基站時間同步算法的方法、裝置和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基站時間同步算法的方法、裝置和系統(tǒng)，屬于無線定位領域，所述方法用于標簽定位系統(tǒng)，所述標簽定位系統(tǒng)包括待定位標簽tag、第一基站anchor1和第二基站anchor2，所述tag在t1時間發(fā)出第一信號數(shù)據(jù)，anchor1和anchor2接收到第一信號數(shù)據(jù)的時間分別為t2和t3；所述tag保持靜止在t1’時間發(fā)出第二信號數(shù)據(jù)，anchor1和anchor2接收到第二信號數(shù)據(jù)的時間分別為t2’和t3’，所述方法包括：步驟1：獲取t1、t1’、t2、t2’、t3和t3’；步驟2：anchor1和anchor2在t1到t2’時間段內(nèi)的時鐘累積偏差為T＝(t2’?t2)?(t3’?t3)，利用該時鐘累積偏差T對anchor1和anchor2進行時間同步。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有硬件設備成本低、提高基站接收容量的特點。
【專利說明】
基站時間同步算法的方法、裝置和系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及無線定位領域，特別是指一種基站時間同步算法的方法、裝置和系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有技術的標簽定位系統(tǒng)中，由于每個基站Anchor有自己的時鐘源，存在頻率差，這些頻率差不固定，且隨各處溫度變化。為了實現(xiàn)基站時間同步，采用有線的到達時間差TDOA的時間同步方法，即系統(tǒng)中每個基站anchor之間的距離已知，采用頻率產(chǎn)生器產(chǎn)生時鐘頻率，通過有線發(fā)送到系統(tǒng)中的anchor，作為anchor的時鐘源，從而實現(xiàn)基站的時間同步，該方法中，由于采用有線傳輸頻率，增加硬件設備成本。
[0003]另外，還有現(xiàn)有技術中采用無線時間同步方法，系統(tǒng)中每個anchor之間的距離已知，用來計算信號飛行時間。該同步方法為:在系統(tǒng)的所有anchor中定義一個主站masteranchor，其余為從站slave anchor ,Master anchor周期性的發(fā)送同步信號，比如150ms，500ms等;master anchor記錄發(fā)出的時間，slave anchor收到的master anchor發(fā)出的同步信息后記錄收到的時間，slave anchor收到的時間減去master anchor發(fā)出的時間，再減去信號的飛行時間即這兩者之間的時間偏差，這樣就可以實現(xiàn)時間同步了，這個時間偏差由上位機記錄。然而，這種方法中,master anchor周期性的發(fā)送數(shù)據(jù)，相對來說減少了anchor接收時間，進而降低了接收的卡容量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種硬件設備成本低、提高基站接收容量的基站時間同步算法的方法、裝置和系統(tǒng)。
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供技術方案如下:
[0006]—種基站時間同步算法的方法，用于標簽定位系統(tǒng)，所述標簽定位系統(tǒng)包括待定位標簽tag、第一基站anchor I和第二基站anchor2，所述tag在11時間發(fā)出第一信號數(shù)據(jù)，anchor I和anchor2接收到第一信號數(shù)據(jù)的時間分別為t2和t3;所述tag保持靜止在11’時間發(fā)出第二信號數(shù)據(jù)，anchorl和anchor2接收到第二信號數(shù)據(jù)的時間分別為t2’和t3’，所述基站時間同步方法包括:
[0007]步驟1:獲取tl、tl’、t2、t2’、t3和t3’；
[0008]步驟2:anchorl和anchor2在tl到t2 ’時間段內(nèi)的時鐘累積偏差為T= (t2’ _t2)_(t3，-t3)，利用該時鐘累積偏差T對anchor I和anchor2進行時間同步。
[0009]進一步的，所述步驟I之前以及11時間之前，包括:
[0010]步驟10:進行&11(31101'1和311(311(^2的基準時間初始化，記錄311(31101'1和311(311(^2的基準時間，以及anchorl和anchor2的時間偏差。
[0011]進一步的，所述第一信號數(shù)據(jù)和第二信號數(shù)據(jù)均為心跳數(shù)據(jù)。
[0012]進一步的，tl和tl’的時間間隔為150ms。
[0013]—種基站時間同步算法的裝置，用于標簽定位系統(tǒng)，所述標簽定位系統(tǒng)包括待定位標簽tag、第一基站anchor I和第二基站anchor2，所述tag在11時間發(fā)出第一信號數(shù)據(jù)，anchor I和anchor2接收到第一信號數(shù)據(jù)的時間分別為t2和t3;所述tag保持靜止在11’時間發(fā)出第二信號數(shù)據(jù)，anchorl和anchor2接收到第二信號數(shù)據(jù)的時間分別為t2’和t3’，所述基站時間同步裝置包括:
[0014]獲取模塊:用于獲取乜八1’八2、七2’、七3和七3’ ；
[0015]計算模塊:用于anchor I和anchor 2在11到t2，時間段內(nèi)的時鐘累積偏差為T =(t2 ’ _t2) -(t3 ’ _t3)，利用該時鐘累積偏差T對anchor I和anchor2進行時間同步。
[0016]進一步的，所述獲取模塊連接有初始化模塊，所述初始化模塊:
[0017]用于進行31101101'1和311011(^2的基準時間初始化，記錄31101101'1和311011(^2的基準時間，以及anchorl和anchor2的時間偏差。
[0018]進一步的，所述第一信號數(shù)據(jù)和第二信號數(shù)據(jù)均為心跳數(shù)據(jù)。
[0019]進一步的，tl和tl ’的時間間隔為150ms。
[0020]—種基站時間同步算法的系統(tǒng)，包括上述的基站時間同步算法的裝置。
[0021]本發(fā)明具有以下有益效果:
?0022] 本發(fā)明通過anchorl和anchor2接收到第一信號數(shù)據(jù)和第二信號數(shù)據(jù)的時間，即可得到anchor I和anchor 2在時間段內(nèi)的時鐘累積偏差。利用該時鐘累積偏差T對就能夠進行anchor I和anchor 2的時間同步。
[0023]本發(fā)明不采用有線傳輸頻率，因此不會增加硬件設備成本。另外，本發(fā)明無需基站周期性的發(fā)送時間同步信息，不會減少基站接收時間，從而提高了基站接收容量。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有硬件設備成本低、提高基站接收容量的特點。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明的標簽定位系統(tǒng)的工作過程示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明的基站時間同步算法的方法的流程示意圖；
[0026]圖3為本發(fā)明的基站時間同步算法的方法的一種改進的流程示意圖；
[0027]圖4為本發(fā)明的基站時間同步算法的裝置的結構示意圖；
[0028]圖5為本發(fā)明的基站時間同步算法的裝置的一種改進的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0029]為使本發(fā)明要解決的技術問題、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。
[0030]—方面，本發(fā)明提供一種基站時間同步算法的方法，用于標簽定位系統(tǒng)，如圖1所示，標簽定位系統(tǒng)包括待定位標簽tag、第一基站anchorl和第二基站anchor2，tag在11時間發(fā)出第一信號數(shù)據(jù)，anchorl和anchorf接收到第一信號數(shù)據(jù)的時間分別為t2和t3;tag保持靜止在tl’時間發(fā)出第二信號數(shù)據(jù)，anchorl和anchor2接收到第二信號數(shù)據(jù)的時間分別為t2 ’和t3 ’，如圖2所示，基站時間同步方法包括:
[0031]S1:獲取tl、tl，、t2、t2，、t3和t3，；
[0032]52:311(*(^1和311&1(^2在衍到七2’時間段內(nèi)的時鐘累積偏差為了=^2’42)-(七3’-t3)，利用該時鐘累積偏差T對anchorl和anchor2進行時間同步。
[0033]本發(fā)明通過anchorl和anchor2接收到第一信號數(shù)據(jù)和第二信號數(shù)據(jù)的時間，即可得到anchor I和anchor 2在時間段內(nèi)的時鐘累積偏差。利用該時鐘累積偏差T對就能夠進行anchor I和anchor 2的時間同步。
[0034]本發(fā)明不采用有線傳輸頻率，因此不會增加硬件設備成本。另外，本發(fā)明無需基站周期性的發(fā)送時間同步信息，不會減少基站接收時間，進而提高了基站接收容量。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有硬件設備成本低、提高基站接收容量的特點。
[0035]作為本發(fā)明的一種改進，如圖3所示，SI之前以及tl時間之前，包括:
[0036]SlO:進行anchor I和anchor2的基準時間初始化，記錄anchor I和anchor 2的基準時間，以及anchorl和anchor2的時間偏差。
[0037]本發(fā)明中，得到上述的時鐘累積偏差T，再結合anchorl和anchor2的基準時間，以及anchor I和anchor 2的時間偏差就能夠實現(xiàn)anchor I和anchor 2之間的時間同步。
[0038]作為本發(fā)明的進一步改進，第一信號數(shù)據(jù)和第二信號數(shù)據(jù)均為心跳數(shù)據(jù)。心跳信號是每隔一段時間tag向anchor I和anchor2發(fā)送的同步信號。這樣，本發(fā)明能夠不斷的獲取一段一段時間內(nèi)的時鐘累積偏差T，使本發(fā)明可以一直對anchor I和anchor2進行時間同步。
[0039]優(yōu)選的，tl和tl，的時間間隔可以為150ms、300ms或500ms等。
[0040]發(fā)明人經(jīng)過潛心研究發(fā)現(xiàn)如下定理:
[0041 ] 定理:按圖1所示，tag在tl時刻發(fā)出心跳，anchorl在t2時刻收到，anchor2在t3時刻收到;tag再次在11，時刻發(fā)出心跳，anchor I在t2，時刻收到，anchor2在t3’時刻收到。tl、11 ’為tag本地時鐘，t2、t2 ’為anchor I本地時鐘，t3、t3 ’為anchor2本地時鐘。則在11到t2 ’的時間段內(nèi)，anchorl和anchor2之間的產(chǎn)生的時間累計偏差T= (t2’-t2)_(t3’_t3)。
[0042]定理證明:假設tag與anchor I之間在11時刻的時鐘誤差是El，tag和anchor2之間11的時鐘誤差是E2，假設tag與anchor I之間在11 ’時刻的時鐘誤差是EI ’，tag和anchor2之間tl’的時鐘誤差是E2’，anchorl和anchor2在tl時刻時鐘誤差是E3=(E2-El)，tl’時刻的時鐘誤差是E3’ = (E2’ -El ’)，那么說明，在tl到t2’的時間段內(nèi)，&11(3110!'1和311(311(^2之間的產(chǎn)生的時間累計偏差T = E3’-E3。如果tag在兩次發(fā)送數(shù)據(jù)之間間隔內(nèi)是靜止的，那么到達兩個&1101101'之間的飛行時間也相等，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]推導公式(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為anchorl和anchor2在tl到t2’時間段內(nèi)的時鐘累積偏差，如果T = O，說明這兩個anchor時鐘在這段時間內(nèi)沒有累積偏差。
[0052]由于設備頻率存在頻率漂移，而且隨著時間的增加漂移會越來越明顯。上述定理考慮了頻率漂移，計算出了 11到t2 ’時間段內(nèi)anchor I和anchor2之間的時鐘累積偏差。本發(fā)明是利用上述定理對anchorl和anchor2進行了時間同步。因此，本發(fā)明中，當存在保持靜止的tag發(fā)送心跳信號，就能夠一直實現(xiàn)anchor之間的時間同步。
[0053]另一方面.本發(fā)明提供一種基站時間同步算法的裝置，用于標簽定位系統(tǒng)，標簽定位系統(tǒng)包括待定位標簽tag、第一基站anchor I和第二基站anchor2，其特征在于，tag在11時間發(fā)出第一信號數(shù)據(jù)，anchorl和anchor2接收到第一信號數(shù)據(jù)的時間分別為t2和t3; tag保持靜止在tl’時間發(fā)出第二信號數(shù)據(jù)，anchorl和anchor2接收到第二信號數(shù)據(jù)的時間分別為t2 ’和t3 ’，如圖4所示，基站時間同步裝置包括:
[0054]獲取模塊11:用于獲取乜八1’八2、七2’、七3和七3’ ；
[0055]計算模塊12:用于anchorl和anchor2在tl到t2’時間段內(nèi)的時鐘累積偏差為T =(t2 ’ _t2) -(t3 ’ _t3)，利用該時鐘累積偏差T對anchor I和anchor2進行時間同步。
[0056]本發(fā)明，與現(xiàn)有技術相比，具有硬件設備成本低、提高基站接收容量的特點。
[0057]作為本發(fā)明的一種改進，如圖5所示，獲取模塊11連接有初始化模塊10，初始化模塊10:
[0058]用于進行31101101'1和311011(^2的基準時間初始化，記錄31101101'1和311011(^2的基準時間，以及anchorl和anchor2的時間偏差。
[°°59] 本發(fā)明中，得到上述的時鐘累積偏差T，再結合anchorl和anchor2的基準時間，以及anchor I和anchor 2的時間偏差就能夠實現(xiàn)anchor I和anchor 2之間的時間同步。
[0060]作為本發(fā)明的進一步改進，第一信號數(shù)據(jù)和第二信號數(shù)據(jù)均為心跳數(shù)據(jù)。本發(fā)明能夠不斷的獲取一段一段時間內(nèi)的時鐘累積偏差T，使本發(fā)明可以一直對anchorl和anchor2進行時間同步。
[0061 ] 優(yōu)選的，tl和tl，的時間間隔可以為150ms、300ms或500ms等。
[0062]再一方面.本發(fā)明還提供一種基站時間同步算法的系統(tǒng)，其特征在于，包括上述的基站時間同步算法的裝置。
[0063]由于本發(fā)明的基站時間同步算法的系統(tǒng)包括上述的基站時間同步算法的裝置。因此，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明硬件設備成本低，并且，不需要基站周期性發(fā)送時間同步信息，不會減少基站接收時間，進而提尚了基站接收容量。
[0064]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種基站時間同步算法的方法，用于標簽定位系統(tǒng)，所述標簽定位系統(tǒng)包括待定位標簽tag、第一基站anchor I和第二基站anchor 2，其特征在于，所述tag在11時間發(fā)出第一信號數(shù)據(jù)，anchor I和anchor2接收到第一信號數(shù)據(jù)的時間分別為t2和t3;所述tag保持靜止在tl’時間發(fā)出第二信號數(shù)據(jù)，anchorl和anchor2接收到第二信號數(shù)據(jù)的時間分別為t2’和t3 ’，所述基站時間同步方法包括: 步驟1:獲取衍41’42、七2’、七3和七3’； 步驟2:31101101'1和311011(^2在1:1到七2’時間段內(nèi)的時鐘累積偏差為1=(^2’42)-(^3’-t3)，利用該時鐘累積偏差T對anchorl和anchor2進行時間同步。2.根據(jù)權利要求1所述的基站時間同步算法的方法，其特征在于，所述步驟I之前以及tl時間之前，包括: 步驟10:進行31101101'1和311011(^2的基準時間初始化，記錄31101101'1和311011(^2的基準時間，以及anchorl和anchor2的時間偏差。3.根據(jù)權利要求1或2所述的基站時間同步算法的方法，其特征在于，所述第一信號數(shù)據(jù)和第二信號數(shù)據(jù)均為心跳數(shù)據(jù)。4.根據(jù)權利要求3所述的基站時間同步算法的方法，其特征在于，tl和tl’的時間間隔為I50ms。5.—種基站時間同步算法的裝置，用于標簽定位系統(tǒng)，所述標簽定位系統(tǒng)包括待定位標簽tag、第一基站anchor I和第二基站anchor 2，其特征在于，所述tag在11時間發(fā)出第一信號數(shù)據(jù)，anchor I和anchor2接收到第一信號數(shù)據(jù)的時間分別為t2和t3;所述tag保持靜止在tl’時間發(fā)出第二信號數(shù)據(jù)，anchorl和anchor2接收到第二信號數(shù)據(jù)的時間分別為t2’和t3’，所述基站時間同步裝置包括: 獲取模塊:用于獲取、t2、t2’、t3和t3’； 計算模塊:用于anchorl和anchor2在tl到t2’時間段內(nèi)的時鐘累積偏差為T = (tS’-tSpUS’-tS) ，利用該時鐘累積偏差T對anchorl和anchor2進行時間同步。6.根據(jù)權利要求5所述的基站時間同步算法的裝置，其特征在于，所述獲取模塊連接有初始化模塊，所述初始化模塊: 用于進行311(31101'1和311(311(^2的基準時間初始化，記錄311(31101'1和311(311(^2的基準時間，以及anchor I和anchor 2的時間偏差。7.根據(jù)權利要求5或6所述的基站時間同步算法的裝置，其特征在于，所述第一信號數(shù)據(jù)和第二信號數(shù)據(jù)均為心跳數(shù)據(jù)。8.根據(jù)權利要求7所述的基站時間同步算法的裝置，其特征在于，tl和tl’的時間間隔為I50ms。9.一種基站時間同步算法的系統(tǒng)，其特征在于，包括權利要求5-8中任一所述的基站時間同步算法的裝置。
【文檔編號】H04W56/00GK106028438SQ201610334747
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月18日
【發(fā)明人】聶娟
【申請人】北京永安信通科技有限公司