CN110011748A - 一种超宽带定位系统中时钟同步的方法、装置及系统 - Google Patents

一种超宽带定位系统中时钟同步的方法、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明适用于通信技术领域，提供了一种超宽带定位系统中时钟同步的方法、装置及超宽带定位系统，其中，所述超宽带定位系统包括定位引擎和基站，各基站采用级联的方式进行连接，该超宽带定位系统中时钟同步的方法包括：所述定位引擎获取各基站的位置信息，基于所述各基站的位置信息，确定各预设区域内的主基站和从基站，所述主基站向各预设区域内的从基站发送时钟同步信号，用于指示所述从基站进行时钟同步。本发明通过主基站向各预设区域内的从基站发送时钟同步信号，可以实现每一级的时钟同步，提高系统整体时钟同步的精度，具有较强的易用性和实用性。

Description

一种超宽带定位系统中时钟同步的方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种超宽带定位系统中时钟同步的方 法、装置、超宽带定位系统及计算机可读存储介质。
背景技术
时钟同步在通信领域中有着越来越广泛的需求，按照通信系统对时钟同步 精度的需求可分为高精度时间需求和普通精度时间需求，其中超宽带室内定位 系统对时钟同步的需求属于前者，通常时间偏差至少要控制在纳米级别。
然而，现有的时钟同步方案中的精度大都为网络时间的百毫秒级别，精度 不高，难以真正实现时钟同步。
发明内容
鉴于此，本发明实施例提供了一种超宽带定位系统中时钟同步的方法、装 置及超宽带定位系统，可以实现每一级的时钟同步，从而提高系统整体时钟同 步的精度。
本发明实施例的第一方面提供了一种超宽带定位系统中时钟同步的方法， 所述超宽带定位系统包括定位引擎和基站，其中各基站采用级联的方式进行连 接，所述方法包括：
所述定位引擎获取各基站的位置信息；
基于所述各基站的位置信息，确定各预设区域内的主基站和从基站；
所述主基站向各预设区域内的从基站发送时钟同步信号，其中，所述时钟 同步信号用于指示所述从基站进行时钟同步。
本发明实施例的第二方面提供了一种超宽带定位系统中时钟同步的装置， 所述超宽带定位系统包括定位引擎和基站，其中各基站采用级联的方式进行连 接，包括：
获取模块，用于所述定位引擎获取各基站的位置信息；
处理模块，用于基于所述各基站的位置信息，确定各预设区域内的主基站 和从基站；
发送模块，用于所述主基站向各预设区域内的从基站发送时钟同步信号， 其中，所述时钟同步信号用于指示所述从基站进行时钟同步。
本发明实施例的第三方面提供了一种超宽带定位系统，包括：包括存储器， 处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，上述处理器执行 上述计算机程序时实现上述第一方面提及的方法。
本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，包括：该计算 机可读存储介质上存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时实现上 述第一方面提及的方法。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本实施例通过所述定位 引擎获取各基站的位置信息，基于所述各基站的位置信息，确定各预设区域内 的主基站和从基站，所述主基站向各预设区域内的从基站发送时钟同步信号， 用于指示所述从基站进行时钟同步。通过本发明实施例，可以实现每一级的时 钟同步，提高了系统整体时钟同步的精度，为系统的扩展提供了更大的可能性， 具有较强的实用性和易用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技 术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅 仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明实施例一提供的超宽带定位系统中时钟同步方法的流程示意 图；
图2为本发明实施例一步骤S101的具体实现过程示意图；
图3为本发明实施例一步骤S102的具体实现过程示意图；
图4为本发明实施例二提供的超宽带定位系统中时钟同步装置的结构示意 图；
图5为本发明实施例三提供的超宽带定位系统的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术 之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当 清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中， 省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节 妨碍本发明的描述。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示 所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多 个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施 例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使 用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个” 及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且 包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据 上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。 类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上 下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件 或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
应理解，本实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各 过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过 程构成任何限定。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一
图1是本发明实施例一提供的超宽带定位系统中时钟同步方法的流程示意 图，该方法可以包括以下步骤：
S101：定位引擎获取各基站的位置信息。
其中，所述方法应用于超宽带定位系统中，所述超宽带定位系统包括定位 引擎和基站。
需要说明的是，所述基站包括主基站和从基站，所述各个基站采用级联的 方式进行连接，各个基站依次完成时钟同步信号的接收、转发(最后一个基站 不用转发同步信号)。
可选的，如图2所示，上述步骤S101的具体实现过程，包括以下步骤：
S1011：所述定位引擎通过mDNS协议获取各基站的IP地址和MAC地址。
其中，所述定位引擎为一定位引擎服务器，所述定位引擎和各基站均支持 所述mDNS协议，即均支持组播DNS协议。
需要说明的是，在超宽带定位系统上电以后，正常运行的基站通常会被定 位引擎发现，并与其建立TCP连接；同时定位引擎通过mDNS协议中的5353 端口，可以获取正常运行的基站在进入局域网后向局域网内的所有主机组播的 消息，从而获取该主机的IP地址和MAC地址，其中，该组播消息中包括：我 是谁及我的IP地址是多少。
S1012：基于所述IP地址和MAC地址，获取每个基站与剩余基站间的距 离信息。
应当理解，所述定位引擎在获取了各基站的IP地址和MAC地址后，可以 将其发送至一终端设备，通过该终端设备控制基站与基站间进行两两测距，并 将所述测距结果反馈至所述定位引擎。
S1013：基于所述每个基站与剩余基站间的距离信息，获取各基站的位置 信息。
其中，所述位置信息为该超宽带定位系统中任一基站与剩余基站间的相对 位置关系。
可选的，预先获取各基站的部署情况，再结合所述各基站的位置信息来获 取超宽带定位系统中任一基站与剩余基站间的最终相对位置关系。
S102：基于所述各基站的位置信息，确定各预设区域内的主基站和从基站。
其中，所述预设区域为按照蜂窝网划分的区域，通过预先将基站所在的区 域划分成多个小区，控制区域内的基站及区域外的基站进行时钟同步，从而实 现系统整体时钟的同步。
进一步的，先进行区域内的时钟同步，后进行区域间的时钟同步，从而实 现全局的时钟同步。
可选的，如图3所示，步骤S102的具体实现过程包括：
S1021：将部署在第一预设区域几何中心处的基站作为第一预设区域内的 主基站BS1，并根据所述主基站BS1确定第一预设区域内的从基站，将部署在 所述第一预设区域周围的一个从基站作为第二预设区域内的主基站BS2，并根 据所述主基站BS2确定第二预设区域内的从基站，以此类推，直至确定最后一 个预设区域内的主基站BSn和从基站。
其中，所述主基站BS2～BSn为各自预设区域几何中心处的基站，n为预设 区域的个数。应当理解，当基站BS1～BSn均为各自预设区域几何中心处的基站， 可以保证每一次发送时钟同步信号时，周围能接收到该信号的基站数目至少为8个，从而降低发送同步信号的频次。
需要说明的是，所述基于主基站BS1来确定第一预设区域内的从基站包括： 将第一预设区域内除主基站BS1以外的剩余所有基站作为第一预设区域内的从 基站；所述基于主基站BS2来确定第二预设区域内的从基站包括：将第二预设 区域内除主基站BS2以外的剩余所有基站作为第二预设区域内的从基站；所述 确定最后一个预设区域内的主基站BSn和从基站包括：将最后一个预设区域内 除主基站BSn以外的剩余所有基站作为最后一个预设区域内的从基站。
S1022：若主基站BSi为N个预设区域内的共用基站，则由所述共用基站 向所述N个预设区域内的各从基站发送时钟同步信号。
其中i≤n，N为大于1的整数。
应当理解，当所述主基站为多个预设区域内的共用基站时，由所述公用基 站发送时钟同步信号，可以一次性对多个预设区域内的基站进行同步，此时接 收时钟同步信号的基站数量也是最多的，所需发送时钟同步信号的次数也是最 少的，累计发送时钟同步信号的时长也是最短的。
还应当理解，按照上述步骤S1021～S1022所述的方法来确定各预设区域内 的主基站和从基站，实际上是先基于所述各基站的位置信息，确定用于时钟同 步的最优路径，然后根据所述时钟同步的最优路径确定各预设区域内的主基站 和从基站。其中，所述最优路径为所述超宽带定位系统中用于向各预设区域内 的从基站发送时钟同步信号累计所需时间最短的路径。
S103：所述主基站向各预设区域内的从基站发送时钟同步信号。
其中，所述时钟同步信号用于指示所述从基站进行时钟同步。
需要说明的是，在预设时间内只有一个主基站向各预设区域内的从基站发 送时钟同步信号，从而保证各预设区域内的从基站可以准确接收到所述时钟同 步信号。
应当理解，本小区内的主基站除了向本小区内的从基站发送时钟同步信号 外，还需要向本小区以外的从基站发送时钟同步信号，从而实现区域内的同步 以及区域外的再同步。
还应当理解，当所述超宽带定位系统为最小的超宽带定位系统时，也即只 包含有四个基站时，只需完成本小区内基站的时钟同步即可。
本发明实施例中，通过所述定位引擎获取各基站的位置信息，基于所述各 基站的位置信息，确定用于时钟同步的最优路径，并根据所述时钟同步的最优 路径确定各预设区域内的主基站和从基站，可以快速获取各预设区域内的主基 站和从基站；所述主基站向各预设区域内的从基站发送时钟同步信号，指示所 述从基站进行时钟同步，可以使得每一级基站间的时钟同步时间最短，提高了 系统整体时钟同步的精度，为系统的扩展提供了更大的可能性，具有较强的实 用性和易用性。
实施例二
图4是本发明实施例二提供的超宽带定位系统中时钟同步装置的结构示意 图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
该时钟同步装置可以是内置于超宽带定位系统内的软件单元、硬件单元或 者软硬结合的单元，也可以作为独立的挂件集成到所述超宽带定位系统中。
所述时钟同步的装置，包括：
获取模块41，用于所述定位引擎获取各基站的位置信息；
处理模块42，用于基于所述各基站的位置信息，确定各预设区域内的主基 站和从基站；
发送模块43，用于所述主基站向各预设区域内的从基站发送时钟同步信 号，其中，所述时钟同步信号用于指示所述从基站进行时钟同步。
可选的，本发明实施例中的获取模块41具体包括：
第一获取单元，用于所述定位引擎通过mDNS协议获取各基站的IP地址 和MAC地址；
第二获取单元，用于基于所述IP地址和MAC地址，获取每个基站与剩余 基站间的距离信息；
第三获取单元，用于基于所述每个基站与剩余基站间的距离信息，获取各 基站的位置信息。
可选的，本发明实施例中的处理模块42具体用于：
基于所述各基站的位置信息，确定用于时钟同步的最优路径，并根据所述 时钟同步的最优路径确定各预设区域内的主基站和从基站。
可选的，本发明实施例中的处理模块42具体包括：
第一处理单元，用于将部署在第一预设区域几何中心处的基站作为第一预 设区域内的主基站BS1，并根据所述主基站BS1确定第一预设区域内的从基站， 将部署在所述第一预设区域周围的一个从基站作为第二预设区域内的主基站 BS2，并根据所述主基站BS2确定第二预设区域内的从基站，以此类推，直至 确定最后一个预设区域内的主基站BSn和从基站，其中所述主基站BS2～BSn为 各自预设区域几何中心处的基站，n为预设区域的个数；
第二处理单元，用于若主基站BSi为N个预设区域内的共用基站，则由所 述共用基站向所述N个预设区域内的各从基站发送时钟同步信号，其中i≤n， N为大于1的整数。
实施例三
图5是本发明实施例三提供的超宽带定位系统的结构示意图。如图5所示， 该实施例的超宽带定位系统包括：处理器50、存储器51以及存储在所述存储 器51中并可在所述处理器50上运行的计算机程序52。所述处理器50执行所 述计算机程序52时实现上述时钟同步方法实施例一中的步骤，例如图1所示的 步骤S101至S103。所述处理器50执行所述计算机程序52时实现上述各装置 实施例中各模块/单元的功能，例如图2所示模块21至23的功能。
示例性的，所述计算机程序52可以被分割成一个或多个模块/单元，所述 一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器51中，并由所述处理器50执行， 以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计 算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序52在所述超宽带定位系统 中的执行过程。例如，所述计算机程序52可以被分割成获取模块、处理模块、 模块、发送模块，各模块具体功能如下：
获取模块，用于所述定位引擎获取各基站的位置信息；
处理模块，用于基于所述各基站的位置信息，确定各预设区域内的主基站 和从基站；
发送模块，用于所述主基站向各预设区域内的从基站发送时钟同步信号， 其中，所述时钟同步信号用于指示所述从基站进行时钟同步。
所述超宽带定位系统可包括，但不仅限于，处理器50、存储器51。本领域 技术人员可以理解，图5仅仅是超宽带定位系统的示例，并不构成对超宽带定 位系统的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者 不同的部件，例如所述超宽带定位系统还可以包括输入输出设备、网络接入设 备、总线等。
所述处理器50可以是定位处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可 以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用 集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或 者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理 器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器51可以是所述超宽带定位系统的内部存储单元，例如超宽带定 位系统的硬盘或内存。所述存储器51也可以是所述超宽带定位系统的外部存储 设备，例如所述超宽带定位系统上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进 一步地，所述存储器51还可以既包括所述超宽带定位系统的内部存储单元也包 括外部存储设备。所述存储器51用于存储所述计算机程序以及所述装置/终端 设备所需的其他程序和数据。所述存储器51还可以用于暂时地存储已经输出或 者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述 的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程， 在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详 述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各实 施例的模块、单元和/或方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬 件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案 的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同 方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方 法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性 的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另 外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或 一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直 接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接， 可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为 单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者 也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部 单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中， 也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元 中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的 形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或 使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明 实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关 的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算 机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计 算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象 代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能 够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机 存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软 件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法 管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根 据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理 解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分 技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱 离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种超宽带定位系统中时钟同步的方法，其特征在于，所述超宽带定位系统包括定位引擎和基站，其中各基站采用级联的方式进行连接，所述方法包括：
所述定位引擎获取各基站的位置信息；
基于所述各基站的位置信息，确定各预设区域内的主基站和从基站；
所述主基站向各预设区域内的从基站发送时钟同步信号，其中，所述时钟同步信号用于指示所述从基站进行时钟同步。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位引擎获取各基站的位置信息，包括：
所述定位引擎通过mDNS协议获取各基站的IP地址和MAC地址；
基于所述IP地址和MAC地址，获取每个基站与剩余基站间的距离信息；
基于所述每个基站与剩余基站间的距离信息，获取各基站的位置信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述各基站的位置信息，确定各预设区域内的主基站和从基站，包括：
基于所述各基站的位置信息，确定用于时钟同步的最优路径，并根据所述时钟同步的最优路径确定各预设区域内的主基站和从基站。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述各基站的位置信息，确定用于时钟同步的最优路径，并根据所述时钟同步的最优路径确定各预设区域内的主基站和从基站，包括：
将部署在第一预设区域几何中心处的基站作为第一预设区域内的主基站BS1，并根据所述主基站BS1确定第一预设区域内的从基站，将部署在所述第一预设区域周围的一个从基站作为第二预设区域内的主基站BS2，并根据所述主基站BS2确定第二预设区域内的从基站，以此类推，直至确定最后一个预设区域内的主基站BSn和从基站，其中所述主基站BS2～BSn为各自预设区域几何中心处的基站，n为预设区域的个数。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述各基站的位置信息，确定用于时钟同步的最优路径，并根据所述时钟同步的最优路径确定各预设区域内的主基站和从基站，包括：
若主基站BSi为N个预设区域内的共用基站，则由所述共用基站向所述N个预设区域内的各从基站发送时钟同步信号，其中i≤n，N为大于1的整数。
6.一种超宽带定位系统中时钟同步的装置，其特征在于，所述超宽带定位系统包括定位引擎和基站，其中各基站采用级联的方式进行连接，包括：
获取模块，用于所述定位引擎获取各基站的位置信息；
处理模块，用于基于所述各基站的位置信息，确定各预设区域内的主基站和从基站；
发送模块，用于所述主基站向各预设区域的从基站发送时钟同步信号，其中，所述时钟同步信号用于指示所述从基站进行时钟同步。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理模块具体用于：
基于所述各基站的位置信息，确定用于时钟同步的最优路径，并根据所述时钟同步的最优路径确定各预设区域内的主基站和从基站。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理模块具体包括：
第一处理单元，用于将部署在第一预设区域几何中心处的基站作为第一预设区域内的主基站BS1，并根据所述主基站BS1确定第一预设区域内的从基站，将部署在所述第一预设区域周围的一个从基站作为第二预设区域内的主基站BS2，并根据所述主基站BS2确定第二预设区域内的从基站，以此类推，直至确定最后一个预设区域内的主基站BSn和从基站，其中所述主基站BS2～BSn为各自预设区域几何中心处的基站，n为预设区域的个数；
第二处理单元，用于若主基站BSi为N个预设区域内的共用基站，则由所述共用基站向所述N个预设区域内的各从基站发送时钟同步信号，其中i≤n，N为大于1的整数。
9.一种超宽带定位系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。
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