CN110191506A - 一种单区域定位基站与定位终端的同步方法 - Google Patents

Abstract

本公开公开了一种在单区域中定位基站和定位终端的同步方法，包括终端和基站的同步及各个基站之间的同步。主要同步过程如下：各个基站向终端或基站发送帧，记录发送时间戳；终端或基站接收基站发送的帧，记录接收时间戳；从而得出晶振漂移系数，将终端或基站的接收时间戳同步至基站，以实现基站和终端的同步。本公开的同步方法利用晶振漂移系数实现基站和终端同步以及基站之间的同步，组网硬件要求低，可大大降低系统的成本。

Description

一种单区域定位基站与定位终端的同步方法

技术领域

本公开涉及通讯领域，尤其涉及一种单区域定位基站与定位终端的同步方法。

背景技术

在定位系统中，定位基站与定位终端的同步引发的问题直接影响定位精度。现有的同步方法对硬件要求较高，系统成本高。

发明内容

为解决上述技术问题，本公开提供了以下同步方法的解决方案：

本公开提供了一种单区域定位基站与定位终端的同步方法，包括如下步骤：

(1)单区域内设置基站A和移动终端Tag，所述基站A由一个主基站A₀和一个以上普通基站A_i(i＝1，2，3...)组成，所述主基站A₀向所述普通基站A_i和所述移动终端Tag发送无线信号，所述普通基站A_i向所述移动终端Tag发送无线信号，所述移动终端Tag接收所述主基站A₀和所述普通基站A_i的无线信号；发送无线信号的时间为发射时间戳，接收无线信号的时间为接收时间戳；

(2)由所述发射时间戳和接收时间戳可得到所述移动终端Tag 相对于所述基站A的晶振漂移系数，将所述移动终端Tag的接收时间戳同步至所述基站A。

进一步，步骤(1)具体包括：

A.所述主基站A₀向所述普通基站A_i和所述移动终端Tag发送帧，记录发射时间戳；

B.所述普通基站A_i向移动终端Tag发送帧，记录发射时间戳；

C.所述移动终端Tag接收主基站A₀和普通基站A_i发送的帧，记录接收时间戳；

步骤(2)具体包括：将移动终端Tag接收的来自主基站A₀和普通基站A_i的接收时间戳都同步至主基站A₀。

作为具体实施例地，所述晶振漂移系数为：其中，k为时刻，T(k)为发射时间戳，R(k)为接收时间戳。

进一步，所述主基站A₀与所述移动终端Tag和/或普通基站A_i之间的起始时间差为α，α＝R(k)-F-T(k)，其中F为飞行时间，且D为主基站A₀与移动终端Tag和/或普通基站A_i之间的距离，C 为光速。

作为具体实施例地，所述普通基站A_i与所述主基站A₀同步的晶振漂移系数为：

进一步，所述普通基站A_i的发射时间戳同步至所述主基站A₀的方法为：且α_i0＝R_i0(k)-F_i0-T₀(k)，F_i0为普通基站A_i与主基站A₀之间的距离 D和光速C的比值。

作为具体实施例地，所述移动终端Tag接收时间戳同步至所述主基站A₀的晶振漂移系数为：

进一步，所述移动终端Tag接收所述主基站A₀的接收时间戳同步至所述主基站A₀的方法为：R′_u0(k)＝R_u0(k)-α_u0；

进一步，所述移动终端Tag接收普通基站A_i的接收时间戳同步至所述主基站A₀的方法为： 其中，α_u0＝R_u0(k)-F_u0-T₀(k)，F_u0为所述移动终端Tag与所述主基站A₀之间的距离D和光速C的比值。

本公开的有益效果在于，通过基站与移动终端之间的发射时间戳和接收时间戳可得到晶振漂移系数，可以实现移动终端和基站的同步，从而完成基站与终端的定位，且此种方法成本低，操作简单。

附图说明

通过下面的附图本领域技术人员将对本公开内容有更好的理解，并且能更清楚地体现出本公开内容的优点。这里描述的附图仅为了所选实施例的说明目的，而不是全部可能的实施方式并且旨在不限定本公开的范围。

图1为主基站A₀向普通基站A_i和终端发送同步帧示意图；

图2为主基站A₀和普通基站A_i的同步时间戳示意图；

图3为主基站A₀和移动终端Tag的同步时间戳；

图4为普通基站A_i和移动终端Tag的同步时间戳；

图5为基站之间收发结构图；

图6为基站之间的同步链结构图。

具体实施方式

下面将结合附图对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显而易见地，所描述的实施例仅仅是本公开的部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开实施例，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他实施例，也属于本公开保护的范围。

如图1所示，在系统中，包含一个主基站A₀，若干个普通基站A_i，以及若干个移动终端Tag。主基站A₀向普通基站A_i和移动终端Tag分别发送无线信号，普通基站A_i向移动终端Tag发送无线信号，移动终端Tag接收主基站A₀和普通基站A_i的无线信号。

如图2所示，主基站A₀向各个普通基站A_i分别发送无线信号，记录下主基站A₀的发射时间戳。普通基站A_i接收到主基站A₀发送的无线信号，记录下普通基站A_i的接收时间戳。

如图3所示，主基站A₀向移动终端Tag发送无线信号，记录下主基站A₀的发送时间戳。移动终端Tag接收到主基站A₀的无线信号，记录下移动终端Tag接收时间戳。

如图4所示，普通基站A_i向移动终端Tag发送无线信号，记录下普通基站A_i的发送时间戳。移动终端Tag接收到普通基站A_i的无线信号，记录下移动终端Tag的接收时间戳。

具体同步过程如下：

实施例一

(1)基站之间的同步：

主基站A₀在(k-1)时刻向普通基站A_i发送无线信号，发射时间戳为T₀(k-1)，普通基站A_i接收到无线信号记录接收时间戳 R_i0(k-1)。同理，在k时刻，发射时间戳T₀(k)，接收时间戳R_i0(k)。通过得出β_i0(k)，即该普通基站A_i相对于主基站A₀的晶振漂移系数。假设该普通基站A_i和主基站A₀之间的距离为D_i，C为光速，则飞行时间为一般来说，普通基站A_i和主基站A₀的位置不变，因此F_i0一般为定值。通过R_i0(k)-F_i0-T₀(k)即可得出α_i0，即普通基站A_i与主基站A₀之间的起始时间差。

普通基站A_i的发射时间戳T_i(k)，可由 将发射时间戳T_i(k)同步至主基站 A₀，即为T_i′(k)。

(2)移动终端Tag和主基站A₀的同步：

主基站A₀在(k-1)时刻向移动终端Tag发送无线信号，发射时间戳为T₀(k-1)。移动终端Tag接收到无线信号记录接收时间戳 R_u0(k-1)。同理，在k时刻，发射时间戳T₀(k)，接收时间戳R_u0(k)。通过可得出β_u0(k)，即该移动终端Tag相对于主基站 A₀的晶振漂移系数。假设该移动终端Tag和主基站A₀之间的距离为D_u， C为光速，则飞行时间一般来说，移动终端Tag的位置会变化，因此F_u0一般不为定值。通过R_u0(k)-F_u0-T₀(k)即可得出α_u0。

移动终端Tag接收主基站A₀的接收时间戳R_u0(k)，通过 R′_u0(k)＝R_u0(k)-α_u0即将接收时间戳R_u0(k)同步至主基站 A₀的接收时间戳为R′_u0(k)。

(3)移动终端Tag和普通基站A_i的同步：

普通基站A_i在(k-1)时刻向移动终端Tag发送无线信号，发射时间戳T₀(k-1)。移动终端Tag接收到无线信号记录接收时间戳R_ui(k-1)。同理，在k时刻，发射时间戳T_i(k)，接收时间戳R_ui(k)。

移动终端Tag接收普通基站A_i的接收时间戳R_ui(k)，通过将接收时间戳同步至主基站A₀的接收时间戳为R′_ui(k)。

实施例二：基站的全网链式同步

由于各种障碍物等的影响，基站的信号接收会受到影响，从而导致一些基站不能接收到主基站的信号，这对全网的同步有较大影响。因而可以使接收不到主基站信号的基站与临近基站之间形成链式同步，使远距离的基站完成同步。

作为本公开的一个实施例，基站之间可以实现链式同步，如图5，主基站A₀(即为第一级基站)向第二级基站A₁发送帧，记录发射时间戳T₀(k)；第二级基站A₁接收帧，记录接收时间戳R_{1 0}(k)；根据获得的发射时间戳和接收时间戳可得到第二级基站A₁与主基站A₀的晶振漂移系数和起始时间差，实现第二级基站A₁与主基站A₀的同步。

第二级基站A₁向第三级基站A₂发送帧，记录发射时间戳T₁(k)；A₂接收帧，记录接收时间戳R_{2 1}(k)，根据获得的发射时间戳和接收时间戳可得到A₂与A₁的晶振漂移系数和起始时间差，从而得到A₂与A₀的晶振漂移系数和起始时间差。逐个基站重复上述方法，实现全网基站同步，图6为全网基站之间的同步链结构图。

A₁相对主基站A₀在第k时刻的晶振漂移系数为： A₁相对主基站A₀的起始时间差为：α_{1 0}(k)＝ R₁₀(k)-F_{1 0}-T₀(k)；其中，F_{1 0}是主基站和第二级基站的距离和光速的比值，即信号传播花费的时间。

A₂相对A₁的晶振漂移系数为：A₂相对于主基站A₀的晶振漂移系数为：β_{2 0}(k)＝β_{2 1}(k)+β_{1 0}(k)+ β_{2 1}(k)*β_{1 0}(k)；其中，β_{2 1}(k)*β_{1 0}(k)远小于β_{2 1}(k)+β_{1 0}(k)，故可以忽略。

A₂相对于A₁的起始时间差为：α_{2 1}(k)＝R_{2 1}(k)-F_{2 1}-T₁(k)- β_{2 1}*[T₁(k)-T′₀(k)]；其中，T′₀(k)＝T₀(k)+α_{1 0}；F_{2 1}为第三级基站和第二级基站之间距离和光速的比值。

A₂相对于主基站A₀的起始时间差为：α_{2 0}(k)＝α_{2 1}(k)+α_{1 0}(k)。

所以，任一基站A_i相对于主基站A₀的晶振漂移系数为：

任一基站Ai对于主基站A₀的起始时间差为：α_i0(k)＝α_i(i-1)(k)+ α_(i-1)0(k)。

由于各种障碍物等的影响，基站的信号接收会受到影响，从而导致一些基站不能接收到主基站的信号，这对全网的同步有较大影响。因而可以使接收不到主基站信号的基站与临近基站之间形成链式同步，使远距离的基站完成同步。

综上，通过本公开提出的方法可得到基站与基站及移动终端Tag 之间的晶振漂移系数，从而可以精准定位基站和移动终端，并实现基站的全网同步。

以上仅是本公开的示范性实施方式，而非用于限制本公开的保护范围，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例，在本公开的精神和构思下，本领域普通技术人员作出的其他变换和改进，均在本公开的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种单区域定位基站与定位终端的同步方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)单区域内设置基站A和移动终端Tag，所述基站A由一个主基站A₀和一个以上普通基站A_i(i＝1,2,3…)组成，所述主基站A₀向所述普通基站A_i和所述移动终端Tag发送无线信号，所述普通基站A_i向所述移动终端Tag发送无线信号，所述移动终端Tag接收所述主基站A₀和所述普通基站A_i的无线信号；发送无线信号的时间为发射时间戳，接收无线信号的时间为接收时间戳；

(2)由所述发射时间戳和接收时间戳可得到所述移动终端Tag相对于所述基站A的晶振漂移系数，将所述移动终端Tag的接收时间戳同步至所述基站A。

2.如权利要求1所述的单区域定位基站与定位终端的同步方法，其特征在于，步骤(1)具体包括：

A.所述主基站A₀向所述普通基站A_i和所述移动终端Tag发送帧，记录发射时间戳；

B.所述普通基站A_i向移动终端Tag发送帧，记录发射时间戳；

C.所述移动终端Tag接收主基站A₀和普通基站A_i发送的帧，记录接收时间戳；

步骤(2)具体包括：将移动终端Tag接收的来自主基站A₀和普通基站A_i的接收时间戳都同步至主基站A₀。

3.如权利要求1或2所述的单区域定位基站与定位终端的同步方法，其特征在于，所述晶振漂移系数为：其中，k为时刻，T(k)为发射时间戳，R(k)为接收时间戳。

4.如权利要求3所述的单区域定位基站与定位终端的同步方法，其特征在于，所述主基站A₀与所述移动终端Tag和/或普通基站A_i之间的起始时间差为α，α＝R(k)-F-T(k)，其中F为飞行时间，且D为主基站A₀与移动终端Tag和/或普通基站A_i之间的距离，C为光速。

5.如权利要求4所述的单区域定位基站与定位终端的同步方法，其特征在于，所述普通基站A_i与所述主基站A₀同步的晶振漂移系数为：

6.如权利要求5所述的单区域定位基站与定位终端的同步方法，其特征在于，所述普通基站A_i的发射时间戳同步至所述主基站A₀的方法为：且α_i0＝R_i0(k)-F_i0-T₀(k)，F_i0为普通基站A_i与主基站A₀之间的距离D和光速C的比值。

7.如权利要求4所述的单区域定位基站与定位终端的同步方法，其特征在于，所述移动终端Tag接收时间戳同步至所述主基站A₀的晶振漂移系数为：

8.如权利要求7所述的单区域定位基站与定位终端的同步方法，其特征在于，所述移动终端Tag接收所述主基站A₀的接收时间戳同步至所述主基站A₀的方法为：R′_u0(k)＝R_u0(k)-α_u0；

所述移动终端Tag接收普通基站A_i的接收时间戳同步至所述主基站A₀的方法为：其中，α_u0＝R_u0(k)-F_u0-T₀(k)，F_u0为所述移动终端Tag与所述主基站A₀之间的距离D和光速C的比值。