CN105578588A - 一种基站同步、定位方法和设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基站同步、定位方法和设备，包括：控制第一基站向第二基站发送定时脉冲信号，并确定从所述第一基站开始产生所述定时脉冲信号到所述第二基站接收到所述定时脉冲信号所产生的第一时延，所述定向脉冲信号为正负斜率线性调频信号；控制所述第二基站向所述第一基站发送应答脉冲信号，并确定从所述第二基站开始产生所述应答脉冲信号到所述第一基站接收到所述应答脉冲信号产生的第二时延；根据所述第一时延和所述第二时延，确定所述第一基站与所述第二基站之间的系统时间差，并指示所述第一基站/所述第二基站根据所述系统时间差实现所述第一基站与所述第二基站之间的时间同步，有效提高多动基站之间的时间同步精度和定位精度。

Description

一种基站同步、定位方法和设备

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基站同步、定位方法和设备。

背景技术

随着现代信息技术的发展，隐身目标、反辐射导弹、低空突防和综合电子干扰构成对现代雷达系统的“四大威胁”。然而，基于多动基站的空中分布式雷达探测制导技术可以在战场上构成全方位、立体化、多层次的战斗体系，具有全频段、多体制等技术性能，是现代雷达应对“四大威胁”的有效措施。

基于多动基站的空中分布式探测制导技术是以新型反隐身中远程地空导弹武器系统为背景，采用空中多动基站组网的方式对隐身目标进行联合探测，然后通过多动基站的信息融合技术实现对远距离隐身目标的高准确度探测、跟踪与有效拦截。

在基于多动基站的空中分布式探测制导技术中，多动基站间时间同步和定位的准确度对多动基站的联合探测和多动基站的信息融合效能起着至关重要的作用，甚至决定整个多动基站平台对隐身目标探测、跟踪的准确度。

多动基站之间的时间同步和定位是基于多动基站的空中分布式探测制导技术面临的一个难题。目前，在时间同步技术方面，主要采用短波授时、长波授时、卫星双向时间同步、卫星导航系统、激光双向时间同步技术等方法。

其中，短波授时和长波授时的时间同步准确度较差；卫星导航系统的时间同步准确度在10ns以内，但由于无法及时实时获得比对数据，实时性较差；卫星双向时间同步和激光双向时间同步是准确度最高的同步方式，可以达到1ns量级同步准确度，但设备复杂，不适合作为空中动基站之间实现时间同步的方案。

综上所述，亟需一种基站同步方法，用于解决基于多动基站的空中分布式探测制导技术的多动基站之间的时间同步问题。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种基站同步、定位方法和设备，用于解决基于多动基站的空中分布式探测制导技术的多动基站之间的时间同步问题。

一种基站同步方法，包括：

控制第一基站向第二基站发送定时脉冲信号，并确定从所述第一基站开始产生所述定时脉冲信号到所述第二基站接收到所述定时脉冲信号所产生的第一时延，其中，所述定向脉冲信号为正负斜率线性调频信号；

控制所述第二基站向所述第一基站发送应答脉冲信号，并确定从所述第二基站开始产生所述应答脉冲信号到所述第一基站接收到所述应答脉冲信号产生的第二时延；

根据所述第一时延和所述第二时延，确定所述第一基站与所述第二基站之间的系统时间差，并指示所述第一基站/所述第二基站根据所述系统时间差实现所述第一基站与所述第二基站之间的时间同步。

一种基站同步设备，包括：

控制单元，用于控制第一基站向第二基站发送定时脉冲信号，并确定从所述第一基站开始产生所述定时脉冲信号到所述第二基站接收到所述定时脉冲信号所产生的第一时延，其中，所述定向脉冲信号为正负斜率线性调频信号；以及控制所述第二基站向所述第一基站发送应答脉冲信号，并确定从所述第二基站开始产生所述应答脉冲信号到所述第一基站接收到所述应答脉冲信号产生的第二时延；

同步单元，用于根据所述第一时延和所述第二时延，确定所述第一基站与所述第二基站之间的系统时间差，并指示所述第一基站/所述第二基站根据所述系统时间差实现所述第一基站与所述第二基站之间的时间同步。

本申请有益效果如下：

本申请实施例控制第一基站向第二基站发送定时脉冲信号，并确定从所述第一基站开始产生所述定时脉冲信号到所述第二基站接收到所述定时脉冲信号所产生的第一时延，所述定向脉冲信号为正负斜率线性调频信号；控制所述第二基站向所述第一基站发送应答脉冲信号，并确定从所述第二基站开始产生所述应答脉冲信号到所述第一基站接收到所述应答脉冲信号产生的第二时延；根据所述第一时延和所述第二时延，确定所述第一基站与所述第二基站之间的系统时间差，并指示所述第一基站/所述第二基站根据所述系统时间差实现所述第一基站与所述第二基站之间的时间同步。这样，本申请实施例采用正负斜率线性调频信号作为定向脉冲信号和应答脉冲信号，系统结构比较简单，能够在计算所述第一基站与所述第二基站之间的系统时间差时方法比较简单，还有效提高多动基站之间的时间同步精度和定位精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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。

图1为本申请实施例提供的一种基站同步方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种基站同步设备的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的主动基站的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的辅动基站的结构示意图；

图5为主动基站中的第一发射/接收天线、第二接收天线和第三接收天线空间位置关系分布示意图；

图6为本申请实施例所使用的定时脉冲信号与应答脉冲信号的波形示意图；

图7为定时脉冲信号/应答脉冲信号进行去斜处理得到的波形示意图；

图8为主动基站两个天线组成的干涉仪的结构示意图。

具体实施方式

为了实现本申请的目的，本申请实施例提供了一种基站同步、定位方法和设备，控制第一基站向第二基站发送定时脉冲信号，并确定从所述第一基站开始产生所述定时脉冲信号到所述第二基站接收到所述定时脉冲信号所产生的第一时延，所述定向脉冲信号为正负斜率线性调频信号；控制所述第二基站向所述第一基站发送应答脉冲信号，并确定从所述第二基站开始产生所述应答脉冲信号到所述第一基站接收到所述应答脉冲信号产生的第二时延；根据所述第一时延和所述第二时延，确定所述第一基站与所述第二基站之间的系统时间差，并指示所述第一基站/所述第二基站根据所述系统时间差实现所述第一基站与所述第二基站之间的时间同步。这样，本申请实施例采用正负斜率线性调频信号作为定向脉冲信号和应答脉冲信号，系统结构比较简单，能够在计算所述第一基站与所述第二基站之间的系统时间差时方法比较简单，还有效提高多动基站之间的时间同步精度和定位精度。

下面结合说明书附图对本申请各个实施例作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例提供的一种基站同步方法的流程示意图。所述方法可以如下所示。

步骤101：控制第一基站向第二基站发送定时脉冲信号，并确定从所述第一基站开始产生所述定时脉冲信号到所述第二基站接收到所述定时脉冲信号所产生的第一时延。

其中，所述定向脉冲信号为正负斜率线性调频信号。

在步骤101中，控制第一基站向第二基站发送定时脉冲信号，并在第一基站向第二基站发送定时脉冲信号的过程中，确定从所述第一基站开始产生所述定时脉冲信号到所述第二基站接收到所述定时脉冲信号所产生的第一时延。

具体地，确定所述第一基站产生所述定时脉冲信号的第一时刻；

确定所述第一基站从产生所述定时脉冲信号到将所述定时脉冲信号从所述第一基站的发射天线发射出所消耗的第一时间值；

确定所述定时脉冲信号从所述第一基站发射出到所述第二基站的接收天线接收到所述定时脉冲信号所消耗的第二时间值；

确定所述第二基站接收所述定时脉冲信号所消耗的第三时间值；

确定所述第二基站接收到所述定时脉冲信号的第二时刻；

根据所述第一时刻、所述第一时间值、所述第二时间值、第三时间值和所述第二时刻，计算得到从所述第一基站开始产生所述定时脉冲信号到所述第二基站接收到所述定时脉冲信号所产生的第一时延。

步骤102：控制所述第二基站向所述第一基站发送应答脉冲信号，并确定从所述第二基站开始产生所述应答脉冲信号到所述第一基站接收到所述应答脉冲信号产生的第二时延。

在步骤102中，控制所述第二基站向所述第一基站发送应答脉冲信号，并在所述第二基站向所述第一基站发送应答脉冲信号的过程中，确定从所述第二基站开始产生所述应答脉冲信号到所述第一基站接收到所述应答脉冲信号产生的第二时延。

具体地，确定所述第二基站产生所述应答脉冲信号的第三时刻；

确定所述第二基站从产生所述应答脉冲信号到将所述应答脉冲信号从所述第二基站的发射天线发射出所消耗的第四时间值；

确定所述应答脉冲信号从所述第二基站发射出到所述第一基站的接收天线接收到所述应答脉冲信号所消耗的第五时间值；

确定所述第一基站接收所述应答脉冲信号所消耗的第六时间值；

确定所述第一基站接收到所述应答脉冲信号的第四时刻；

根据所述第三时刻、所述第四时间值、所述第五时间值、第六时间值和所述第四时刻，计算得到从所述第二基站开始产生所述应答脉冲信号到所述第一基站接收到所述应答脉冲信号产生的第二时延。

步骤103：根据所述第一时延和所述第二时延，确定所述第一基站与所述第二基站之间的系统时间差，并指示所述第一基站/所述第二基站根据所述系统时间差实现所述第一基站与所述第二基站之间的时间同步。

在步骤103中，通过以下方式计算得到所述第一基站与所述第二基站之间的系统时间差：

$t_{\mathrm{\Δ}}=\frac{\left(T_{1-1-r}-T_{2-t}\right)-\left(T_{2-r}-T_{1-t}\right)}{2}+\frac{\left({\mathrm{\τ}}_{1-t}+{\mathrm{\τ}}_{2-r}\right)-\left({\mathrm{\τ}}_{2-t}+{\mathrm{\τ}}_{1-1-r}\right)}{2};$

其中，t_Δ为所述第一基站与所述第二基站之间的系统时间差；T_1-1-r为第四时刻；T_2-t为第三时刻；T_2-r为第二时刻；T_1-t为第一时刻；τ_1-t为第一时间值；τ_2-r为第三时间值；τ_2-t为第四时间值；τ_1-1-r为第六时间值。

可选地，所述方法还包括：

根据所述第一时延、所述第一基站与所述第二基站之间的系统时间差和所述第二时间值，确定所述第一基站与所述第二基站之间的距离值；

利用干涉仪测量所述第二基站相对于所述第一基站的角度信息；

根据所述第一基站与所述第二基站之间的距离值和所述角度信息，对所述第二基站的位置进行定位。

通过本申请实施例提供的技术方案，控制第一基站向第二基站发送定时脉冲信号，并确定从所述第一基站开始产生所述定时脉冲信号到所述第二基站接收到所述定时脉冲信号所产生的第一时延，所述定向脉冲信号为正负斜率线性调频信号；控制所述第二基站向所述第一基站发送应答脉冲信号，并确定从所述第二基站开始产生所述应答脉冲信号到所述第一基站接收到所述应答脉冲信号产生的第二时延；根据所述第一时延和所述第二时延，确定所述第一基站与所述第二基站之间的系统时间差，并指示所述第一基站/所述第二基站根据所述系统时间差实现所述第一基站与所述第二基站之间的时间同步。这样，本申请实施例采用正负斜率线性调频信号作为定向脉冲信号和应答脉冲信号，系统结构比较简单，能够在计算所述第一基站与所述第二基站之间的系统时间差时方法比较简单，还有效提高多动基站之间的时间同步精度和定位精度。

图2为本申请实施例提供的一种基站同步设备的结构示意图。所述基站同步设备包括：控制单元21和同步单元22，其中：

控制单元21，用于控制第一基站向第二基站发送定时脉冲信号，并确定从所述第一基站开始产生所述定时脉冲信号到所述第二基站接收到所述定时脉冲信号所产生的第一时延；以及控制所述第二基站向所述第一基站发送应答脉冲信号，并确定从所述第二基站开始产生所述应答脉冲信号到所述第一基站接收到所述应答脉冲信号产生的第二时延；

同步单元22，用于根据所述第一时延和所述第二时延，确定所述第一基站与所述第二基站之间的系统时间差，并指示所述第一基站/所述第二基站根据所述系统时间差实现所述第一基站与所述第二基站之间的时间同步。

在本申请的另一实施例中，所述控制单元21确定从所述第一基站开始产生所述定时脉冲信号到所述第二基站接收到所述定时脉冲信号所产生的第一时延，包括：

确定所述第一基站产生所述定时脉冲信号的第一时刻；

确定所述第一基站从产生所述定时脉冲信号到将所述定时脉冲信号从所述第一基站的发射天线发射出所消耗的第一时间值；

确定所述定时脉冲信号从所述第一基站发射出到所述第二基站的接收天线接收到所述定时脉冲信号所消耗的第二时间值；

确定所述第二基站接收所述定时脉冲信号所消耗的第三时间值；

确定所述第二基站接收到所述定时脉冲信号的第二时刻；

根据所述第一时刻、所述第一时间值、所述第二时间值、第三时间值和所述第二时刻，计算得到从所述第一基站开始产生所述定时脉冲信号到所述第二基站接收到所述定时脉冲信号所产生的第一时延。

在本申请的另一实施例中，所述控制单元21确定从所述第二基站开始产生所述应答脉冲信号到所述第一基站接收到所述应答脉冲信号产生的第二时延，包括：

确定所述第二基站产生所述应答脉冲信号的第三时刻；

确定所述第二基站从产生所述应答脉冲信号到将所述应答脉冲信号从所述第二基站的发射天线发射出所消耗的第四时间值；

确定所述应答脉冲信号从所述第二基站发射出到所述第一基站的接收天线接收到所述应答脉冲信号所消耗的第五时间值；

确定所述第一基站接收所述应答脉冲信号所消耗的第六时间值；

确定所述第一基站接收到所述应答脉冲信号的第四时刻；

根据所述第三时刻、所述第四时间值、所述第五时间值、第六时间值和所述第四时刻，计算得到从所述第二基站开始产生所述应答脉冲信号到所述第一基站接收到所述应答脉冲信号产生的第二时延。

在本申请的另一实施例中，所述同步单元22根据所述第一时延和所述第二时延，确定所述第一基站与所述第二基站之间的系统时间差，包括：

通过以下方式计算得到所述第一基站与所述第二基站之间的系统时间差：

$t_{\mathrm{\Δ}}=\frac{\left(T_{1-1-r}-T_{2-t}\right)-\left(T_{2-r}-T_{1-t}\right)}{2}+\frac{\left({\mathrm{\τ}}_{1-t}+{\mathrm{\τ}}_{2-r}\right)-\left({\mathrm{\τ}}_{2-t}+{\mathrm{\τ}}_{1-1-r}\right)}{2};$

其中，t_Δ为所述第一基站与所述第二基站之间的系统时间差；T_1-1-r为第四时刻；T_2-t为第三时刻；T_2-r为第二时刻；T_1-t为第一时刻；τ_1-t为第一时间值；τ_2-r为第三时间值；τ_2-t为第四时间值；τ_1-1-r为第六时间值。

在本申请的另一实施例中，所述基站同步设备还包括：定位单元23，其中：

所述定位单元23，用于根据所述第一时延、所述第一基站与所述第二基站之间的系统时间差和所述第二时间值，确定所述第一基站与所述第二基站之间的距离值；利用干涉仪测量所述第二基站相对于所述第一基站的角度信息；

根据所述第一基站与所述第二基站之间的距离值和所述角度信息，对所述第二基站的位置进行定位。

需要说明的是，本申请实施例提供的基站同步设备可以是基站上的功能模块，也可以是基站之外的其他设备，可以通过软件方式实现以上功能，还可以通过硬件方式实现以上功能，这里不做限定。

本申请实施例中的第一基站可以称之为主动基站，第二基站可以称之为辅动基站。

图3为本申请实施例提供的主动基站的结构示意图。所述主动基站包括：时序控制与信号处理系统31、收发系统32和天馈系统33。其中，时序控制与信号处理系统31中包含时序控制与信号处理器311；收发系统32中包含信号发生器321、发射通道322、单刀双掷开关323、第一接收通道324、第二接收通道325和第三接收通道326；天馈系统33中包含第一发射/接收天线331、第二接收天线332和第三接收天线333。

其中，在主动基站中，时序控制与信号处理器311的触发信号输出端与信号产生器321的触发信号输入端电连接。信号产生器321的信号输出端与发射通道322的信号输入端电连接。发射通道322的信号输出端与单刀双掷开关323的一个信号输入端电连接。单刀双掷开关323的信号输出/输入端与第一发射/接收天线331的信号输入/输出端电连接。单刀双掷开关323的另一个信号输出端与第一接收通道324的信号输入端电连接。第一接收通道324的信号输出端与时序控制与信号处理器311的第一个信号输入端电连接。第二接收天线332的信号输出端与第二接收通道325的信号输入端电连接。第二接收通道325的信号输出端与时序控制与信号处理器311的第二个信号输入端电连接。第三接收天线333的信号输出端与第三接收通道326的信号输入端电连接。第三接收通道326的信号输出端与时序控制与信号处理器311的第三个信号输入端电连接。

图4为本申请实施例提供的辅动基站的结构示意图。所述辅动基站包括：时序控制与信号处理系统41、收发系统42和天馈系统43。其中，所述时序控制与信号处理系统41包括时序控制与信号处理器411；所述收发系统42包括信号产生器421、发射通道422、单刀双掷开关423、第一接收通道424；所述天馈系统43包括第一发射/接收天线431。

其中，在辅动基站中，时序控制与信号处理器411的触发信号输出端与信号产生器421的触发信号输入端电连接。信号产生器421的信号输出端与发射通道422的信号输入端电连接。发射通道422的信号输出端与单刀双掷开关423的一个信号输入端电连接。单刀双掷开关423的信号输出/输入端与第一发射/接收天线431的信号输入/输出端电连接。单刀双掷开关423的另一个信号输出端与第一接收通道424的信号输入端电连接。第一接收通道424的信号输出端与时序控制与信号处理器411的第一个信号输入端电连接。

在本申请实施例中，主动基站和辅动基站的第一发射/接收天线为收发共用天线，在发射过程中作为发射天线，在接收过程中作为接收天线。在主动基站中通过切换单刀双掷开关323实现主动基站发射过程和接收过程的分时工作，在辅动基站中通过切换单刀双掷开关423实现辅动基站发射过程和接收过程的分时工作。

在本申请实施例中，主动基站中的第一发射/接收天线、第二接收天线和第三接收天线在一个平面内呈“L”形分布，空间位置关系分布如图5所示，第一发射/接收天线与第二接收天线组成第一干涉仪基线，基线长度为d，第一发射/接收天线与第三接收天线组成第二干涉仪基线，基线长度也为d，且两基线相互正交。

在本申请实施例中，假定同一时刻下主动基站和辅动基站之间的时间差为t_Δ，即：t_Δ＝(T₂-T₁)_同一时刻；其中，T₁为主动基站的时间；T₂为辅动基站的时间，在确定t_Δ之后，可以以主动基站的时间为基准，利用t_Δ同步修正辅动基站的时间，以实现主动基站与辅动基站之间的时间同步。

本申请实施例提供的技术方案包括：主动基站发送定时脉冲信号至辅动基站接收定时脉冲信号过程、辅动基站发送应答脉冲信号至主动基站接收应答脉冲信号过程、利用微波信号双向传输实现时间同步与测距过程、利用干涉仪实现二维测角过程以及综合测距结果和二维测角结果实现定位过程。

具体内容包括：

1、主动基站发送定时脉冲信号至辅动基站接收定时脉冲信号过程。

下面详细描述主动基站发送定时脉冲信号至辅动基站接收定时脉冲信号的内容。

S11：主动基站中的单刀双掷开关323切换至发射通道322；辅动基站中的单刀双掷开关423切换至第一接收通道424。

S12：主动基站中的信号产生器321在时序控制与信号处理器311的触发下在主动基站的T_1-t时刻(上述实施例中记载的第一时刻)产生正负斜率线性调频信号作为发送的定时脉冲信号

其中，线性调频信号的调频率为K，如图6所示，为本申请实施例所使用的定时脉冲信号与应答脉冲信号的波形示意图。

S13：定时脉冲信号经过发射通道322和单刀双掷开关323传输至第一发射/接收天线331，第一发射/接收天线331向外辐射定时脉冲信号，此时，定时脉冲信号经过主动基站发射过程的时延记为τ_1-t，即上述实施例中记载的第一时间值。

S14：定时脉冲信号经过空间传播后进入辅动基站的第一发射/接收天线431，假设主动基站和辅动基站之间的距离为R，那么定时脉冲信号经过空间传播的时延记为τ_R(上述实施例中记载的第二时间值)，其中，τ_R＝R/c，c为电磁信号在空间中的传播速度。

S15：辅动基站的第一发射/接收天线431接收空间中的定时脉冲信号并传输至单刀双掷开关423，经单刀双掷开关423后定时脉冲信号进入第一接收通道424。此时，定时脉冲信号经过辅动基站的第一接收通道424接收过程的时延记为τ_2-r，即上述实施例中记载的第三时间值。

S16：辅动基站中的信号产生器421在时序控制与信号处理器411的触发下，在T_2-lo时刻产生波形参数与主动基站发送定时脉冲信号波形参数一致的本振脉冲信号并发送至第一接收通道424，对接收的定时脉冲信号进行去斜处理。经过第一接收通道424的去斜处理后，正负斜率线性调频定时脉冲信号变为单频脉冲信号，并将单频脉冲信号传输至时序控制与信号处理器411。

其中，图7为定时脉冲信号/应答脉冲信号进行去斜处理得到的波形示意图。

S17：时序控制与信号处理器411对单频脉冲信号进行处理，并得到信号频率为f₂，根据线性调频信号去斜处理后单频脉冲信号的频率与时延的关系f＝K·Δτ，Δτ为本振脉冲信号与接收定时脉冲信号之间的时延，可以得到定时脉冲信号到达辅动基站的时间为辅动基站的时刻T_2-r(即上述实施例中记载的第二时刻)，且有Δτ＝T_2-lo-T_2-r＝f₂/K，即：T_2-r＝T_2-lo-f₂/K。

综上内容，主动基站发送定时脉冲信号至辅动基站接收定时脉冲信号的过程中，定时脉冲信号经过的总时延(即上述实施例中记载的第一时延)可表示为：(T_2-r+t_Δ)-T_1-t＝τ_1-t+τ_R+τ_2-r。需要说明的是，t_Δ和τ_R为未知量。

2、辅动基站发送应答脉冲信号至主动基站接收应答脉冲信号过程。

下面详细描述辅动基站发送应答脉冲信号至主动基站接收应答脉冲信号的内容。

S21：辅动基站中的单刀双掷开关423切换至发射通道422；主动基站中的单刀双掷开关323切换至第一接收通道324。

S22：辅动基站中的信号产生器421在时序控制与信号处理器411的触发下，在辅动基站的T_2-t时刻(上述实施例中记载的第三时刻)产生正负斜率线性调频信号作为发送应答脉冲信号。

其中，应答脉冲信号与定时脉冲信号具有相同的波形参数。

S23：应答脉冲信号经过发射通道422和单刀双掷开关423传输至第一发射/接收天线431，第一发射/接收天线431向外辐射定时脉冲信号，那么定时脉冲信号经过辅动基站发射过程的时延记为τ_2-t，即上述实施例中记载的第四时间值。

S24：应答脉冲信号经过空间传播后进入主动基站的第一发射/接收天线331、第二接收天线332和第三接收天线333，假设主动基站和辅动基站之间的距离为R，那么应答脉冲信号经过空间传播的时延为τ_R，即上述实施例中记载的第五时间值。

S25：主动基站的第一发射/接收天线331接收空间中的应答脉冲信号并传输至单刀双掷开关323，经单刀双掷开关323后应答脉冲信号进入第一接收通道324；主动基站1的第二接收天线332、第三接收天线333接收空间中的应答脉冲信号并分别传输至第二接收通道325、第三接收通道326。应答脉冲信号经过主动基站的第一接收通道324接收过程的时延记为τ_1-1-r(即上述实施例中记载的第六时间值)，经过第二接收通道325接收过程的时延记为τ_1-2-r，经过第三接收通道326接收过程的时延记为τ_1-2-r。

S26：主动基站中的信号产生器321在时序控制与信号处理器311的触发下，在T_1-lo时刻产生波形参数与主动基站发送应答脉冲信号波形参数一致的本振脉冲信号并发送至第一接收通道324、第二接收通道325和第三接收通道326，对接收的应答脉冲信号进行去斜处理。经过第一接收通道324、第二接收通道325和第三接收通道326的去斜处理后，正负斜率线性调频定时脉冲信号变为单频脉冲信号，并进入时序控制与信号处理器311。

S27：时序控制与信号处理器311对第一接收通道324输出的单频脉冲信号进行处理，并得到信号频率为f_1-1，对第二接收通道325输出的单频脉冲信号进行处理，并得到信号频率为f_1-2，对第三接收通道326输出的单频脉冲信号进行处理，并得到信号频率为f_1-3。根据线性调频信号去斜处理后单频脉冲信号的频率与时延的关系f＝K·Δτ，Δτ为本振脉冲信号与接收定时脉冲信号之间的时延，可以得到接收定时脉冲信号到达主动基站的第一接收通道324的时间为主动基站时刻T_1-1-r(即上述实施例中记载的第四时刻)，即：T_1-1-r＝T_1-lo-f_1-1/K。

此外，接收定时脉冲信号到达主动基站的第二接收通道325的时间为主动基站时刻T_1-2-r，即：T_1-2-r＝T_1-lo-f_1-2/K。

此外，接收定时脉冲信号到达主动基站的第三接收通道326的时间为主动基站时刻T_1-3-r，即：T_1-3-r＝T_1-lo-f_1-3/K。

综上所述内容，辅动基站发送应答脉冲信号至主动基站接收应答脉冲信号的过程中，应答脉冲信号经过的总时延(即上述实施例中记载的第二时延)可表示为：T_1-1-r-(T_2-t+t_Δ)＝τ_2-t+τ_R+τ_1-1-r。需要说明的是，t_Δ和τ_R为未知量。

基于得到的(T_2-r+t_Δ)-T_1-t＝τ_1-t+τ_R+τ_2-r和T_1-1-r-(T_2-t+t_Δ)＝τ_2-t+τ_R+τ_1-1-r，可以计算得到 $t_{\mathrm{\Δ}}=\frac{\left(T_{1-1-r}-T_{2-t}\right)-\left(T_{2-r}-T_{1-t}\right)}{2}+\frac{\left({\mathrm{\τ}}_{1-t}+{\mathrm{\τ}}_{2-r}\right)-\left({\mathrm{\τ}}_{2-t}+{\mathrm{\τ}}_{1-1-r}\right)}{2},$ 即主动基站与辅动基站之间的时间差，那么利用该时间差，可以实现主动基站与辅动基站之间的时间同步。

3、利用微波信号双向传输实现时间同步与测距过程。

利用微波信号双向传输实现时间同步与测距过程需利用主动基站发送定时脉冲信号至辅动基站接收定时脉冲信号过程和辅动基站发送应答脉冲信号至主动基站接收应答脉冲信号过程。

S31：基于得到的(T_2-r+t_Δ)-T_1-t＝τ_1-t+τ_R+τ_2-r和T_1-1-r-(T_2-t+t_Δ)＝τ_2-t+τ_R+τ_1-1-r，可以计算得到：

$t_{\mathrm{\Δ}}=\frac{\left(T_{1-1-r}-T_{2-t}\right)-\left(T_{2-r}-T_{1-t}\right)}{2}+\frac{\left({\mathrm{\τ}}_{1-t}+{\mathrm{\τ}}_{2-r}\right)-\left({\mathrm{\τ}}_{2-t}+{\mathrm{\τ}}_{1-1-r}\right)}{2};$

${\mathrm{\τ}}_R=\frac{(T_{2-r}-T_{1-t})+(T_{1-1-r}-T_{2-t})}{2}-\frac{({\mathrm{\τ}}_{1-t}+{\mathrm{\τ}}_{2-r})+({\mathrm{\τ}}_{2-t}+{\mathrm{\τ}}_{1-1-r})}{2}=\frac{R}{c};$

其中，T_1-t、T_2-t为已知量，T_1-1-r可利用T_1-1-r＝T_1-lo-f_1-1/K得到，T_2-r可利用T_2-r＝T_2-lo-f₂/K得到，其中T_1-lo、T_2-lo、K为已知量，f_1-1、f₂可通过信号处理获得，τ_1-t、τ_2-r、τ_1-1-r、τ_2-t为系统固有时延，可通过校准得到。

S32：通过 $t_{\mathrm{\Δ}}=\frac{\left(T_{1-1-r}-T_{2-t}\right)-\left(T_{2-r}-T_{1-t}\right)}{2}+\frac{\left({\mathrm{\τ}}_{1-t}+{\mathrm{\τ}}_{2-r}\right)-\left({\mathrm{\τ}}_{2-t}+{\mathrm{\τ}}_{1-1-r}\right)}{2}$ 可得到主动基站和辅动基站在同一时刻的时间差，即可通过对辅动基站的时间进行修正以实现主动基站和辅动基站之间的时间同步。

S33：通过 ${\mathrm{\τ}}_R=\frac{(T_{2-r}-T_{1-t})+(T_{1-1-r}-T_{2-t})}{2}-\frac{({\mathrm{\τ}}_{1-t}+{\mathrm{\τ}}_{2-r})+({\mathrm{\τ}}_{2-t}+{\mathrm{\τ}}_{1-1-r})}{2}=\frac{R}{c}$ 可得到主动基站和辅动基站之间的距离。

4、利用干涉仪实现二维测角过程。

在利用干涉仪实现二维测角过程可以利用辅动基站发送应答脉冲信号至主动基站接收应答脉冲信号过程。

S41：在满足远场条件下，接收定时信号到达主动基站的第一接收通道324、第二接收通道325、第三接收通道326的时刻不同，是因为主动基站的第一发射/接收天线331与第二接收天线332之间的距离为d，第一发射/接收天线331与第三接收天线333之间的距离为d，故它们所接收到的应答脉冲信号之间存在波程差。以第一发射/接收天线和第二发射接收天线为例，如图8所示，为主动基站两个天线组成的干涉仪的结构示意图，则

其中，为接收应答信号在经过第一发射/接收天线331、第一接收通道324与经过第二接收天线332、第二接收通道325后的相位差，ΔR为波程差，θ为辅动基站相对于主动基站的角度信息。

因此，利用时序控制与信号处理器311测量第一接收通道324接收的应答脉冲信号和第二接收通道325接收的应答脉冲信号之间的相位差，即可得到辅动基站相对于主动基站的角度信息θ。

S42：根据线性调频信号的波形特点，利用测频结果解相位模糊问题。

由于在干涉仪测角过程中存在相位模糊问题，利用长短基线解模糊是常用的解模糊方法，但会导致设备结构复杂。本申请实施方案根据线性调频信号的波形特点，利用测频结果解相位模糊问题。

具体地，接收定时脉冲信号到达第一发射/接收天线331和第二接收天线332的波程差可表示为：ΔR＝d·sinθ＝c·τ_1-12。

其中，τ_1-12为接收定时信号到达主动基站的第一接收通道324和第二接收通道325的时延差，τ_1-12＝T_1-2-r-T_1-1-r＝(f_1-1-f_1-2)/K。

在主动基站的时序控制与信号处理器311中可得到f_1-1和f_1-2，根据f_1-1和f_1-2同样可以得到辅动基站相对于主动基站的角度信息θ，尽管测试结果的测试精度不及通过相位差法得到的测试结果，但可以将两种方法的测试结果综合起来，从而实现利用测频结果解相位模糊的目的。

S43：S41和S42利用主动基站的第一发射/接收天线331和第二接收天线332实现了对辅动基站的一维测角。重复相同的步骤，利用主动基站的第一发射/接收天线331和第三接收天线333可实现对辅动基站的二维测角。

5、综合测距结果和二维测角结果实现定位过程。

根据S33计算得到的主动基站与辅动基站之间的距离值和S43得到辅动基站相对于主动基站的二维测角，可以计算得到辅动基站相对于主动基站的位置，实现主动基站对辅动基站的定位。

本领域的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置(设备)、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基站同步方法，其特征在于，包括：

控制第一基站向第二基站发送定时脉冲信号，并确定从所述第一基站开始产生所述定时脉冲信号到所述第二基站接收到所述定时脉冲信号所产生的第一时延，其中，所述定向脉冲信号为正负斜率线性调频信号；

控制所述第二基站向所述第一基站发送应答脉冲信号，并确定从所述第二基站开始产生所述应答脉冲信号到所述第一基站接收到所述应答脉冲信号产生的第二时延；

根据所述第一时延和所述第二时延，确定所述第一基站与所述第二基站之间的系统时间差，并指示所述第一基站/所述第二基站根据所述系统时间差实现所述第一基站与所述第二基站之间的时间同步。

2.如权利要求1所述的基站同步方法，其特征在于，确定从所述第一基站开始产生所述定时脉冲信号到所述第二基站接收到所述定时脉冲信号所产生的第一时延，包括：

确定所述第一基站产生所述定时脉冲信号的第一时刻；

确定所述第一基站从产生所述定时脉冲信号到将所述定时脉冲信号从所述第一基站的发射天线发射出所消耗的第一时间值；

确定所述定时脉冲信号从所述第一基站发射出到所述第二基站的接收天线接收到所述定时脉冲信号所消耗的第二时间值；

确定所述第二基站接收所述定时脉冲信号所消耗的第三时间值；

确定所述第二基站接收到所述定时脉冲信号的第二时刻；

根据所述第一时刻、所述第一时间值、所述第二时间值、第三时间值和所述第二时刻，计算得到从所述第一基站开始产生所述定时脉冲信号到所述第二基站接收到所述定时脉冲信号所产生的第一时延。

3.如权利要求1所述的基站同步方法，其特征在于，确定从所述第二基站开始产生所述应答脉冲信号到所述第一基站接收到所述应答脉冲信号产生的第二时延，包括：

确定所述第二基站产生所述应答脉冲信号的第三时刻；

确定所述第二基站从产生所述应答脉冲信号到将所述应答脉冲信号从所述第二基站的发射天线发射出所消耗的第四时间值；

确定所述应答脉冲信号从所述第二基站发射出到所述第一基站的接收天线接收到所述应答脉冲信号所消耗的第五时间值；

确定所述第一基站接收所述应答脉冲信号所消耗的第六时间值；

确定所述第一基站接收到所述应答脉冲信号的第四时刻；

根据所述第三时刻、所述第四时间值、所述第五时间值、第六时间值和所述第四时刻，计算得到从所述第二基站开始产生所述应答脉冲信号到所述第一基站接收到所述应答脉冲信号产生的第二时延。

4.如权利要求1至3任一项所述的基站同步方法，其特征在于，根据所述第一时延和所述第二时延，确定所述第一基站与所述第二基站之间的系统时间差，包括：

通过以下方式计算得到所述第一基站与所述第二基站之间的系统时间差：

$t_{\mathrm{\Δ}}=\frac{(T_{1-1-r}-T_{2-t})-(T_{2-r}-T_{1-t})}{2}+\frac{({\mathrm{\τ}}_{1-t}+{\mathrm{\τ}}_{2-r})-({\mathrm{\τ}}_{2-t}+{\mathrm{\τ}}_{1-1-r})}{2};$

其中，t_Δ为所述第一基站与所述第二基站之间的系统时间差；T_1-1-r为第四时刻；T_2-t为第三时刻；T_2-r为第二时刻；T_1-t为第一时刻；τ_1-t为第一时间值；τ_2-r为第三时间值；τ_2-t为第四时间值；τ_1-1-r为第六时间值。

5.如权利要求4所述的基站同步方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述第一时延、所述第一基站与所述第二基站之间的系统时间差和所述第二时间值，确定所述第一基站与所述第二基站之间的距离值；

利用干涉仪测量所述第二基站相对于所述第一基站的角度信息；

根据所述第一基站与所述第二基站之间的距离值和所述角度信息，对所述第二基站的位置进行定位。

6.一种基站同步设备，其特征在于，包括：

控制单元，用于控制第一基站向第二基站发送定时脉冲信号，并确定从所述第一基站开始产生所述定时脉冲信号到所述第二基站接收到所述定时脉冲信号所产生的第一时延，其中，所述定向脉冲信号为正负斜率线性调频信号；以及控制所述第二基站向所述第一基站发送应答脉冲信号，并确定从所述第二基站开始产生所述应答脉冲信号到所述第一基站接收到所述应答脉冲信号产生的第二时延；

同步单元，用于根据所述第一时延和所述第二时延，确定所述第一基站与所述第二基站之间的系统时间差，并指示所述第一基站/所述第二基站根据所述系统时间差实现所述第一基站与所述第二基站之间的时间同步。

7.如权利要求6所述的基站同步设备，其特征在于，所述控制单元确定从所述第一基站开始产生所述定时脉冲信号到所述第二基站接收到所述定时脉冲信号所产生的第一时延，包括：

确定所述第一基站产生所述定时脉冲信号的第一时刻；

确定所述第一基站从产生所述定时脉冲信号到将所述定时脉冲信号从所述第一基站的发射天线发射出所消耗的第一时间值；

确定所述定时脉冲信号从所述第一基站发射出到所述第二基站的接收天线接收到所述定时脉冲信号所消耗的第二时间值；

确定所述第二基站接收所述定时脉冲信号所消耗的第三时间值；

确定所述第二基站接收到所述定时脉冲信号的第二时刻；

根据所述第一时刻、所述第一时间值、所述第二时间值、第三时间值和所述第二时刻，计算得到从所述第一基站开始产生所述定时脉冲信号到所述第二基站接收到所述定时脉冲信号所产生的第一时延。

8.如权利要求6所述的基站同步设备，其特征在于，所述控制单元确定从所述第二基站开始产生所述应答脉冲信号到所述第一基站接收到所述应答脉冲信号产生的第二时延，包括：

确定所述第二基站产生所述应答脉冲信号的第三时刻；

确定所述第二基站从产生所述应答脉冲信号到将所述应答脉冲信号从所述第二基站的发射天线发射出所消耗的第四时间值；

确定所述应答脉冲信号从所述第二基站发射出到所述第一基站的接收天线接收到所述应答脉冲信号所消耗的第五时间值；

确定所述第一基站接收所述应答脉冲信号所消耗的第六时间值；

确定所述第一基站接收到所述应答脉冲信号的第四时刻；

根据所述第三时刻、所述第四时间值、所述第五时间值、第六时间值和所述第四时刻，计算得到从所述第二基站开始产生所述应答脉冲信号到所述第一基站接收到所述应答脉冲信号产生的第二时延。

9.如权利要求6至8任一项所述的基站同步设备，其特征在于，所述同步单元根据所述第一时延和所述第二时延，确定所述第一基站与所述第二基站之间的系统时间差，包括：

通过以下方式计算得到所述第一基站与所述第二基站之间的系统时间差：

$t_{\mathrm{\Δ}}=\frac{(T_{1-1-r}-T_{2-t})-(T_{2-r}-T_{1-t})}{2}+\frac{({\mathrm{\τ}}_{1-t}+{\mathrm{\τ}}_{2-r})-({\mathrm{\τ}}_{2-t}+{\mathrm{\τ}}_{1-1-r})}{2};$

其中，t_Δ为所述第一基站与所述第二基站之间的系统时间差；T_1-1-r为第四时刻；T_2-t为第三时刻；T_2-r为第二时刻；T_1-t为第一时刻；τ_1-t为第一时间值；τ_2-r为第三时间值；τ_2-t为第四时间值；τ_1-1-r为第六时间值。

10.如权利要求9所述的基站同步设备，其特征在于，所述基站同步设备还包括：定位单元，其中：

所述定位单元，用于根据所述第一时延、所述第一基站与所述第二基站之间的系统时间差和所述第二时间值，确定所述第一基站与所述第二基站之间的距离值；利用干涉仪测量所述第二基站相对于所述第一基站的角度信息；

根据所述第一基站与所述第二基站之间的距离值和所述角度信息，对所述第二基站的位置进行定位。