基站时间同步算法的方法、装置和系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基站时间同步算法的方法、装置和系统，属于无线定位领域，所述方法用于标签定位系统，所述标签定位系统包括待定位标签tag、第一基站anchor1和第二基站anchor2，所述tag在t1时间发出第一信号数据，anchor1和anchor2接收到第一信号数据的时间分别为t2和t3；所述tag保持静止在t1’时间发出第二信号数据，anchor1和anchor2接收到第二信号数据的时间分别为t2’和t3’，所述方法包括：步骤1：获取t1、t1’、t2、t2’、t3和t3’；步骤2：anchor1和anchor2在t1到t2’时间段内的时钟累积偏差为T＝(t2’?t2)?(t3’?t3)，利用该时钟累积偏差T对anchor1和anchor2进行时间同步。与现有技术相比，本发明具有硬件设备成本低、提高基站接收容量的特点。
【专利说明】
基站时间同步算法的方法、装置和系统
技术领域
[0001]本发明涉及无线定位领域，特别是指一种基站时间同步算法的方法、装置和系统。
【背景技术】
[0002]现有技术的标签定位系统中，由于每个基站Anchor有自己的时钟源，存在频率差，这些频率差不固定，且随各处温度变化。为了实现基站时间同步，采用有线的到达时间差TDOA的时间同步方法，即系统中每个基站anchor之间的距离已知，采用频率产生器产生时钟频率，通过有线发送到系统中的anchor，作为anchor的时钟源，从而实现基站的时间同步，该方法中，由于采用有线传输频率，增加硬件设备成本。
[0003]另外，还有现有技术中采用无线时间同步方法，系统中每个anchor之间的距离已知，用来计算信号飞行时间。该同步方法为:在系统的所有anchor中定义一个主站masteranchor，其余为从站slave anchor ,Master anchor周期性的发送同步信号，比如150ms，500ms等;master anchor记录发出的时间，slave anchor收到的master anchor发出的同步信息后记录收到的时间，slave anchor收到的时间减去master anchor发出的时间，再减去信号的飞行时间即这两者之间的时间偏差，这样就可以实现时间同步了，这个时间偏差由上位机记录。然而，这种方法中,master anchor周期性的发送数据，相对来说减少了anchor接收时间，进而降低了接收的卡容量。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种硬件设备成本低、提高基站接收容量的基站时间同步算法的方法、装置和系统。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下:
[0006]—种基站时间同步算法的方法，用于标签定位系统，所述标签定位系统包括待定位标签tag、第一基站anchor I和第二基站anchor2，所述tag在11时间发出第一信号数据，anchor I和anchor2接收到第一信号数据的时间分别为t2和t3;所述tag保持静止在11’时间发出第二信号数据，anchorl和anchor2接收到第二信号数据的时间分别为t2’和t3’，所述基站时间同步方法包括:
[0007]步骤1:获取tl、tl’、t2、t2’、t3和t3’；
[0008]步骤2:anchorl和anchor2在tl到t2 ’时间段内的时钟累积偏差为T= (t2’ _t2)_(t3，-t3)，利用该时钟累积偏差T对anchor I和anchor2进行时间同步。
[0009]进一步的，所述步骤I之前以及11时间之前，包括:
[0010]步骤10:进行&11(31101'1和311(311(^2的基准时间初始化，记录311(31101'1和311(311(^2的基准时间，以及anchorl和anchor2的时间偏差。
[0011]进一步的，所述第一信号数据和第二信号数据均为心跳数据。
[0012]进一步的，tl和tl’的时间间隔为150ms。
[0013]—种基站时间同步算法的装置，用于标签定位系统，所述标签定位系统包括待定位标签tag、第一基站anchor I和第二基站anchor2，所述tag在11时间发出第一信号数据，anchor I和anchor2接收到第一信号数据的时间分别为t2和t3;所述tag保持静止在11’时间发出第二信号数据，anchorl和anchor2接收到第二信号数据的时间分别为t2’和t3’，所述基站时间同步装置包括:
[0014]获取模块:用于获取乜八1’八2、七2’、七3和七3’ ；
[0015]计算模块:用于anchor I和anchor 2在11到t2，时间段内的时钟累积偏差为T =(t2 ’ _t2) -(t3 ’ _t3)，利用该时钟累积偏差T对anchor I和anchor2进行时间同步。
[0016]进一步的，所述获取模块连接有初始化模块，所述初始化模块:
[0017]用于进行31101101'1和311011(^2的基准时间初始化，记录31101101'1和311011(^2的基准时间，以及anchorl和anchor2的时间偏差。
[0018]进一步的，所述第一信号数据和第二信号数据均为心跳数据。
[0019]进一步的，tl和tl ’的时间间隔为150ms。
[0020]—种基站时间同步算法的系统，包括上述的基站时间同步算法的装置。
[0021]本发明具有以下有益效果:
?0022] 本发明通过anchorl和anchor2接收到第一信号数据和第二信号数据的时间，即可得到anchor I和anchor 2在时间段内的时钟累积偏差。利用该时钟累积偏差T对就能够进行anchor I和anchor 2的时间同步。
[0023]本发明不采用有线传输频率，因此不会增加硬件设备成本。另外，本发明无需基站周期性的发送时间同步信息，不会减少基站接收时间，从而提高了基站接收容量。与现有技术相比，本发明具有硬件设备成本低、提高基站接收容量的特点。
【附图说明】
[0024]图1为本发明的标签定位系统的工作过程示意图；
[0025]图2为本发明的基站时间同步算法的方法的流程示意图；
[0026]图3为本发明的基站时间同步算法的方法的一种改进的流程示意图；
[0027]图4为本发明的基站时间同步算法的装置的结构示意图；
[0028]图5为本发明的基站时间同步算法的装置的一种改进的结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0030]—方面，本发明提供一种基站时间同步算法的方法，用于标签定位系统，如图1所示，标签定位系统包括待定位标签tag、第一基站anchorl和第二基站anchor2，tag在11时间发出第一信号数据，anchorl和anchorf接收到第一信号数据的时间分别为t2和t3;tag保持静止在tl’时间发出第二信号数据，anchorl和anchor2接收到第二信号数据的时间分别为t2 ’和t3 ’，如图2所示，基站时间同步方法包括:
[0031]S1:获取tl、tl，、t2、t2，、t3和t3，；
[0032]52:311(*(^1和311&1(^2在衍到七2’时间段内的时钟累积偏差为了=^2’42)-(七3’-t3)，利用该时钟累积偏差T对anchorl和anchor2进行时间同步。
[0033]本发明通过anchorl和anchor2接收到第一信号数据和第二信号数据的时间，即可得到anchor I和anchor 2在时间段内的时钟累积偏差。利用该时钟累积偏差T对就能够进行anchor I和anchor 2的时间同步。
[0034]本发明不采用有线传输频率，因此不会增加硬件设备成本。另外，本发明无需基站周期性的发送时间同步信息，不会减少基站接收时间，进而提高了基站接收容量。与现有技术相比，本发明具有硬件设备成本低、提高基站接收容量的特点。
[0035]作为本发明的一种改进，如图3所示，SI之前以及tl时间之前，包括:
[0036]SlO:进行anchor I和anchor2的基准时间初始化，记录anchor I和anchor 2的基准时间，以及anchorl和anchor2的时间偏差。
[0037]本发明中，得到上述的时钟累积偏差T，再结合anchorl和anchor2的基准时间，以及anchor I和anchor 2的时间偏差就能够实现anchor I和anchor 2之间的时间同步。
[0038]作为本发明的进一步改进，第一信号数据和第二信号数据均为心跳数据。心跳信号是每隔一段时间tag向anchor I和anchor2发送的同步信号。这样，本发明能够不断的获取一段一段时间内的时钟累积偏差T，使本发明可以一直对anchor I和anchor2进行时间同步。
[0039]优选的，tl和tl，的时间间隔可以为150ms、300ms或500ms等。
[0040]发明人经过潜心研究发现如下定理:
[0041 ] 定理:按图1所示，tag在tl时刻发出心跳，anchorl在t2时刻收到，anchor2在t3时刻收到;tag再次在11，时刻发出心跳，anchor I在t2，时刻收到，anchor2在t3’时刻收到。tl、11 ’为tag本地时钟，t2、t2 ’为anchor I本地时钟，t3、t3 ’为anchor2本地时钟。则在11到t2 ’的时间段内，anchorl和anchor2之间的产生的时间累计偏差T= (t2’-t2)_(t3’_t3)。
[0042]定理证明:假设tag与anchor I之间在11时刻的时钟误差是El，tag和anchor2之间11的时钟误差是E2，假设tag与anchor I之间在11 ’时刻的时钟误差是EI ’，tag和anchor2之间tl’的时钟误差是E2’，anchorl和anchor2在tl时刻时钟误差是E3=(E2-El)，tl’时刻的时钟误差是E3’ = (E2’ -El ’)，那么说明，在tl到t2’的时间段内，&11(3110!'1和311(311(^2之间的产生的时间累计偏差T = E3’-E3。如果tag在两次发送数据之间间隔内是静止的，那么到达两个&1101101'之间的飞行时间也相等，公式如下，其中1:142、七3、1:1 ’、t2’和t3’已知，El、E2、El’和E2’未知:
[0043]t2-tl-El = t2，-tl，-El， (I)
[0044]t3-U_E2 = t3，-tl，-E2， (2)
[0045]推导公式(I)和公式(2):
[0046]t3-t2-E2+El = t3’ ~t2’ _E2 ’ +El’；
[0047](E2，-El，)-(E2-El) = (t2，-t2)-(t3，-t3);
[0048]E3，-E3 = (t2，_t2)-(t3，-t3);
[0049]得:
[0050]T=(t2，-t2)-(t3，_t3)。
[0051 ] 公式中T为anchorl和anchor2在tl到t2’时间段内的时钟累积偏差，如果T = O，说明这两个anchor时钟在这段时间内没有累积偏差。
[0052]由于设备频率存在频率漂移，而且随着时间的增加漂移会越来越明显。上述定理考虑了频率漂移，计算出了 11到t2 ’时间段内anchor I和anchor2之间的时钟累积偏差。本发明是利用上述定理对anchorl和anchor2进行了时间同步。因此，本发明中，当存在保持静止的tag发送心跳信号，就能够一直实现anchor之间的时间同步。
[0053]另一方面.本发明提供一种基站时间同步算法的装置，用于标签定位系统，标签定位系统包括待定位标签tag、第一基站anchor I和第二基站anchor2，其特征在于，tag在11时间发出第一信号数据，anchorl和anchor2接收到第一信号数据的时间分别为t2和t3; tag保持静止在tl’时间发出第二信号数据，anchorl和anchor2接收到第二信号数据的时间分别为t2 ’和t3 ’，如图4所示，基站时间同步装置包括:
[0054]获取模块11:用于获取乜八1’八2、七2’、七3和七3’ ；
[0055]计算模块12:用于anchorl和anchor2在tl到t2’时间段内的时钟累积偏差为T =(t2 ’ _t2) -(t3 ’ _t3)，利用该时钟累积偏差T对anchor I和anchor2进行时间同步。
[0056]本发明，与现有技术相比，具有硬件设备成本低、提高基站接收容量的特点。
[0057]作为本发明的一种改进，如图5所示，获取模块11连接有初始化模块10，初始化模块10:
[0058]用于进行31101101'1和311011(^2的基准时间初始化，记录31101101'1和311011(^2的基准时间，以及anchorl和anchor2的时间偏差。
[°°59] 本发明中，得到上述的时钟累积偏差T，再结合anchorl和anchor2的基准时间，以及anchor I和anchor 2的时间偏差就能够实现anchor I和anchor 2之间的时间同步。
[0060]作为本发明的进一步改进，第一信号数据和第二信号数据均为心跳数据。本发明能够不断的获取一段一段时间内的时钟累积偏差T，使本发明可以一直对anchorl和anchor2进行时间同步。
[0061 ] 优选的，tl和tl，的时间间隔可以为150ms、300ms或500ms等。
[0062]再一方面.本发明还提供一种基站时间同步算法的系统，其特征在于，包括上述的基站时间同步算法的装置。
[0063]由于本发明的基站时间同步算法的系统包括上述的基站时间同步算法的装置。因此，与现有技术相比，本发明硬件设备成本低，并且，不需要基站周期性发送时间同步信息，不会减少基站接收时间，进而提尚了基站接收容量。
[0064]以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种基站时间同步算法的方法，用于标签定位系统，所述标签定位系统包括待定位标签tag、第一基站anchor I和第二基站anchor 2，其特征在于，所述tag在11时间发出第一信号数据，anchor I和anchor2接收到第一信号数据的时间分别为t2和t3;所述tag保持静止在tl’时间发出第二信号数据，anchorl和anchor2接收到第二信号数据的时间分别为t2’和t3 ’，所述基站时间同步方法包括: 步骤1:获取衍41’42、七2’、七3和七3’； 步骤2:31101101'1和311011(^2在1:1到七2’时间段内的时钟累积偏差为1=(^2’42)-(^3’-t3)，利用该时钟累积偏差T对anchorl和anchor2进行时间同步。2.根据权利要求1所述的基站时间同步算法的方法，其特征在于，所述步骤I之前以及tl时间之前，包括: 步骤10:进行31101101'1和311011(^2的基准时间初始化，记录31101101'1和311011(^2的基准时间，以及anchorl和anchor2的时间偏差。3.根据权利要求1或2所述的基站时间同步算法的方法，其特征在于，所述第一信号数据和第二信号数据均为心跳数据。4.根据权利要求3所述的基站时间同步算法的方法，其特征在于，tl和tl’的时间间隔为I50ms。5.—种基站时间同步算法的装置，用于标签定位系统，所述标签定位系统包括待定位标签tag、第一基站anchor I和第二基站anchor 2，其特征在于，所述tag在11时间发出第一信号数据，anchor I和anchor2接收到第一信号数据的时间分别为t2和t3;所述tag保持静止在tl’时间发出第二信号数据，anchorl和anchor2接收到第二信号数据的时间分别为t2’和t3’，所述基站时间同步装置包括: 获取模块:用于获取、t2、t2’、t3和t3’； 计算模块:用于anchorl和anchor2在tl到t2’时间段内的时钟累积偏差为T = (tS’-tSpUS’-tS) ，利用该时钟累积偏差T对anchorl和anchor2进行时间同步。6.根据权利要求5所述的基站时间同步算法的装置，其特征在于，所述获取模块连接有初始化模块，所述初始化模块: 用于进行311(31101'1和311(311(^2的基准时间初始化，记录311(31101'1和311(311(^2的基准时间，以及anchor I和anchor 2的时间偏差。7.根据权利要求5或6所述的基站时间同步算法的装置，其特征在于，所述第一信号数据和第二信号数据均为心跳数据。8.根据权利要求7所述的基站时间同步算法的装置，其特征在于，tl和tl’的时间间隔为I50ms。9.一种基站时间同步算法的系统，其特征在于，包括权利要求5-8中任一所述的基站时间同步算法的装置。
【文档编号】H04W56/00GK106028438SQ201610334747
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】聂娟
【申请人】北京永安信通科技有限公司