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      一種適用于精確定位系統(tǒng)的高精度時間同步的方法

      文檔序號:7811465閱讀:354來源:國知局
      一種適用于精確定位系統(tǒng)的高精度時間同步的方法
      【專利摘要】本發(fā)明提出了本發(fā)明提供的一種適用于精確定位系統(tǒng)的高精度時間同步的方法,通過基站A發(fā)射的時間同步幀S1以及基站B接收的時間同步幀S1,建立基站A和基站B的相對時間關(guān)系。通過基站A發(fā)射時間同步消息M1至?xí)r間同步引擎,實現(xiàn)時間同步引擎和基站A的數(shù)據(jù)關(guān)系聯(lián)系。通過基站B發(fā)射時間同步消息M2至?xí)r間同步引擎,實現(xiàn)時間同步引擎和基站B的數(shù)據(jù)關(guān)系聯(lián)系,時間同步引擎通過對基站A發(fā)送的時間同步消息M1以及基站B發(fā)送的時間同步消息M2的分析和計算,完成基站A和基站B的時間同步。高精度的時間同步方法可以將時間同步精度提升至0.02微秒,將大大提高精確定位系統(tǒng)的定位精度。
      【專利說明】一種適用于精確定位系統(tǒng)的高精度時間同步的方法

      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明涉及精確定位技術(shù),特別是指一種適用于精確定位系統(tǒng)的聞精度時間同步的方法。

      【背景技術(shù)】
      [0002]TDOA定位(Time Difference of Arrival到達時間差)是一種利用時間差進行定位的方法。通過測量定位標(biāo)簽發(fā)出的信號到達定位基站的時間,可以確定到達信號源的距離。TDOA定位系統(tǒng)(如圖1所示)利用信號源到各個定位基站的距離,就能確定信號的位置。通過比較信號到達各個定位基站的時間差,就能作出以定位基站為焦點,距離差為長軸的雙曲線,雙曲線的交點就是信號源的位置。
      [0003]為了實現(xiàn)TDOA系統(tǒng)的精確定位的功能,就要求在定位基站之間實現(xiàn)聞精度的時間同步。


      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0004]本發(fā)明提出一種適用于精確定位系統(tǒng)的高精度時間同步的方法,解決了現(xiàn)有技術(shù)中TDOA的精確度不夠高的問題。
      [0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:一種適用于精確定位系統(tǒng)的高精度時間同步的方法,包括如下步驟,
      步驟1,并置基站A和基站B至少兩個定位基站,量化無線信號在基站A和基站B之間的傳輸時間為Λ Tl,
      步驟2,基站A在Tl時刻發(fā)送時間同步幀SI至基站B,記錄發(fā)送時間為Tl,同時基站A發(fā)送時間同步消息幀Ml至?xí)r間同步引擎,
      步驟3,基站B接收時間同步幀SI并記錄接收時間為Τ2,同時基站B發(fā)送時間同步消息幀M2至?xí)r間同步引擎,
      步驟4,時間同步引擎根據(jù)無線信號在基站A和基站B之間的傳輸時間Λ Tl、Tl和Τ2確定基站B與基站A的時間差情況,通過Λ T = Τ2-Τ1-ΛΤ1算出時間差值,并同步基站A與基站B的時間,
      其周期性地重復(fù)步驟2至步驟4。
      [0006]進一步,量化基站A和基站B的距離D,則步驟I中的時間同步差的值為Λ Tl=D/C,其中C為光速。
      [0007]其中,SI包括時間同步幀的序列號和基站A的ID。
      [0008]其中,Ml包括時間同步幀SI的序列號、基站A的ID和時間同步幀SI的發(fā)送時間Tl。
      [0009]其中,M2包括時間同步幀SI的序列號,基站A的ID,基站B的ID和接收時間同步幀SI的時間T2。
      [0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明提供的一種適用于精確定位系統(tǒng)的高精度時間同步的方法,通過基站A發(fā)射的時間同步幀SI以及基站B接收的時間同步幀SI,建立基站A和基站B的相對時間關(guān)系。通過基站A發(fā)射時間同步消息Ml至?xí)r間同步引擎,實現(xiàn)時間同步引擎和基站A的數(shù)據(jù)關(guān)系聯(lián)系。通過基站B發(fā)射時間同步消息M2至?xí)r間同步引擎,實現(xiàn)時間同步引擎和基站B的數(shù)據(jù)關(guān)系聯(lián)系,時間同步引擎通過對基站A發(fā)送的時間同步消息Ml以及基站B發(fā)送的時間同步消息M2的分析和計算,完成基站A和基站B的時間同步。其具體實現(xiàn)簡單、可行性強,不會產(chǎn)生或極少地產(chǎn)生費用。由于基站A和基站B的本地時間系統(tǒng)會存在一定的時間抖動和偏移,所以需要周期性地進行時間同步。高精度的時間同步方法可以將時間同步精度提升至0.02微秒,將大大提聞精確定位系統(tǒng)的定位精度,具有重要意義。

      【專利附圖】

      【附圖說明】
      [0011]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
      [0012]圖1為【背景技術(shù)】中的TDOA定位系統(tǒng)示意圖。
      [0013]圖2為本發(fā)明提供的時間同步不意圖。
      [0014]圖3為本發(fā)明提供的基站拓撲示意圖。

      【具體實施方式】
      [0015]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖,對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發(fā)明保護的范圍。
      [0016]如圖2?3所示,一種適用于精確定位系統(tǒng)的高精度時間同步的方法,包括如下步驟,
      步驟1,并置基站A和基站B至少兩個定位基站,量化無線信號在基站A和基站B之間的傳輸時間為Λ Tl,
      步驟2,基站A在Tl時刻發(fā)送時間同步幀SI至基站B,記錄發(fā)送時間為Tl,同時基站A發(fā)送時間同步消息幀Ml至?xí)r間同步引擎,
      步驟3,基站B接收時間同步幀SI并記錄接收時間為Τ2,同時基站B發(fā)送時間同步消息幀M2至?xí)r間同步引擎,
      步驟4,時間同步引擎根據(jù)無線信號在基站A和基站B之間的傳輸時間Λ Tl、Tl和Τ2確定基站B與基站A的時間差情況,通過Λ T = Τ2-Τ1-ΛΤ1算出時間差值,并同步基站A與基站B的時間,
      其周期性地重復(fù)步驟2至步驟4。
      [0017]作為優(yōu)選,量化基站A和基站B的距離D,則步驟I中的時間同步差的值為Λ Tl=D/C,其中C為光速。
      [0018]作為優(yōu)選,SI包括時間同步幀的序列號和基站A的ID。
      [0019]作為優(yōu)選,Ml包括時間同步幀SI的序列號、基站A的ID和時間同步幀SI的發(fā)送時間Tl。
      [0020]作為優(yōu)選,M2包括時間同步幀SI的序列號,基站A的ID,基站B的ID和接收時間同步幀SI的時間T2。
      [0021]本發(fā)明提供的一種適用于精確定位系統(tǒng)的高精度時間同步的方法,高精度時間同步機方法,其主要由兩個部分組成,分別是定位基站和同步引擎。
      [0022]其中,基站為定位基站,基站至少包括兩個即基站A和基站B,但不局限于基站A和基站B。上述的基站數(shù)量為2、3、4、5、6等大于I的整數(shù)個基站。
      [0023]基站A發(fā)送時間同步幀,基站B接收到來自基站A的時間同步幀,基站A和基站B發(fā)送相關(guān)時間同步信息幀到同步引擎,同步引擎分析時間同步信息幀,計算出基站之間的時間的差值,同步引擎記錄基站之間的時間差值,從而完成定位基站之間時間同步。
      [0024]進一步地,多基站之任意第一基站發(fā)出時間同步幀,第二基站接收到來自第一基站發(fā)送的時間同步幀,第一基站將發(fā)送的時間同步幀的相關(guān)信息發(fā)送到同步引擎,第二基站將接收的時間同步幀的相關(guān)信息發(fā)送到同步引擎,時間同步引擎接收來自定位第一基站和第二基站發(fā)送的時間同步消息,通過同步引擎進行分析時間同步信息幀,并計算出定位基站之間的時間差值,完成定位基站之間的時間同步。
      [0025]基站A周期性的發(fā)出時間同步幀,記錄同步幀的發(fā)送時間Tl,定位基站B接收到基站A的時間同步幀時,記錄接收時間T2。基站A和基站B分別將發(fā)送和接收時間同步幀的時間?目息發(fā)送到同步引擎上。定位引擎完成基站A和基站B的時間同步,提聞時間同步的精度,基站之間周期性的發(fā)送時間同步幀。
      [0026]定位基站A發(fā)送時間同步幀SI,該幀包括如下數(shù)據(jù)單元:
      幀類型,標(biāo)識幀的類型。作為優(yōu)選,長度為I個字節(jié);作為優(yōu)選,其值為0x87;
      幀長度,標(biāo)識幀的長度。作為優(yōu)選,長度為I個字節(jié);作為優(yōu)選,其值為8 ;
      幀序列號,用來標(biāo)識幀,其方法是基站發(fā)送一次時間同步幀,幀序列號增加I。確保在一段時間內(nèi),基站發(fā)出的時間同步幀能夠被同步引擎唯一識別。作為優(yōu)選,長度為2個字節(jié);基站ID:唯一標(biāo)識定為基站的ID,不同的基站,不同的數(shù)值。作為優(yōu)選,長度為4個字節(jié);
      時間同步幀Si是基站之間發(fā)送的,用作時間同步的一種幀。
      [0027]時間同步幀的定義如下表:
      表1:時間同步幀幀結(jié)構(gòu)(SI)

      【權(quán)利要求】
      1.一種適用于精確定位系統(tǒng)的高精度時間同步的方法,其特征在于:包括如下步驟, 步驟1,并置基站A和基站B至少兩個定位基站,量化無線信號在基站A和基站B之間的傳輸時間為Λ Tl, 步驟2,基站A在Tl時刻發(fā)送時間同步幀SI至基站B,記錄發(fā)送時間為Tl,同時基站A發(fā)送時間同步消息幀Ml至?xí)r間同步引擎, 步驟3,基站B接收時間同步幀SI并記錄接收時間為Τ2,同時基站B發(fā)送時間同步消息幀M2至?xí)r間同步引擎, 步驟4,時間同步引擎根據(jù)無線信號在基站A和基站B之間的傳輸時間Λ Tl、Tl和Τ2確定基站B與基站A的時間差情況,通過Λ T = Τ2-Τ1-ΛΤ1算出時間差值,并同步基站A與基站B的時間, 其周期性地重復(fù)步驟2至步驟4。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于精確定位系統(tǒng)的高精度時間同步的方法,其特征在于: 量化基站A和基站B的距離D,則步驟I中的時間同步差的值為Λ T1=D/C,其中C為光速。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于精確定位系統(tǒng)的高精度時間同步的方法,其特征在于: SI包括時間同步幀的序列號和基站A的ID。
      4.根據(jù)權(quán)利要求f3之一所述的一種適用于精確定位系統(tǒng)的高精度時間同步的方法,其特征在于: Ml包括時間同步幀SI的序列號、基站A的ID和時間同步幀SI的發(fā)送時間Tl。
      5.根據(jù)權(quán)利要求f3之一所述的一種適用于精確定位系統(tǒng)的高精度時間同步的方法,其特征在于: M2包括時間同步幀SI的序列號,基站A的ID,基站B的ID和接收時間同步幀SI的時間T2。
      【文檔編號】H04W64/00GK104202812SQ201410398624
      【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
      【發(fā)明者】包建義, 錢克勤 申請人:杭州綠宇通信技術(shù)有限公司
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