中的时间戳信息和时钟同步信息，计算TOF时间和调度时间信息，提取UWB标签接收到时钟同步信息，协调多个UWB标签与多个UWB定位基站的发送短脉冲信号的时机。
进一步的，所述时钟同步下的调度方法体现为为：
（1）对正在通信中的UWB标签和通信范围内的UWB定位基站选择性地根据时钟等级高低进行时钟同步。
（2）调度UWB标签和UWB定位基站发送统一编码后的短脉冲信号顺序。
进一步的，种基于无线时钟同步的UWB多标签多基站的调度系统的实现步骤为：
（1）组建一种基于无线时钟同步的UWB多标签多基站的调度系统的硬件平台，假设UWB标签与UWB定位基站在如图1所示的示例环境中布局。 0号UWB标签选择与0,1,2,3号UWB定位基站通信测距，1号UWB标签选择与3,5,6,7号UWB定位基站通信测距。UWB定位基站的时钟等级按照地址从小到大的顺序依次降低，在所述调度系统刚开始工作的时候，需要一个时间来建立调度关系。
（2）所有的UWB标签与UWB定位基站节点上的计算控制单元以自身毫秒级时钟计数，作为该节点的计算控制单元的调度时钟。
（3）0号UWB 标签广播统一编码的包含开始测距的信息的短脉冲信号。
（4）0,1,2,3号UWB定位基站接收到0号UWB标签广播的开始测距短脉冲信号。考虑到正在工作中的UWB定位基站行为相同，取0号UWB定位基站分析。0号UWB定位基站记录收到开始测距信号的时自身的调度时钟计数为。考虑到一个UWB标签与四个UWB定位基站完成一次测距的总时间为Δt，且在该实例环境中共有2个UWB标签。调度思想为将0号基站的时间轴按照2*Δt分成无数段， 0号UWB标签在所述的2*Δt的时间段的第一个Δt中与选择的四个基站通信测距，在0号UWB定位基站与3号UWB定位基站时钟同步的前提下，1号UWB标签在所述的2*Δt的时间段的第二个Δt中与选择的四个基站通信测距。则0号UWB标签距离下次发送开始测距的短脉冲信号时间=((2*Δt)-( %(2*Δt))) + (2*Δt)。将转换为时间戳信息并按照编码规则插入到将要反馈的信息中。
（5）考虑到正在工作中的UWB定位基站行为相同，取0号UWB定位基站分析。0号UWB定位基站在反馈的信息中按照统一编码规则插入自身的时钟信息。0,1,2,3号UWB定位基站按照自身地址从小到大的顺序将统一编码后的短脉冲信号发送出去。
（6）0号UWB标签依次接收到0,1,2,3号UWB定位基站的反馈信号。提取反馈信号中的调度信息以及时钟同步信号。选择时钟等级最高的时钟作为自身时钟并以该时钟计数，并通过调度信息中时间计算下次自身发送开始测距信号的时间点。
（7）考虑到正在工作中的UWB定位基站行为相同，取0号UWB定位基站的反馈信号分析。0号UWB定位基站反馈的信号被通信范围内的所有UWB定位基站接收到，比如示例环境中的1，3号基站。接收到反馈信号的UWB定位基站比较自身时钟等级与反馈信号中包含的时钟等级，若反馈信号中的时钟等级较高，则把反馈信号中的时钟作为自身时钟并以该时钟计数。工作中的UWB定位基站接收到其他UWB定位基站的反馈信号时，行为相同。
（8）在上述的步骤中，完成了0号与3号UWB定位基站的时钟同步。
（9）当1号标签开始测距时，重复上述步骤，完成对比3号UWB定位基站时钟等级低的UWB定位基站的时钟同步。
（10）不论0,1号UWB标签的开始测距的顺序，在经过上述步骤，都能够在0号UWB基站的时钟下完成调度，协调工作中的UWB标签与UWB定位基站发送短脉冲信号的时间点，保证调度系统稳定运行。
（11）考虑当0号UWB定位基站突然消失或者损坏。通过上述步骤，整个系统将会以1号UWB定位基站的时钟作为时钟源同步整个调度系统的时钟，提升整个系统的抗干扰能力以及自恢复能力。
综上所述，本发明提出了一种基于无线时钟同步的UWB多标签多基站的调度系统。本发明是通过示例说明所述调度系统的具体构成，但是下面一些变化情况仍然属于本发明的保护范围：
（1）时钟同步信息可以更细分为时钟源等级，时钟等级，时钟同步跳数等信息。
（2）UWB标签的数量增加或者减少。
（3）UWB定位基站数量增加或者减少。
附图说明
以上结合附图和实施例对本申请进一步说明：
图1时钟等级流向示意图。