CN110830139A - 一种超带宽定位系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超带宽定位系统及方法，超带宽定位系统包括：定位标签、同步控制器和至少三个基站；同步控制器，基于有线时钟同步方式和无线时钟同步方式提供基准时钟；至少三个基站，采用有线时钟同步方式或者无线时钟同步方式进行时钟校准，并发射超带宽信号；定位标签，根据超带宽信号分别确定有线时钟同步方式和无线时钟同步方式下至少三个基站的时钟同步精度，确定至少三个基站的目标时钟同步方式；定位标签接收至少三个基站在目标时钟同步方式下发射的超带宽信号，并根据超带宽信号确定定位信息。系统中定位标签的容量不受基站数量影响，可支持大量定位标签在该系统中进行定位，同时提高了定位标签的定位信息的准确度。

Description

一种超带宽定位系统及方法

技术领域

本发明实施例涉及定位技术领域，尤其涉及一种超带宽定位系统及方法。

背景技术

目前，随着智能设备越来越普及，人们对于定位提出了越来越高的需求。在室外空旷场地，基于全球卫星定位系统的定位方案以及趋于成熟。但是，为了获得高质量的定位服务，定位终端必须满足在30度仰角内无高层建筑物的遮挡。这个条件对于现代大型都市越来越难以满足。更何况，在室内，由于卫星信号被遮挡，无法提供定位服务。

现在基于电磁脉冲的定位技术被提出，例如超宽带(Ultra Wide Band，UWB)定位技术，可提供厘米级的定位服务。但是，目前基于超宽带定位技术的定位系统存在如下问题：第一，通过有定位标签周期性广播超宽带信号，基站将采集到的标签时间戳和自身时间戳上传至服务器定，由服务器进行解算得到定位标签的位置信息，由于每个定位标签进行定位需求至少三个基站，基站可接收带宽有限，限制了系统中定位标签的容量；第二，无法保证系统的时钟处于同步方式状态，进而导致定位精度差。

发明内容

本发明实施例提供一种超带宽定位系统及方法，以提高超带宽定位系统的定位质量和定位标签容量。

第一方面，本发明实施例提供了一种超带宽定位系统，包括：定位标签、同步控制器和至少三个基站，其中，所述至少三个基站分别基于等长的射频同轴线缆与所述同步控制器连接；

所述同步控制器，基于有线时钟同步方式和无线时钟同步方式提供基准时钟；

所述至少三个基站，采用所述有线时钟同步方式或者所述无线时钟同步方式进行时钟校准，并发射超带宽信号；

所述定位标签，接收所述有线时钟同步方式或者所述无线时钟同步方式下的超带宽信号，并根据所述超带宽信号分别确定所述有线时钟同步方式和所述无线时钟同步方式下所述至少三个基站的时钟同步精度，根据所述至少三个基站的时钟同步精度，确定所述至少三个基站的目标时钟同步方式；

所述定位标签接收所述至少三个基站在所述目标时钟同步方式下发射的超带宽信号，并根据所述超带宽信号确定定位信息。

第二方面，本发明实施例还提供了一种超带宽定位方法，包括：

基于至少三个基站，在所述有线时钟同步方式或者所述无线时钟同步方式下进行时钟校准，并发射超带宽信号，其中，所述至少三个基站分别基于等长的射频同轴线缆与同步控制器连接，所述同步控制器，基于有线时钟同步方式和无线时钟同步方式提供基准时钟；

基于定位标签，接收所述有线时钟同步方式或者所述无线时钟同步方式下的超带宽信号，并根据所述超带宽信号分别确定所述有线时钟同步方式和所述无线时钟同步方式下所述至少三个基站的时钟同步精度，根据所述至少三个基站的时钟同步精度，确定所述至少三个基站的目标时钟同步方式；

基于所述至少三个基站在所述目标时钟同步方式下进行时钟校准，并发射超带宽信号；

基于所述定位标签接收所述至少三个基站在所述目标时钟同步方式下发射的超带宽信号，并根据所述超带宽信号确定定位信息。

本发明提高的技术方案，通过由基站广播超宽带信号，定位标签接收超宽带信号，由定位标签进行主动解算，以得到该定位标签的位置信息。相对于现有技术案中，本实施例的技术方案通过定位标签进行主动定位，将减少基站负荷，相应的，系统中定位标签的容量不受基站数量影响，可支持大量定位标签在该系统中进行定位。同时，通过确定各基站根据时钟同步精度，使得各基站在无线时钟同步方式和有线时钟同步方式之间进行自动切换，以保证定位标签在高时钟同步精度的时钟同步方式下进行定位，提高了定位标签的定位信息的准确度。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种超带宽定位系统的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的同步控制器的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种超带宽定位系统的结构示意图；

图4是本发明实施例一提供的定位标签的结构示意图；

图5是本发明实施例一提供的基站的结构示意图；

图6是本发明实施例二提供的一种超带宽定位方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种超带宽定位系统的结构示意图，该超带宽定位系统包括定位标签130、同步控制器120和至少三个基站110，需要说明的是，图1仅为一个可实现示例，在其他实施例中基站数量可根据实际情况变化。

其中，至少三个基站110分别基于等长的射频同轴线缆与同步控制器120连接，图1中基站110与同步控制器120之间的实线表示射频同轴线缆(长度未示出)。同步控制器120，用于提供基准时钟，其中，同步控制器120可以通过有线时钟同步方式和无线时钟同步方式提供基准时钟。

对于无线时钟同步方式，基站110基于等长的射频同轴线缆进行有线时钟同步，可提高系统中各基站的同步状态，以提高系统中对定位标签的定位精度，其中，射频同轴线缆的长度可以基于各基站110与同步控制器120之间的最大距离确定。

可选的，同步控制器120包括第二主控模块121、数字模拟转换器122、有源晶振123和时钟缓冲模块124，示例性的，参见图2，图2是本发明实施例一提供的同步控制器的结构示意图，其中，有源晶振123可以是压控有源晶振。第二主控模块121与数字模拟转换器122电连接，数字模拟转换器122与有源晶振123连接，第二主控模块121通过字模拟转换器122控制有源晶振123的频率；时钟缓冲模块124与有源晶振123连接，根据有源晶振123输出的频率生成时钟信号，输出值至少三个基站，其中，时钟信号对至少三个基站进行无线时钟同步。本实施例中，图2所示的同步控制器可通过无线形式为至少三个基站提供基准时钟。

至少三个基站110，采用有线时钟同步方式或者无线时钟同步方式进行时钟校准，并发射超带宽信号，可选的，基站110时钟切换模块，对时钟同步方式进行切换。

本实施例中，至少三个基站110分别在第一预设时间段基于有线时钟同步方式进行时钟同步，发射超带宽信号，定位标签130接收有线时钟同步方式下的超带宽信号(图1中虚线所示)，以确定有线时钟同步方式下的至少三个基站110的时钟同步精度；至少三个基站110分别在第二预设时间段基于无线时钟同步方式进行时钟同步，发射超带宽信号，定位标签130接收无线时钟同步方式下的超带宽信号(图1中虚线所示)，以确定无线时钟同步方式下的至少三个基站110的时钟同步精度，将时钟同步精度较高的时钟同步方式确定为至少三个基站110的目标时钟同步方式。

可选的，基于如下方式确定有线时钟同步方式和无线时钟同步方式下的各基站的时钟同步精度：定位标签130接收至少三个基站在有线时钟同步方式或无线时钟同步方式下，发射的超带宽信号，确定定位标签与至少三个基站之间的距离，其中超带宽信号包括时间戳信号和基站标识，根据定位标签130分别与至少三个基站的夹角和距离，以及预设混合定位算法，确定各基站的理论位置信息，根据各基站的理论位置信息和实际位置信息确定各基站的时钟同步精度，其中，各基站的理论位置信息和实际位置信息的差异越大，各基站的时钟同步精度越低，相应的，各基站的理论位置信息和实际位置信息的差异越小，各基站的时钟同步精度越高。

可选的，建立坐标系，例如二维坐标系或者三维坐标系。示例性的，在二维坐标系中，系统中包括基站A、B、C，其坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2)和(x3,y3)，定位标签130的坐标为(x0,y0)，定位标签130与基站A、B、C的夹角分别为α、β和γ，需要说明的是，定位标签130中设置有角度测算模块，实时确定定位标签130与任一基站的夹角。根据超带宽信号中的时间戳信号和定位标识接收各基站发射的超带宽信号可确定超带宽信号的飞行时间，例如基站A、B、C发射的超带宽信号的飞行时间分别为TA、TB和TC，进一步，可确定基站A、B、C与定位标签130之间的距离为c×TA、c×TB和c×TC，其中c为光速。

可选的，在二维坐标系下预设混合定位算法可以是：

(x0-x1)²+(y0-y1)²＝(c×TA)²

(x0-x2)²+(y0-y2)²＝(c×TB)²

(x0-x3)²+(y0-y3)²＝(c×TC)²

将定位标签与基站A、B、C的夹角以及定位标签与基站A、B、C之间的距离输入至预设混合定位算法中，可解算得到基站A、B、C的位置信息。其中,通过上述混合定位算法确定各个基站的位置信息，不存在障碍物对超带宽信号的影响，提高基站位置的计算精确度。

可选的，还可以是在三维坐标系下，基于预设混合定位算法确定各基站的位置信息，其中，基站A、B、C，其坐标分别为(x1,y1，z1)、(x2,y2，z2)和(x3,y3，z3)，定位标签130的坐标为(x0,y0，z0)，定位标签130与基站A、B、C的夹角分别为α、β和γ，基站A、B、C与定位标签130之间的距离为c×TA、c×TB和c×TC。相应的，预设混合定位算法可以是：

(x0-x1)²+(y0-y1)²＝(c×TA)²

(x0-x2)²+(y0-y2)²＝(c×TB)²

(x0-x3)²+(y0-y3)²＝(c×TC)²

基于上述预设混合定位算法不仅可以是得出各个基站的水平位置，还能够得到基站的高度值。需要说明的是，基于任意三个基站进行组合，可得出各基站的位置信息。

定位标签130中可以是存储各基站的实际位置信息，将有线时钟同步方式下各基站理论位置信息与预先存储的各个基站的实际位置信息进行比对，确定有线时钟同步方式下各基站的时钟同步精度。示例性的，分别确定每一基站的理论位置信息与实际位置信息的位置差异，确定各基站的位置差异均值，有线时钟同步方式下各基站的时钟同步精度与位置差异均值负相关。同理，将无线时钟同步方式下各基站理论位置信息与预先存储的各个基站的实际位置信息进行比对，确定无线时钟同步方式下各基站的时钟同步精度。

将时钟同步精度高的时钟同步方式确定为目标时钟同步方式，并向至少三个基站110发送携带有目标时钟同步方式的信号，至少三个基站110根据上述信号，将时钟同步方式切换至目标时钟同步方式。

可选的，若有线时钟同步方式和无线时钟同步方式下的时钟同步精度均不满足精度要求时，生成提示信息，该提示信息可以是通过语音输出或者显示器显示，以提示目标对象。

可选的，根据第一预设时间间隔，确定有线时钟同步方式和无线时钟同步方式下各基站的时钟同步精度，以保证各基站在高时钟同步精度的时钟同步方式下进行时钟校准。

本实施例中，通过确定各基站在有线时钟同步方式和无线时钟同步方式下的时钟同步精度，以使的各基站根据时钟同步精度进行时钟同步方式的切换，提高在定位标签定位过程中各基站的时钟同步精度，进一步提高定位标签的定位信息的准确度。

在确定目标时钟同步方式后，基站110基于目标时钟同步方式进行时钟校准，并发射超带宽信号，定位标签130，用于接收至少三个基站110发射的上述超带宽信号，并基于超带宽信号确定定位信息，其中，定位标签130可以是具有信号接收功能和定位解算功能的机器人或者配置在待定位目标上的定位部件，示例性的，定位标签可以是佩戴在待定位目标身上，例如设置在待定位目标的衣服、帽子上等。

定位标签130根据超带宽信号的到达时间(Time of Arrival，ToA)确定位置信息，具体的，定位标签130确定从多个已知坐标基站发出到达自己的超带宽信号在空中的飞行时间t₁，t₂…t_n，基于上述飞行时间乘以光速，一般的光速采用真空光速，得到定位标签130与各个基站的距离。定位标签130位于以基站为圆形，上述距离为半径的圆的交点上。通过解算超定方程组得到交点的坐标，即定位标签130的位置信息。可选的，定位标签130还可以根据超带宽信号的到达时间差(Time Difference of Arrival，TDoA)确定位置信息，具体的，定位标签130确定从多个已知坐标基站发出到达自己的超带宽信号在空中飞行的时间与基准基站发出到达自己的超带宽信号在空中的飞行时间差t₁₂，t₁₃…t_1n(假设基准基站为1号基站)，基于上述飞行时间差乘以光速，得到定位标签130与各个基站的距离差。该定位标签130位于上述多个距离差形成的双曲线的交点上，解算超定方程组得到交点的坐标，即定位标签130的位置信息。

本实施例提供的技术方案，由基站广播超宽带信号，定位标签接收超宽带信号，由定位标签进行主动解算，以得到该定位标签的位置信息。相对于现有技术案中，本实施例的技术方案通过定位标签进行主动定位，将减少基站负荷，相应的，系统中定位标签的容量不受基站数量影响，可支持大量定位标签在该系统中进行定位。同时，通过确定各基站根据时钟同步精度，使得各基站在无线时钟同步方式和有线时钟同步方式之间进行自动切换，以保证定位标签在高时钟同步精度的时钟同步方式下进行定位，提高了定位标签的定位信息的准确度。

参见图3，图3是本发明实施例提供的另一种超带宽定位系统的结构示意图，图3中超带宽定位系统包括服务器140、定位标签130、同步控制器120和至少三个基站110。其中，同步控制器120，基于有线时钟同步方式和无线时钟同步方式提供基准时钟，至少三个基站110分别基于等长的射频同轴线缆与同步控制器120连接。至少三个基站110，采用有线时钟同步方式或者无线时钟同步方式进行时钟校准，并发射超带宽信号。

定位标签130接收有线时钟同步方式或者无线时钟同步方式下的超带宽信号，确定定位标签130与至少三个基站110之间的距离，根据定位标签130分别与至少三个基站110的夹角和距离，以及预设混合定位算法，确定各基站110的理论位置信息，将各基站110的理论位置信息发送至服务器140，服务器140根据各基站110的理论位置信息和实际位置信息确定各基站的时钟同步精度，确定至少三个基站的目标时钟同步方式，并将目标时钟同步方式发送至至少三个基站110。

至少三个基站110将时钟同步方式切换至目标时钟同步方式，在目标时钟同步方式下进行时钟校准，发射超带宽信号。服务器140与定位标签130通信连接，定位标签130接收至少三个基站110在目标时钟同步方式下发射的超带宽信号，将接收的超带宽信号和接收时间戳发送至服务器140；服务器140根据超带宽信号和接收时间戳解算定位信息，并将定位信息反馈至定位标签130。其中，服务器140可以是搭载有树莓派系统。

本实施例中，通过定位标签主动接收基站发射的超带宽信号，并发送至服务器进行解算，以得到定位标签的位置信息，相对于现有技术案中，本实施例的技术方案通过定位标签进行主动定位，将减少基站负荷，相应的，系统中定位标签的容量不受基站数量影响，可支持大量定位标签在该系统中进行定位。同时，本实施例中，定位标签中不包括解算单元，可以是集成为小体积的定位部件，便于待定位对象的携带，提高了定位标签的灵活性。

可选的，超带宽定位系统中还包括上位机展示端，与服务器连接，例如可以是通信连接或者电连接，用于对各定位标签的位置信息进行显示、追踪和管理。

在上述实施例的基础上，当基站数量大于三个时，服务器140根据目标时钟同步方式下，各基站的时钟同步精度筛选三个目标基站，基于目标基站发射的超带宽信号确定定位标签的定位信息。其中，服务器140将目标时钟同步方式下各基站的时钟同步精度进行排序，筛选精度较高的三个基站，作为对定位标签130进行位置信息解算的目标基站。可选的，可以是将确定的目标基站的基站标识发送至定位标签130，以使定位标签130在接收各个基站发射的超带宽信号后，基于基站标识识别目标基站的超带宽信号，并基于目标基站的超带宽信号解算位置信息。可选的，还可以是服务器140接收定位标签130发送的超带宽信号以及接收超带宽信号时间戳信息，服务器140根据定位标签130的标识信息确定该定位标签130对应的目标基站，基于目标基站的超带宽信号以及接收超带宽信号时间戳信息确定定位标签130的位置信息，其中，服务器中存储有每一个定位标签与目标基站的对应关系。

本实施例中，通过基于第二预设时间间隔确定每一个定位标签对应的三个高精度的目标基站，提高定位标签的定位精度。

在上述实施例的基础上，服务器140包括紧急调节模块，当目标时钟同步方式为有线时钟同步时，各基站通过有线时钟同步方式进行时钟同步。当任一基站无法与同步控制器进行有线时钟同步时，向服务器140发送紧急信号；服务器140根据紧急信号生成无线时钟同步触发指令，将无线时钟同步触发指令发送至至少三个基站，至少三个基站根据无线时钟同步触发指令，将有线时钟同步切换至无线时钟同步，其中，服务器与各个基站可以是通信连接或者有线连接。本实施例中，为基站提供两种时钟同步方式，当任一基站的有线同步方式故障时，将全部基站的时钟同步方式切换为无线时钟同步，保证各基站以及系统的正常运行，避免任一基站的有线同步方式故障对定位标签的影响。

在上述实施例的基础上，基于上述至少三个基站中的任一基站对各个基站的同步状态进行周期性侦测。对于上述对同步状态进行周期性侦测的当前基站，向至少三个基站中的其他基站发送同步验证信息，其中，同步验证信息包括进行验证的第一时间戳信息，并接收其他基站的回传信息，该回传消息中包括发送回传消息的第二时间戳信息和基站标识，当前基站根据第一时间戳信息和第二时间戳信息确定当前基站与发送回传信息的其他基站之间的理论距离。

可选的，当前基站中存储有当前基站与各个基站的实际距离，或者存储有各个基站实际的实际位置，根据各个基站实际的实际位置可确定当前基站与各个基站的实际距离。将理论距离和实际距离进行比对，确定至少三个基站是否处于同步状态，其中，若当前基站与各个基站的理论距离和实际距离均相同或者在误差允许范围内，则确定各个基站处于同步状态，若当前基站与任意一个或多个基站的理论距离和实际距离的差异大于误差允许范围，则确定上述一个或多个基站未处于同步状态。

当前基站可根据理论距离和实际距离的差异并对未处于同步状态的基站进行补偿。其中，可以是根据当亲基站与未处于同步状态的基站的理论距离和实际距离的差异确定补偿时间差，例如理论距离和实际距离的差异除以光速，可得到未处于同步状态的基站的补偿时间差。将未处于同步状态的基站的基站标识和补偿时间差发送至的定位标签130，以使得定位标签130在接收超带宽信号后，基于上述基站标识和补偿时间差，对基站标识对应的超带宽信号中的时间戳信息进行补偿，以提高定位标签的定位精度。

在一些实施例中，对同步状态进行周期性侦测的当前基站在确定与各个基站的理论距离之后，将理论距离发送至服务器；服务器中可以是存储有当前基站与各个基站的实际距离，或者存储有各个基站实际的实际位置，根据各个基站实际的实际位置可确定当前基站与各个基站的实际距离。服务器对各个基站对应的理论距离与实际距离进行比对结果，根据比对结果确定至少三个基站是否处于同步状态，其中，若当前基站与各个基站的理论距离和实际距离均相同或者在误差允许范围内，则确定各个基站处于同步状态，若当前基站与任意一个或多个基站的理论距离和实际距离的差异大于误差允许范围，则确定上述一个或多个基站未处于同步状态。

服务器基于理论距离和实际距离的差异，确定未处于同步状态的基站的补偿时间差。其中，补偿时间差的确定方式如前，此处不再赘述。

在上述实施例的基础上，参见图4，图4是本发明实施例一提供的定位标签的结构示意图，其中，定位标签130包括：第一主控模块131、电源模块132、放大电路模块133、第一超带宽定位模块134和第一天线135；第一天线135用于接收至少三个基站110发射超带宽信号；放大电路模块133与第一天线135电连接，用于对接收的超带宽信号进行放大处理，通过设置放大电路模块133，对接收的超带宽信号进行放大处理，提高超带宽信号的稳定性，以及扩大定位标签130的信号接收范围。

第一超带宽定位模块134例如可以是UWB定位芯片，分别与放大电路模块133和第一主控模块131电连接，用于接收放大处理后的超带宽信号中的时间戳信号，并将时间戳信息发送至第一主控模块131；第一主控模块131可以是包括解算单元，用于根据时间戳信息和超带宽信号的接收时间戳解算定位信息；电源模块132为定位标签130供电。

在一些实施例中，定位标签130还可以包括通信模块，用于接收的超带宽信号和接收时间戳发送至服务器140。

可选的，定位标签130还包括姿态传感器模块136，分别与电源模块132和第一主控模块131电连接，用于检测定位标签130的运动状态，其中，定位标签130的运动状态可以包括静止和运动。当定位标签130运动状态由静止切换至运动时，生成启动触发指令，并发送至第一主控模块131，第一主控模块控制131控制定位标签130启动；当运动状态由运动切换至静止时，生成休眠触发指令，并发送至第一主控模块131，第一主控模块131控制定位标签130进入休眠状态，使得定位标签在不需要进行定位的静止状态下处于休眠状态，节省电量，提高定位标签的使用时间。

可选的，定位标签130还包括触控开关电路模块137，与第一主控模块131电连接，用于识别用户的触控操作，生成启动指令或者关闭指令，发送至第一主控模块131，以使第一主控模块131启动或者关闭定位标签。

在上述实施例的基础上，参见图5，图5是本发明实施例一提供的基站的结构示意图。其中，每一个基站110包括第三主控模块111、第二超带宽定位模块112、第二天线113、外部时钟模块114和电源模块115，第三主控模块111与第二超带宽定位模块112电连接，第二超带宽定位模块112分别与第二天线113和外部时钟模块114电连接。外部时钟模块114为第二超带宽定位模块112提供基准时钟，第三主控模块111通过SPI总线向第二超带宽定位模块112发射UWB发射指令，第二超带宽定位模块112通过射频链路及第二天线113发射UWB信号。电源模块115用于对基站110进行供电。

实施例二

图6是本发明实施例二提供的一种超带宽定位方法的流程示意图，该方法适应于在超带宽定位系统中，对定位标签进行定位的情况，该方法包括：

S210、基于至少三个基站，在有线时钟同步方式或者无线时钟同步方式下进行时钟校准，并发射超带宽信号。

其中，至少三个基站分别基于等长的射频同轴线缆与同步控制器连接，同步控制器，基于有线时钟同步方式和无线时钟同步方式提供基准时钟。

S220、基于定位标签，接收有线时钟同步方式或者无线时钟同步方式下的超带宽信号，并根据超带宽信号分别确定有线时钟同步方式和无线时钟同步方式下至少三个基站的时钟同步精度，根据至少三个基站的时钟同步精度，确定至少三个基站的目标时钟同步方式。

S230、基于至少三个基站在目标时钟同步方式下进行时钟校准，并发射超带宽信号。

S240、基于定位标签接收至少三个基站在目标时钟同步方式下发射的超带宽信号，并根据超带宽信号确定定位信息。

本实施例中，通过由基站广播超宽带信号，定位标签接收超宽带信号，由定位标签进行主动解算，以得到该定位标签的位置信息。相对于现有技术案中，本实施例的技术方案通过定位标签进行主动定位，将减少基站负荷，相应的，系统中定位标签的容量不受基站数量影响，可支持大量定位标签在该系统中进行定位。同时，通过确定各基站根据时钟同步精度，使得各基站在无线时钟同步方式和有线时钟同步方式之间进行自动切换，以保证定位标签在高时钟同步精度的时钟同步方式下进行定位，提高了定位标签的定位信息的准确度。

可选的，根据所述超带宽信号分别确定所述有线时钟同步方式和所述无线时钟同步方式下所述至少三个基站的时钟同步精度，根据所述至少三个基站的时钟同步精度，确定所述至少三个基站的目标时钟同步方式，包括：

在所述有线时钟同步方式或者所述无线时钟同步方式下，接收所述至少三个基站同步发射的超带宽信号，确定所述定位标签与所述至少三个基站之间的距离，其中所述超带宽信号包括时间戳信号和基站标识；

根据所述定位标签分别与所述至少三个基站的夹角和距离，以及预设混合定位算法，确定各所述基站的理论位置信息，根据各所述基站的理论位置信息和实际位置信息确定各所述基站的时钟同步精度；

将所述时钟同步精度最高的时钟同步方式确定为各所述基站的目标时钟同步方式。

可选的，根据各所述基站的理论位置信息和实际位置信息确定各所述基站的时钟同步精度，包括：

基于定位标签将各所述基站的理论位置信息发送至所述服务器；

基于服务器根据各所述基站的理论位置信息和实际位置信息确定各所述基站的时钟同步精度，确定所述至少三个基站的目标时钟同步方式，并将所述目标时钟同步方式发送至所述至少三个基站。

可选的，基于定位标签根据超带宽信号确定定位信息，包括：

基于定位标签将接收的超带宽信号和接收时间戳发送至服务器；

基于服务器根据所述超带宽信号和接收时间戳解算定位信息，并将所述定位信息反馈至所述定位标签。

在上述实施例的基础上，所述方法还包括：

基于服务器，在所述目标时钟同步方式下，根据各所述基站的时钟同步精度筛选三个目标基站，基于所述目标基站发射的超带宽信号确定所述定位标签的定位信息。

在上述实施例的基础上，所述方法还包括：

当所述目标时钟同步方式为有线时钟同步时，基于任一所述基站，在无法与所述同步控制器进行有线时钟同步时，向所述服务器发送紧急信号；

基于服务器，根据所述紧急信号生成无线时钟同步触发指令，将所述无线时钟同步触发指令发送至所述至少三个基站；

基于所述至少三个基站，根据所述无线时钟同步触发指令，将有线时钟同步切换至无线时钟同步。

在上述实施例的基础上，所述方法还包括：

基于任一基站向所述至少三个基站中的其他基站发送同步验证信息，并接收所述其他基站的回传信息，根据所述回传信息确定所述至少三个基站是否处于同步状态，并对未处于同步状态的基站进行补偿；

可选的，根据所述回传信息确定所述至少三个基站是否处于同步状态，包括：

根据所述回传信息确定当前基站与所述其他基站之间的理论距离，根据所述理论距离与所述当前基站与所述其他基站之间的实际距离的比对结果确定所述至少三个基站是否处于同步状态；

可选的，对未处于同步状态的基站进行补偿，包括：

所述当前基站基于所述理论距离和所述实际距离的差异，确定所述未处于同步状态的基站的补偿时间差。

可选的，根据所述回传信息确定所述至少三个基站是否处于同步状态，包括：

基于所述基站，根据所述回传信息确定当前基站与所述其他基站之间的理论距离，将所述理论距离发送至所述服务器；

基于所述服务器，根据理论距离与所述当前基站与所述其他基站之间的实际距离的比对结果确定所述至少三个基站是否处于同步状态。

可选的，对未处于同步状态的基站进行补偿，包括：

基于服务器，根据所述理论距离和所述实际距离的差异，确定所述未处于同步状态的基站的补偿时间差。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种超带宽定位系统，其特征在于，包括：定位标签、同步控制器和至少三个基站，其中，所述至少三个基站分别基于等长的射频同轴线缆与所述同步控制器连接；

所述同步控制器，基于有线时钟同步方式和无线时钟同步方式提供基准时钟；

所述至少三个基站，采用所述有线时钟同步方式或者所述无线时钟同步方式进行时钟校准，并发射超带宽信号；

所述定位标签，接收所述有线时钟同步方式或者所述无线时钟同步方式下的超带宽信号，并根据所述超带宽信号分别确定所述有线时钟同步方式和所述无线时钟同步方式下所述至少三个基站的时钟同步精度，根据所述至少三个基站的时钟同步精度，确定所述至少三个基站的目标时钟同步方式；

所述定位标签接收所述至少三个基站在所述目标时钟同步方式下发射的超带宽信号，并根据所述超带宽信号确定定位信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定位标签用于：

在所述有线时钟同步方式或者所述无线时钟同步方式下，接收所述至少三个基站同步发射的超带宽信号，确定所述定位标签与所述至少三个基站之间的距离，其中所述超带宽信号包括时间戳信号和基站标识；

根据所述定位标签分别与所述至少三个基站的夹角和距离，以及预设混合定位算法，确定各所述基站的理论位置信息，根据各所述基站的理论位置信息和实际位置信息确定各所述基站的时钟同步精度；

将所述时钟同步精度最高的时钟同步方式确定为各所述基站的目标时钟同步方式。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括服务器，所述服务器与所述定位标签通信连接；

所述定位标签将各所述基站的理论位置信息发送至所述服务器；

所述服务器根据各所述基站的理论位置信息和实际位置信息确定各所述基站的时钟同步精度，确定所述至少三个基站的目标时钟同步方式，并将所述目标时钟同步方式发送至所述至少三个基站。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述服务器根据所述目标时钟同步方式下，各所述基站的时钟同步精度筛选三个目标基站，基于所述目标基站发射的超带宽信号确定所述定位标签的定位信息。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，当所述目标时钟同步方式为有线时钟同步时，任一所述基站在无法与所述同步控制器进行有线时钟同步时，向所述服务器发送紧急信号；

所述服务器根据所述紧急信号生成无线时钟同步触发指令，将所述无线时钟同步触发指令发送至所述至少三个基站；

所述至少三个基站根据所述无线时钟同步触发指令，将有线时钟同步切换至无线时钟同步。

6.根据权利要求1或3所述的系统，其特征在于，任一所述基站向所述至少三个基站中的其他基站发送同步验证信息，并接收所述其他基站的回传信息，根据所述回传信息确定所述至少三个基站是否处于同步状态，并对未处于同步状态的基站进行补偿。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，任一所述基站根据所述回传信息确定当前基站与所述其他基站之间的理论距离，根据所述理论距离与所述当前基站与所述其他基站之间的实际距离的比对结果确定所述至少三个基站是否处于同步状态；

所述当前基站基于所述理论距离和所述实际距离的差异，确定所述未处于同步状态的基站的补偿时间差；

或者，

任一所述基站根据所述回传信息确定当前基站与所述其他基站之间的理论距离，将所述理论距离发送至所述服务器；

所述服务器根据理论距离与所述当前基站与所述其他基站之间的实际距离的比对结果确定所述至少三个基站是否处于同步状态；

所述服务器基于所述理论距离和所述实际距离的差异，确定所述未处于同步状态的基站的补偿时间差。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定位标签包括：第一主控模块、电源模块、放大电路模块、第一超带宽定位模块和第一天线；其中，

所述第一天线接收所述至少三个基站发射超带宽信号；

所述放大电路模块与所述第一天线电连接，用于对接收的超带宽信号进行放大处理；

所述第一超带宽定位模块分别与所述放大电路模块和所述第一主控模块电连接，用于接收所述放大处理后的超带宽信号中的时间戳信号，并将所述时间戳信息发送至所述第一主控模块；

所述第一主控模块用于根据所述时间戳信息解算定位信息；

所述电源模块为所述定位标签供电。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述定位标签还包括姿态传感器模块，分别与所述电源模块和所述第一主控模块电连接，用于检测所述定位标签的运动状态；

当所述姿态传感器模块检测到所述运动状态由静止切换至运动时，生成启动触发指令，并发送至所述第一主控模块，所述第一主控模块控制所述定位标签启动；

当所述姿态传感器模块检测到所述运动状态由运动切换至静止时，生成休眠触发指令，并发送至所述第一主控模块，所述第一主控模块控制所述定位标签进入休眠状态。

10.一种超带宽定位方法，其特征在于，包括：

基于至少三个基站，在有线时钟同步方式或者无线时钟同步方式下进行时钟校准，并发射超带宽信号，其中，所述至少三个基站分别基于等长的射频同轴线缆与同步控制器连接，所述同步控制器，基于有线时钟同步方式和无线时钟同步方式提供基准时钟；

基于定位标签，接收所述有线时钟同步方式或者所述无线时钟同步方式下的超带宽信号，并根据所述超带宽信号分别确定所述有线时钟同步方式和所述无线时钟同步方式下所述至少三个基站的时钟同步精度，根据所述至少三个基站的时钟同步精度，确定所述至少三个基站的目标时钟同步方式；

基于所述至少三个基站在所述目标时钟同步方式下进行时钟校准，并发射超带宽信号；

基于所述定位标签接收所述至少三个基站在所述目标时钟同步方式下发射的超带宽信号，并根据所述超带宽信号确定定位信息。

Images