WO2017167306A1 - 一种用于uwb高精度定位系统的信号同步方法及系统 - Google Patents

一种用于uwb高精度定位系统的信号同步方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
WO2017167306A1
WO2017167306A1 PCT/CN2017/079193 CN2017079193W WO2017167306A1 WO 2017167306 A1 WO2017167306 A1 WO 2017167306A1 CN 2017079193 W CN2017079193 W CN 2017079193W WO 2017167306 A1 WO2017167306 A1 WO 2017167306A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
base station
clock
precision
synchronization
uwb
Prior art date
Application number
PCT/CN2017/079193
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
严炜
Original Assignee
成都精位科技有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 成都精位科技有限公司 filed Critical 成都精位科技有限公司
Publication of WO2017167306A1 publication Critical patent/WO2017167306A1/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/24—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/24—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
    • H04B7/26—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
    • H04B7/2662—Arrangements for Wireless System Synchronisation
    • H04B7/2671—Arrangements for Wireless Time-Division Multiple Access [TDMA] System Synchronisation
    • H04B7/2678—Time synchronisation
    • H04B7/2687—Inter base stations synchronisation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/7163—Spread spectrum techniques using impulse radio
    • H04B1/7183—Synchronisation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H04W56/001—Synchronization between nodes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H04W56/001—Synchronization between nodes
    • H04W56/002—Mutual synchronization
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H04W56/004—Synchronisation arrangements compensating for timing error of reception due to propagation delay

Definitions

  • the invention relates to the field of UWB (Ultra Wideband) high-precision positioning, and particularly relates to a signal synchronization method and system for a UWB high-precision positioning system.
  • UWB Ultra Wideband
  • the high-precision synchronization signal is a key technology that must be solved by the UWB high-precision positioning system.
  • strict and accurate timing synchronization control is required.
  • a dedicated coaxial cable or a twisted pair transmission synchronization signal is often used, and the synchronization signal receiving port of each positioning reference is directly connected to the transmission port dedicated line of the synchronous controller, which gives Practical engineering applications bring great difficulty and cost.
  • the object of the present invention is to provide a signal synchronization method for a UWB high-precision positioning system, which solves the problem that the current UWB high-precision positioning system has difficulty in synchronization, inconvenient installation, and limited positioning of the positioning network.
  • the present invention provides a signal synchronization method for a UWB high-precision positioning system, which includes the following steps:
  • Each base station sequentially receives and forwards the clock synchronization signal sent by the synchronization signal generating device of the synchronous controller, resets the high-precision timing clock of the respective base stations, and then waits for the UWB positioning issued by the UWB positioning verification tag placed at the known position. The arrival of the information code;
  • each base station After receiving the UWB positioning information code, each base station records the number of clocks of the high-precision clock of each base station at this time, according to the difference between the clock numbers of any two base stations, the coordinates of the base station, and the UWB positioning check label. Coordinates, get the time delay value between any two base stations;
  • step (b) includes:
  • the synchronization signal generating means of the synchronous controller transmits a clock synchronization signal to the first base station, and after receiving the clock synchronization signal, the first base station resets the high-precision timing clock of the base station on the one hand, so that the high-precision timing clock starts. Re-clocking, and waiting to receive a UWB positioning information code, wherein the UWB positioning information code is sent by a UWB positioning check tag placed at a known location; on the other hand, the first base station forwards the clock synchronization signal to the second base station ;
  • n is an integer whose initial value is 2.
  • Step (b3) Step (b2) is repeated until the last base station receives the clock synchronization signal, and then the high-precision timing clocks of the respective base stations start to re-clock and wait for receiving the UWB positioning information code.
  • the clock synchronization signal in the step (b) is digitally encoded.
  • the digital code is first converted into I and Q modulated data and then transmitted.
  • the method further includes the step of extracting a time identification code, where the step of extracting the time identification code includes:
  • the base station decodes the digital data to obtain a digital code
  • step (b22) judging the digitally encoded frame header, if the frame header is complete, proceeding to step (b23), otherwise discarding the current synchronization;
  • the time identification code is used as a reset signal to reset the high-precision timing clock of the base station.
  • step (c) includes:
  • each base station after receiving the UWB positioning information code, each base station records the number of clocks of the high-precision clock of each base station at this time, and uses the number of clocks as the positioning verification time of the respective base stations;
  • the time delay value in the step (d) is first normalized, and the normalized time delay value is added to the time information of each base station to implement each base station. Synchronous timing.
  • step (d) includes:
  • the respective time delay values are correspondingly added to the first high-precision timing clock of each base station, and when the first high-precision timing clock is clocked to the last base station and When the time delay value between the base stations is used, the second high-precision timing clock is reset, so that the second high-precision timing clock of each base station starts counting at the same time point, and the synchronization timing of each base station is realized.
  • step (d) includes:
  • a high-precision timing clock of each base station except the last base station is added to a delay circuit, and the delay time of the delay circuit is a time delay value between the last base station and the base station;
  • the invention also provides a signal synchronization system for a UWB high-precision positioning system, comprising: a synchronization controller and N base stations for UWB high-precision positioning; and the synchronization controller receives the first base station through a wired transmission medium End connection, each base station is cascaded by a wired transmission medium, where N is an integer equal to or greater than 3;
  • the synchronization controller is configured to send a clock synchronization signal to the base station
  • the base station includes:
  • the clock signal receiving module is configured to sequentially receive and forward the clock synchronization signal sent by the synchronization signal generating device of the synchronous controller, and reset the high-precision timing clock of the respective base stations, and then wait for the UWB positioning verification label placed at the known position to be issued. The arrival of the UWB positioning information code;
  • the delay calculation module is configured to record the number of clocks of the high-precision clock of each base station after receiving the UWB positioning information code, according to the difference of the clock number between any two base stations, the coordinates of the base station, and the UWB positioning Check the coordinates of the tag to obtain the time delay value between any two base stations;
  • the synchronization module is configured to add the time delay value as a correction amount to the time information of the corresponding base station to implement synchronization timing of each base station.
  • the clock signal receiving module includes:
  • a receiving submodule configured to receive a clock synchronization signal sent by the synchronization controller or the previous base station
  • the reset sub-module is configured to reset the high-precision timing clock of the base station on the one hand, so that the high-precision timing clock starts to re-time and wait for receiving the UWB positioning information code, wherein the UWB positioning information code is placed by the UWB in the known position.
  • the positioning check label is issued;
  • the transmitting submodule is configured to forward the clock synchronization signal to the next base station until the last base station receives the clock synchronization signal, and then the high precision timing clocks of the respective base stations start to retime and wait for receiving the UWB positioning information code.
  • the clock synchronization signal is digitally encoded.
  • the sending submodule is configured to convert the digital code into I and Q modulated data before transmitting.
  • the receiving submodule is configured to:
  • the digital coded frame header is judged. If the frame header is complete, the fixed position data, that is, the time identification code, is found in the digital code, so that the reset sub-module uses the time identification code as the reset signal, and the high-precision timing clock of the base station Reset.
  • the delay calculation module includes:
  • the positioning verification time acquisition sub-module is configured to record the number of clocks of the high-precision clock of the base station after receiving the UWB positioning information code, and use the clock number as the positioning verification time of the base station;
  • a time difference calculation sub-module configured to calculate a time difference of a positioning verification time between any two base stations
  • the delay value calculation sub-module is configured to obtain a time delay value between any two base stations by using a TDOA positioning algorithm according to a time difference, a position coordinate of each base station, and a coordinate of the UWB positioning check label.
  • the synchronization module implements a synchronous timing manner, including:
  • the time delay value is first normalized, and the normalized time delay value is added to the time information of each base station to realize the synchronization timing of each base station.
  • one high-precision chronograph clock is added to each base station except the last base station, that is, each base station except the last base station has two high-precision chronograph clocks, and the first high-precision chronograph The clock is used for delay check between base stations, and the second high-precision timing clock is used for measuring the positioning time of the base station;
  • the respective time delay values are correspondingly added to the first high-precision timing clock of each base station, and the first high-precision timing clock is clocked to the last base station and the base station.
  • the second high-precision timing clock is reset, so that the second high-precision timing clock of each base station starts counting at the same time point, and the synchronization timing of each base station is realized.
  • the high-precision timing clock of each base station except the last base station is added to a delay circuit, and the delay time of the delay circuit is the time delay value between the last base station and the base station;
  • the manner in which the synchronization module implements synchronization timing includes:
  • the high-precision timing clocks of the respective base stations are simultaneously reset at the same time point, and the synchronization timing of each base station is realized.
  • the present invention has the following advantages and beneficial effects:
  • the invention effectively solves the engineering problem that the time synchronization signal transmission requires a dedicated cable, and realizes the transmission of the positioning data and the synchronization signal through the shared network cable for data transmission.
  • the present invention realizes that the synchronization signal is forwarded step by step, and effectively aligns the positioning base station into the positioning system, and can form a large number and large-scale positioning system.
  • the present invention accurately measures the delays caused by the internal circuit switching time synchronization signals by different sets of measurement methods according to a complete set of measurement methods during system setup, and corrects them to achieve high precision between base stations. Synchronous control greatly improves positioning accuracy.
  • Figure 1 is a schematic view of the overall structure of the present invention.
  • N is an integer equal to or greater than 3; the wired transmission medium includes an optical fiber, a network cable, a coaxial cable, a twisted pair, and the like.
  • the network cable of 10M/1 Ethernet is taken as an example, the network cable includes 8 core wires, generally only 4 core wires are used to transmit data, and the other 4 core wires are in a vacant state.
  • the four vacant core wires are used to transmit a clock synchronization signal, and the base station and the base station are sequentially connected by a network cable.
  • the N-1 base station receives the clock synchronization sent by the N-2th base station. The signal is forwarded to the Nth base station by the received clock synchronization signal.
  • the limited transmission medium is an optical fiber or a coaxial cable or a twisted pair, the sequential cascading between the base stations is implemented as the network cable.
  • Each base station sequentially receives and forwards the clock synchronization signal sent by the synchronization signal generating device of the synchronous controller, resets the high-precision timing clock of the respective base stations, and then waits for the UWB positioning issued by the UWB positioning verification tag placed at the known position. The arrival of the information code;
  • each base station After receiving the UWB positioning information code, each base station records the number of clocks of the high-precision clock of each base station at this time, according to the difference between the clock numbers of any two base stations, the coordinates of the base station, and the UWB positioning check label. Coordinates, get the time delay value between any two base stations;
  • the base station After receiving the clock synchronization signal sent by the synchronization controller or the previous base station, the base station resets the high-precision timing clock of the base station, so that the high-precision timing clock starts to re-time and waits to receive the UWB.
  • Positioning information code wherein the UWB positioning information code is sent by a UWB positioning check label placed at a known position;
  • the clock synchronization signal is forwarded to the next base station; and so on, until the last base station receives the clock synchronization signal, and then the high-precision timing clocks of the respective base stations start to re-clock and wait for receiving the UWB positioning information code.
  • step (b) of the embodiment includes:
  • the synchronization signal generating means of the synchronous controller transmits a clock synchronization signal to the first base station, and after receiving the clock synchronization signal, the first base station resets the high-precision timing clock of the base station on the one hand, so that the high-precision timing clock starts. Retimed.
  • the re-timed high-precision timing clock waits for the arrival of the UWB positioning information code sent by the UWB positioning check label placed at the known position; on the other hand, the first base station forwards the clock synchronization signal to the second base station;
  • n is an integer whose initial value is 2.
  • Step (b3) Step (b2) is repeated until the last base station receives the clock synchronization signal, and then the high-precision timing clocks of the respective base stations start to re-clock and wait for the arrival of the UWB positioning information code.
  • the clock synchronization signal in the step (b) of the embodiment is digitally encoded. .
  • the digital code is first converted into I and Q modulated data and then transmitted, and the I and Q modulated data is an in-phase quadrature modulated signal data.
  • the data signal has strong anti-interference ability, large communication bandwidth, and higher transmission time precision. From digital coding to I and Q modulation data, it can be realized by I and Q modems.
  • the embodiment further includes the step of extracting the time identification code, and the step of extracting the time identification code includes:
  • the base station decodes the digital data to obtain a digital code
  • step (b22) judging the digitally encoded frame header, if the frame header is incomplete, discarding the synchronization, otherwise, performing step (b23);
  • the time identification code is used as a reset signal to reset the high-precision timing clock of the base station.
  • step (c) of the embodiment includes:
  • each base station after receiving the UWB positioning information code, each base station records the number of clocks of the high-precision clock of each base station at this time, and uses the number of clocks as the positioning verification time of the respective base stations;
  • the time delay value in the step (d) of the embodiment is first normalized, and the normalized time delay value is added to the time information of each base station to implement each base station. Synchronized timing.
  • the synchronization signal generator transmits I and Q modulated data to the first base station through a network cable, and the I and Q modulated data are obtained by digital coding through signal conversion, and the first base station receives I and Q.
  • the I and Q modulated data are decoded to obtain a digital code, and the digitally encoded time identification code is extracted, and the time identification code is used as a reset signal to reset the high precision timing clock of the first base station.
  • the UWB positioning information code arrives; on the other hand, the first base station forwards the received I and Q modulated data to the second base station, and the second base station receives the I and Q modulated data, and then completes and The same work of one base station - timing, forwarding, and so on, until the last base station receives the I, Q modulated data, and then decodes the I, Q modulated data to obtain a digital code, and extracts the digitally encoded time identification code.
  • the time identification code is used as a reset signal to reset the high-precision timing clock of the last base station. At this time, the high-precision timing clocks of all the base stations are waiting for the arrival of the UWB positioning information code.
  • each base station After receiving the UWB positioning information code, each base station records the number of clocks of each high-precision clock of each base station. The number of clocks refers to the number of clocks extracted from the base station.
  • the distance from the UWB positioning check tag to each base station is known, that is, the time from the issuance of the UWB positioning information code to the arrival of each base station is Knowing that, according to the time difference between each base station, the coordinates of the base station, and the position coordinates of the UWB positioning check label, the TDOA positioning algorithm is used to calculate the relative time delay value of each base station, because there is a network line delay between the two base stations. And the decoding delay, etc., the clock counting starting point (positioning time) of each base station is different, and after calculating the relative time delay values between the base stations, the delay values are correspondingly added to the positioning time of each base station. Enable each base station to start receiving positioning information codes at the same time point, and the base station realizes synchronous reception, thereby creating conditions for achieving high-precision positioning.
  • Each base station of the present invention adopts a cascading mode, and each base station sequentially completes the reception and forwarding of the synchronization signal (the last base station does not need to forward the synchronization signal), and the time delay between any two base stations can be accurately obtained by the above method.
  • the time value specifically to the present invention, only needs to obtain the time delay value between each base station and the last base station, and then add the respective time delay values to the corresponding base station, thereby ensuring the positioning time of each base station. Consistent, that is, receiving UWB positioning signals at the same time. There are two ways to add time delay values to their respective base stations:
  • the respective time delay values are correspondingly added to the first high-precision timing clock of each base station, and when the first high-precision timing clock is clocked to the last base station and Between the base stations When the time delay value is used, the second high-precision timing clock is reset, so that the second high-precision timing clock of each base station starts counting at the same time point, and the synchronization timing of each base station is realized.
  • the present invention has the following advantages:
  • Two-way clock is used to realize synchronous reception of UWB positioning information codes between base stations, which is pure hardware synchronization, which makes the timing jitter conform to the normal distribution, which is convenient for later data processing and improves timing precision.
  • a high-precision timing clock of each base station except the last base station is added to a delay circuit, and the delay time of the delay circuit is a time delay value between the last base station and the base station;
  • the invention has a relatively simple hardware circuit, which is convenient for synchronous maintenance, and the timing correction is also convenient.
  • the embodiment further provides a signal synchronization system for a UWB high-precision positioning system, comprising: a synchronization controller and N base stations for UWB high-precision positioning; and the synchronization controller passes the wired transmission medium and the first base station.
  • the receiving end is connected, and each base station is cascaded by a wired transmission medium, where N is an integer equal to or greater than 3;
  • the synchronization controller is configured to send a clock synchronization signal to the base station
  • the base station includes:
  • the clock signal receiving module is configured to sequentially receive and forward the clock synchronization signal sent by the synchronization signal generating device of the synchronous controller, and reset the high-precision timing clock of the respective base stations, and then wait for the UWB positioning verification label placed at the known position to be issued. The arrival of the UWB positioning information code;
  • the delay calculation module is configured to record the number of clocks of the high-precision clock of each base station after receiving the UWB positioning information code, according to the difference of the clock number between any two base stations, the coordinates of the base station, and the UWB positioning Check the coordinates of the tag to obtain the time delay value between any two base stations;
  • the synchronization module is configured to add the time delay value as a correction amount to the time information of the corresponding base station to implement synchronization timing of each base station.
  • the clock signal receiving module includes:
  • a receiving submodule configured to receive a clock synchronization signal sent by the synchronization controller or the previous base station
  • the reset submodule is configured to reset the high precision timing clock of the base station on the one hand, so that the high precision timing clock starts to retime, and waits to receive the UWB positioning information code, wherein the UWB positioning information code is placed in a known position. UWB positioning check label is sent;
  • the transmitting submodule is configured to forward the clock synchronization signal to the next base station until the last base station receives the clock synchronization signal, and then the high precision timing clocks of the respective base stations start to retime and wait for receiving the UWB positioning information code.
  • the clock synchronization signal is digitally encoded.
  • the sending submodule is configured to convert the digital code into I and Q modulated data before transmitting.
  • the receiving submodule is configured to:
  • the digital coded frame header is judged. If the frame header is complete, the fixed position data, that is, the time identification code, is found in the digital code, so that the reset sub-module uses the time identification code as the reset signal, and the high-precision timing clock of the base station Reset.
  • the delay calculation module includes:
  • the positioning verification time acquisition sub-module is configured to record the number of clocks of the high-precision clock of the base station after receiving the UWB positioning information code, and use the clock number as the positioning verification time of the base station;
  • a time difference calculation sub-module configured to calculate a time difference of a positioning verification time between any two base stations
  • the delay value calculation sub-module is configured to obtain a time delay value between any two base stations by using a TDOA positioning algorithm according to a time difference, a position coordinate of each base station, and a coordinate of the UWB positioning check label.
  • the synchronization module implements a synchronous timing manner, including:
  • the time delay value is first normalized, and the normalized time delay value is added to the time information of each base station to realize the synchronization timing of each base station.
  • one high-precision chronograph clock is added to each base station except the last base station, that is, each base station except the last base station has two high-precision chronograph clocks, and the first high-precision chronograph The clock is used for delay check between base stations, and the second high-precision timing clock is used for measuring the positioning time of the base station;
  • the synchronization module implements synchronous timing, including:
  • the respective time delay values are correspondingly added to the first high-precision timing clock of each base station, and the first high-precision timing clock is clocked to the last base station and the base station.
  • the second high-precision timing clock is reset, so that the second high-precision timing clock of each base station starts counting at the same time point, and the synchronization timing of each base station is realized.
  • the high-precision timing clock of each base station except the last base station is added to a delay circuit, and the delay time of the delay circuit is the time delay value between the last base station and the base station;
  • the manner in which the synchronization module implements synchronization timing includes:
  • the high-precision timing clocks of the respective base stations are simultaneously reset at the same time point, and the synchronization timing of each base station is realized.
  • the present invention adopts the above method, and can obtain the following technical effects:
  • the present invention effectively solves the engineering problem that a dedicated cable is required for clock synchronization signal transmission, does not require a dedicated coaxial cable or a coaxial cable to transmit a synchronization signal, and does not require a synchronization signal receiving port and a synchronous controller of each positioning reference.
  • the transmission port line is directly connected, and only the network cable/fiber/coaxial cable/coaxial cable for common data transmission can realize the transmission of positioning data and synchronization signals at the same time, and the synchronization precision is high and the cost is low.
  • the conventional base station adopts a concurrent manner, which is limited by the network cable length being less than 1 system scale.
  • the present invention realizes the clock synchronization signal to be forwarded step by step, effectively aligning the positioning base station into the positioning system, and can form a large number.
  • a large-scale positioning system can realize infinite cascading between base stations, and the present invention realizes accurate synchronization between base stations without worrying about delay between base stations.
  • the present invention accurately measures the delays caused by different lengths of lines and internal circuit conversion time synchronization signals by a set of measurement methods during system setup, and corrects them to achieve high precision between base stations. Synchronous control greatly improves positioning accuracy.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于UWB高精度定位系统的信号同步方法及系统，包括以下步骤：（a）搭建信号同步平台：包括一个同步控制器以及用于UWB高精度定位的N个基站，同步控制器通过有线传输介质与第1个基站的接收端连接，各个基站依次级联；（b）各个基站依次接收、转发同步控制器的同步信号发生装置发出的时钟同步信号，并复位各自基站的高精度计时时钟；（c）各个基站接收到UWB定位信息码后，记录下各个基站的高精度计时时钟此时的时钟数，得到任意两个基站之间的时间延时值；（d）将该时间延时值作为一个修正量加入到对应的基站的时间信息中，实现各个基站的同步计时。本发明采用上述方法，能够实现各个基站之间信号的精确同步。

Description

一种用于UWB高精度定位系统的信号同步方法及系统
本申请要求于2016年04月01日提交中国专利局、申请号为CN201610198888.3、发明名称为“一种用于UWB高精度定位系统的信号同步方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及UWB(Ultra Wideband，超宽带)高精度定位领域，具体涉及一种用于UWB高精度定位系统的信号同步方法及系统。
背景技术
高精度同步信号是UWB高精度定位系统必须解决的关键技术，为了能够精确的控制UWB定位系统内部的各个定位基站的时间测量，就需要严格、精确的计时同步控制。在现有的同步信号传输和控制方案中，往往采用专用同轴电缆或双绞线传输同步信号，并且每一台定位基准的同步信号接收端口与同步控制器的发送端口专线直连，这给实际工程应用带来了很大的难度和成本开销。同时，由于受到同轴电缆或双绞线的物理电气特性的限制，同步信号在线缆中传输将会随距离而衰减和波形畸变，最大传输距离受到限制，这就极大地影响到整个定位网络的组建的适应性和实用性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于UWB高精度定位系统的信号同步方法，解决目前的UWB高精度定位系统存在同步难度大，安装不方便，定位网络的组建受限的问题。
本发明为实现上述目的，提供一种用于UWB高精度定位系统的信号同步方法，包括以下步骤：
(a)搭建信号同步平台：包括一个同步控制器以及用于UWB高精度定位的N个基站，同步控制器通过有线传输介质与第1个基站的接收端连接，各个基站通过有线传输介质依次级联，其中N为等于或大于3的整数；
(b)各个基站依次接收、转发同步控制器的同步信号发生装置发出的时钟同步信号，并复位各自基站的高精度计时时钟，然后等待放置于已知位置的UWB定位校验标签发出的UWB定位信息码的到来；
(c)各个基站接收到UWB定位信息码后，记录下各个基站的高精度计时时钟此时的时钟数，根据任意两个基站之间的时钟数差值、基站的坐标以及UWB定位校验标签的坐标，得到任意两个基站之间的时间延时值；
(d)将该时间延时值作为一个修正量加入到对应的基站的时间信息中，实现各个基站的同步计时。
进一步地，作为优选方案，所述步骤(b)的具体过程包括：
(b1)同步控制器的同步信号发生装置向第1个基站发送时钟同步信号，第1个基站接收到时钟同步信号后，一方面复位本基站的高精度计时时钟，使该高精度计时时钟开始重新计时，并等待接收UWB定位信息码，其中所述UWB定位信息码由放置于已知位置的UWB定位校验标签发出；另一方面，第1个基站将时钟同步信号向第2个基站转发；
(b2)n为初始值是2的整数，第n个基站接收到前一基站转发来的时钟同步信号后，一方面复位本基站的高精度计时时钟，使该高精度计时时钟开始重新计时，并等待接收UWB定位信息码，其中所述UWB定位信息码由放置于已知位置的UWB定位校验标签发出；另一方面，第n个基站将时钟同步信号向第n+1个基站转发；
(b3)重复步骤(b2)，直到最后一个基站接收到时钟同步信号，然后各个基站的高精度计时时钟都开始重新计时，并等待接收UWB定位信息码。
进一步地，作为优选方案，所述步骤(b)中的时钟同步信号为数字编码。
进一步地，作为优选方案，所述步骤(b)中，先将该数字编码转换成I、Q调制数据后再发送出去。
进一步地，作为优选方案，还包括提取时间标识码步骤，所述提取时间标识码步骤包括：
(b21)基站接收到I、Q调制数据后，对其进行解码得到数字编码；
(b22)对数字编码的帧头进行判断，若帧头完整，则进行步骤(b23)，否则放弃本次同步；
(b23)在数字编码中找到固定位置的数据，即时间标识码；
(b24)将时间标识码作为复位信号，对基站的高精度计时时钟进行复位。
进一步地，作为优选方案，所述步骤(c)包括：
(c1)各个基站接收到UWB定位信息码后，记下各个基站的高精度计时时钟此时的时钟数，并以该时钟数作为各自基站的定位校验时间；
(c2)计算出任意两个基站之间的定位校验时间的时间差；
(c3)根据时间差、各个基站的位置坐标以及UWB定位校验标签的坐标，由TDOA定位算法，得到任意两个基站之间的时间延时值。
进一步地，作为优选方案，所述步骤(d)中的时间延时值先做归一化处理，再将归一化后的时间延时值加入到各个基站的时间信息中，实现各个基站的同步计时。
进一步地，作为优选方案，所述步骤(d)包括：
(d11)在除最后一个基站外的每个基站增加1路高精度计时时钟，即除最后一个基站外的每个基站具有两路高精度计时时钟，第1路高精度计时时钟用于基站之间的延时校验， 第2路高精度计时时钟用于测量基站的定位时间；
(d12)得到各个基站之间的相对时间延时值后，将各自的时间延时值对应加入各个基站的第1路高精度计时时钟，当第1路高精度计时时钟计时到最后一个基站与本基站之间的时间延时值时，复位第2路高精度计时时钟，从而使得各个基站的第2路高精度计时时钟在同一时间点开始计时，实现各个基站的同步计时。
进一步地，作为优选方案，所述步骤(d)包括：
(d21)除最后一个基站外的每个基站的高精度计时时钟加入一个延时电路，延时电路的延时时间为最后一个基站与本基站之间的时间延时值；
(d22)经过延时后，各个基站的高精度计时时钟在同一时间点同时复位，实现各个基站的同步计时。
本发明还提供一种用于UWB高精度定位系统的信号同步系统，包括：一个同步控制器以及用于UWB高精度定位的N个基站；同步控制器通过有线传输介质与第1个基站的接收端连接，各个基站通过有线传输介质依次级联，其中N为等于或大于3的整数；
所述同步控制器配置成向所述基站发送时钟同步信号；
所述基站包括：
时钟信号接收模块，配置成依次接收、转发同步控制器的同步信号发生装置发出的时钟同步信号，并复位各自基站的高精度计时时钟，然后等待放置于已知位置的UWB定位校验标签发出的UWB定位信息码的到来；
延时计算模块，配置成接收到UWB定位信息码后，记录下各个基站的高精度计时时钟此时的时钟数，根据任意两个基站之间的时钟数差值、基站的坐标以及UWB定位校验标签的坐标，得到任意两个基站之间的时间延时值；
同步模块，配置成将该时间延时值作为一个修正量加入到对应的基站的时间信息中，实现各个基站的同步计时。
进一步地，作为优选方案，所述时钟信号接收模块包括：
接收子模块，配置成接收同步控制器或上一基站发送的时钟同步信号；
复位子模块，配置成一方面复位本基站的高精度计时时钟，使该高精度计时时钟开始重新计时，并等待接收UWB定位信息码，其中所述UWB定位信息码由放置于已知位置的UWB定位校验标签发出；
发送子模块，配置成将时钟同步信号向下一基站转发，直到最后一个基站接收到时钟同步信号，然后各个基站的高精度计时时钟都开始重新计时，并等待接收UWB定位信息码。
进一步地，作为优选方案，所述钟同步信号为数字编码。
进一步地，作为优选方案，所述发送子模块配置成先将该数字编码转换成I、Q调制数据后再发送出去。
进一步地，作为优选方案，所述接收子模块配置成：
接收到I、Q调制数据后，对其进行解码得到数字编码；
对数字编码的帧头进行判断，若帧头完整，在数字编码中找到固定位置的数据，即时间标识码，使所述复位子模块将时间标识码作为复位信号，对基站的高精度计时时钟进行复位。
进一步地，作为优选方案，所述延时计算模块包括：
定位校验时间获取子模块，配置成接收到UWB定位信息码后，记下该基站的高精度计时时钟此时的时钟数，并以该时钟数作为该基站的定位校验时间；
时间差计算子模块，配置成计算出任意两个基站之间的定位校验时间的时间差；
延时值计算子模块，配置成根据时间差、各个基站的位置坐标以及UWB定位校验标签的坐标，由TDOA定位算法，得到任意两个基站之间的时间延时值。
进一步地，作为优选方案，所述同步模块实现同步计时的方式，包括：
对时间延时值先做归一化处理，再将归一化后的时间延时值加入到各个基站的时间信息中，实现各个基站的同步计时。
进一步地，作为优选方案，在除最后一个基站外的每个基站的增加1路高精度计时时钟，即除最后一个基站外的每个基站具有两路高精度计时时钟，第1路高精度计时时钟用于基站之间的延时校验，第2路高精度计时时钟用于测量基站的定位时间；所述同步模块实现同步计时的方式包括：
得到各个基站之间的相对时间延时值后，将各自的时间延时值对应加入各个基站的第1路高精度计时时钟，当第1路高精度计时时钟计时到最后一个基站与本基站之间的时间延时值时，复位第2路高精度计时时钟，从而使得各个基站的第2路高精度计时时钟在同一时间点开始计时，实现各个基站的同步计时。
进一步地，作为优选方案，除最后一个基站外的每个基站的高精度计时时钟加入一个延时电路，延时电路的延时时间为最后一个基站与本基站之间的时间延时值；所述同步模块实现同步计时的方式包括：
经过延时后，各个基站的高精度计时时钟在同一时间点同时复位，实现各个基站的同步计时。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明有效的解决了时间同步信号传输需要专用电缆的工程难题，通过共用数据传输的网线，同时实现了定位数据和同步信号的传输。
(2)本发明实现了同步信号逐级转发，有效的将定位基站级联入定位系统，能够组成数量大，规模大的定位系统。
(3)本发明通过系统组建时的一整套测量方法，精确地测量出各个基站由于线路长短不同，内部电路转换时间同步信号所带来的延时不同，并加以修正，实现基站间高精度的同步控制，大大提高了定位精度。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例：
本实施例所述的一种用于UWB高精度定位系统的信号同步方法，包括以下步骤：
(a)搭建信号同步平台：包括一个同步控制器以及用于UWB高精度定位的N个基站，同步控制器通过有线传输介质与第1个基站的接收端连接，各个基站通过有线传输介质依次级联，其中N为等于或大于3的整数；有线传输介质包括光纤、网线、同轴电缆、双绞线等。
在本实施例中，如果采用网线作为信号传输介质，以10M/1太网的网线为例，网线包括8根芯线，一般只采用4根芯线传递数据，另外4根芯线处于空置状态，本实施例采用这4根空置的芯线传输时钟同步信号，基站与基站之间采用网线依次级联方式，具体是，第N-1个基站接收第N-2个基站发送来的时钟同步信号，并将接收到的时钟同步信号转发给第N个基站。同理，如果有限传输介质为光纤或同轴电缆或双绞线时，与网线一样，实现基站之间的依次级联。
(b)各个基站依次接收、转发同步控制器的同步信号发生装置发出的时钟同步信号，并复位各自基站的高精度计时时钟，然后等待放置于已知位置的UWB定位校验标签发出的UWB定位信息码的到来；
(c)各个基站接收到UWB定位信息码后，记录下各个基站的高精度计时时钟此时的时钟数，根据任意两个基站之间的时钟数差值、基站的坐标以及UWB定位校验标签的坐标，得到任意两个基站之间的时间延时值；
(d)将该时间延时值作为一个修正量加入到对应的基站的时间信息中，实现各个基站的同步计时。
在本实施例中，所述基站在接收同步控制器或上一基站发送的时钟同步信号后，一方面复位本基站的高精度计时时钟，使该高精度计时时钟开始重新计时，并等待接收UWB定位信息码，其中所述UWB定位信息码由放置于已知位置的UWB定位校验标签发出；另 一方面将时钟同步信号向下一基站转发；以此类推，直到最后一个基站接收到时钟同步信号，然后各个基站的高精度计时时钟都开始重新计时，并等待接收UWB定位信息码。
具体地，本实施例的步骤(b)包括：
(b1)同步控制器的同步信号发生装置向第1个基站发送时钟同步信号，第1个基站接收到时钟同步信号后，一方面复位本基站的高精度计时时钟，使该高精度计时时钟开始重新计时。重新计时的高精度计时时钟等待放置于已知位置的UWB定位校验标签发出的UWB定位信息码的到来；另一方面，第1个基站将时钟同步信号向第2个基站转发；
(b2)n为初始值是2的整数，第n个基站接收到前一基站转发来的时钟同步信号后，一方面复位本基站的高精度计时时钟，使该高精度计时时钟开始重新计时。重新计时的高精度计时时钟等待放置于已知位置的UWB定位校验标签发出的UWB定位信息码的到来；另一方面，第n个基站将时钟同步信号向第n+1个基站转发；
(b3)重复步骤(b2)，直到最后一个基站接收到时钟同步信号，然后各个基站的高精度计时时钟都开始重新计时，并等待接收UWB定位信息码的到来。
为了提高信号传输的保密性以及数据的纠错能力，为后面的高精度同步提供更多的时间节点信息，提高系统的同步精度，本实施例的步骤(b)中的时钟同步信号为数字编码。
为了提高信号的抗干扰能力，本实施例的步骤(b)中，先将该数字编码转换成I、Q调制数据后再发送出去，I、Q调制数据是一种同相正交调制信号数据，该数据信号抗干扰能力强，通信带宽大，传输的时间精度就更高，从数字编码到I、Q调制数据，可用I、Q调制解调器来实现。
另外，为了确保获得的同步信号具有完整性，排除干扰信号对同步的影响，本实施例还包括提取时间标识码步骤，所述提取时间标识码步骤包括：
(b21)基站接收到I、Q调制数据后，对其进行解码得到数字编码；
(b22)对数字编码的帧头进行判断，若帧头不完整，则放弃本次同步，否则，进行步骤(b23)；
(b23)在数字编码中找到固定位置的数据，即时间标识码；
(b24)将时间标识码作为复位信号，对基站的高精度计时时钟进行复位。
具体地，本实施例的步骤(c)包括：
(c1)各个基站接收到UWB定位信息码后，记下各个基站的高精度计时时钟此时的时钟数，并以该时钟数作为各自基站的定位校验时间；
(c2)计算出任意两个基站之间的定位校验时间的时间差；
(c3)根据时间差、各个基站的位置坐标以及UWB定位校验标签的坐标，由TDOA(Time Difference of Arrival，到达时间差)定位算法，得到任意两个基站之间的时间延时 值。
为了便于计算和实现，本实施例的步骤(d)中的时间延时值先做归一化处理，再将归一化后的时间延时值加入到各个基站的时间信息中，实现各个基站的同步计时。
如图1所示，首先，同步信号发生器通过网线，向第1个基站发送I、Q调制数据，该I、Q调制数据由数字编码通过信号转换得到，第1个基站接收到I、Q调制数据后，一方面，对该I、Q调制数据进行解码得到数字编码，提取该数字编码的时间标识码，该时间标识码作为复位信号，对第1个基站的高精度计时时钟进行复位，并得带UWB定位信息码的到来；另一方面，第1个基站将接收到的I、Q调制数据转发至第2个基站，第2个基站接收到I、Q调制数据后，完成与第1个基站相同的工作—计时、转发，以此类推，直到最后一个基站接收到I、Q调制数据，然后对该I、Q调制数据进行解码得到数字编码，提取该数字编码的时间标识码，该时间标识码作为复位信号，对第最后一个基站的高精度计时时钟进行复位，此时，所有基站的高精度计时时钟均在等待UWB定位信息码的到来。
位置已知的UWB定位校验标签发出的定位信息码，各个基站接收到UWB定位信息码后，记下各个基站各自的高精度计时时钟此时的时钟数，该时钟数指的是从基站提取到时间标识码到基站接收到UWB定位信息码这段时间，由于UWB定位校验标签到各个基站的距离是已知的，也就是说，UWB定位信息码从发出到到达各个基站的时间是已知的，根据各个基站之间的时间差、基站坐标以及UWB定位校验标签的位置坐标，采用TDOA定位算法，计算出各个基站相对的时间延时值，由于两个基站之间的存在网线延时以及解码延时等，各个基站的时钟计数起始点(定位时间)是不一样的，计算出各个基站之间相对的时间延时值后，将延时值对应加入到各个基站的定位时间中，使各个基站能够在同一时间点开始接收定位信息码，基站实现同步接收，从而为实现高精度定位创造了条件。
本发明的各个基站采用的是级联的方式，各个基站依次完成同步信号的接收、转发(最后一个基站不用转发同步信号)，采用上述方法，可以精确地得到任意两个基站之间的时间延时值，具体到本发明中，只需要得到每个基站分别与最后一个基站之间的时间延时值，然后将各自时间延时值加入到对应的基站即可，从而确保各个基站定位时间的一致，也就是在同一时刻开始接收UWB定位信号。将时间延时值加入到各自基站的方式有两种：
方式一的具体过程如下：
(d11)在除最后一个基站外的每个基站增加1路高精度计时时钟，即除最后一个基站外的每个基站具有两路高精度计时时钟，第1路高精度计时时钟用于基站之间的延时校验，第2路高精度计时时钟用于测量基站的定位时间；
(d12)得到各个基站之间的相对时间延时值后，将各自的时间延时值对应加入各个基站的第1路高精度计时时钟，当第1路高精度计时时钟计时到最后一个基站与本基站之间 的时间延时值时，复位第2路高精度计时时钟，从而使得各个基站的第2路高精度计时时钟在同一时间点开始计时，实现各个基站的同步计时。
采用方式一使本发明具有如下优点：
(1)采用两路时钟实现基站之间的同步接收UWB定位信息码，属于纯硬件同步，使计时抖动符合正态分布，便于后期数据处理，提高计时精度。
(2)正是基于本方式实现的是纯硬件的同步，使基站的计时会稳定在一个范围内，如果超出范围值，则反映出定位系统出现了故障，便于操作人员及时进行对应的处理，避免错误的计时造成错误的结果。
方式二的具体过程如下：
(d21)除最后一个基站外的每个基站的高精度计时时钟加入一个延时电路，延时电路的延时时间为最后一个基站与本基站之间的时间延时值；
(d22)经过延时后，各个基站的高精度计时时钟在同一时间点同时复位，实现各个基站的同步计时。
采用方式二，使得本发明具有较为简单的硬件电路，便于同步维护，同时计时修正也很方便。
本实施例还提供一种用于UWB高精度定位系统的信号同步系统，包括：一个同步控制器以及用于UWB高精度定位的N个基站；同步控制器通过有线传输介质与第1个基站的接收端连接，各个基站通过有线传输介质依次级联，其中N为等于或大于3的整数；
所述同步控制器配置成向所述基站发送时钟同步信号；
所述基站包括：
时钟信号接收模块，配置成依次接收、转发同步控制器的同步信号发生装置发出的时钟同步信号，并复位各自基站的高精度计时时钟，然后等待放置于已知位置的UWB定位校验标签发出的UWB定位信息码的到来；
延时计算模块，配置成接收到UWB定位信息码后，记录下各个基站的高精度计时时钟此时的时钟数，根据任意两个基站之间的时钟数差值、基站的坐标以及UWB定位校验标签的坐标，得到任意两个基站之间的时间延时值；
同步模块，配置成将该时间延时值作为一个修正量加入到对应的基站的时间信息中，实现各个基站的同步计时。
进一步地，作为优选方案，所述时钟信号接收模块包括：
接收子模块，配置成接收同步控制器或上一基站发送的时钟同步信号；
复位子模块，配置成一方面复位本基站的高精度计时时钟，使该高精度计时时钟开始重新计时，并等待接收UWB定位信息码，其中所述UWB定位信息码由放置于已知位置的 UWB定位校验标签发出；
发送子模块，配置成将时钟同步信号向下一基站转发，直到最后一个基站接收到时钟同步信号，然后各个基站的高精度计时时钟都开始重新计时，并等待接收UWB定位信息码。
进一步地，作为优选方案，所述钟同步信号为数字编码。
进一步地，作为优选方案，所述发送子模块配置成先将该数字编码转换成I、Q调制数据后再发送出去。
进一步地，作为优选方案，所述接收子模块配置成：
接收到I、Q调制数据后，对其进行解码得到数字编码；
对数字编码的帧头进行判断，若帧头完整，在数字编码中找到固定位置的数据，即时间标识码，使所述复位子模块将时间标识码作为复位信号，对基站的高精度计时时钟进行复位。
进一步地，作为优选方案，所述延时计算模块，包括：
定位校验时间获取子模块，配置成接收到UWB定位信息码后，记下该基站的高精度计时时钟此时的时钟数，并以该时钟数作为该基站的定位校验时间；
时间差计算子模块，配置成计算出任意两个基站之间的定位校验时间的时间差；
延时值计算子模块，配置成根据时间差、各个基站的位置坐标以及UWB定位校验标签的坐标，由TDOA定位算法，得到任意两个基站之间的时间延时值。
进一步地，作为优选方案，所述同步模块实现同步计时的方式，包括：
对时间延时值先做归一化处理，再将归一化后的时间延时值加入到各个基站的时间信息中，实现各个基站的同步计时。
进一步地，作为优选方案，在除最后一个基站外的每个基站的增加1路高精度计时时钟，即除最后一个基站外的每个基站具有两路高精度计时时钟，第1路高精度计时时钟用于基站之间的延时校验，第2路高精度计时时钟用于测量基站的定位时间；所述同步模块实现同步计时的方式，包括：
得到各个基站之间的相对时间延时值后，将各自的时间延时值对应加入各个基站的第1路高精度计时时钟，当第1路高精度计时时钟计时到最后一个基站与本基站之间的时间延时值时，复位第2路高精度计时时钟，从而使得各个基站的第2路高精度计时时钟在同一时间点开始计时，实现各个基站的同步计时。
进一步地，作为优选方案，除最后一个基站外的每个基站的高精度计时时钟加入一个延时电路，延时电路的延时时间为最后一个基站与本基站之间的时间延时值；所述同步模块实现同步计时的方式，包括：
经过延时后，各个基站的高精度计时时钟在同一时间点同时复位，实现各个基站的同步计时。
本发采用上述方法，能够获得如下技术效果：
(1)本发明有效地解决了时钟同步信号传输需要专用电缆的工程难题，无需专用同轴电缆或同轴电缆传输同步信号，也无需每一台定位基准的同步信号接收端口与同步控制器的发送端口专线直连，只需要通过共用数据传输的网线/光纤/同轴电缆/同轴电缆，即可同时实现定位数据和同步信号的传输，同步精度高，且成本低。
(2)传统的基站采用并发的方式，受限于网线长度须小于1系统规模小，本发明实现了时钟同步信号逐级转发，有效地将定位基站级联入定位系统，能够组成数量大、规模大的定位系统，基站之间可实现无限级联，通过本发明实现各个基站之间的精确同步，无需担心基站之间的延时问题。
(3)本发明通过系统组建时的一整套测量方法，精确地测量出各个基站由于线路长短不同以及内部电路转换时间同步信号所带来的延时不同，并加以修正，实现基站间高精度的同步控制，大大提高了定位精度。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (18)

  1. 一种用于UWB高精度定位系统的信号同步方法，其特征在于：包括以下步骤：
    (a)搭建信号同步平台：包括一个同步控制器以及用于UWB高精度定位的N个基站，同步控制器通过有线传输介质与第1个基站的接收端连接，各个基站通过有线传输介质依次级联，其中N为等于或大于3的整数；
    (b)各个基站依次接收、转发同步控制器的同步信号发生装置发出的时钟同步信号，并复位各自基站的高精度计时时钟，然后等待放置于已知位置的UWB定位校验标签发出的UWB定位信息码的到来；
    (c)各个基站接收到UWB定位信息码后，记录下各个基站的高精度计时时钟此时的时钟数，根据任意两个基站之间的时钟数差值、基站的坐标以及UWB定位校验标签的坐标，得到任意两个基站之间的时间延时值；
    (d)将该时间延时值作为一个修正量加入到对应的基站的时间信息中，实现各个基站的同步计时。
  2. 根据权利要求1所述的用于UWB高精度定位系统的信号同步方法，其特征在于：所述步骤(b)包括：
    (b1)同步控制器的同步信号发生装置向第1个基站发送时钟同步信号，第1个基站接收到时钟同步信号后，一方面复位本基站的高精度计时时钟，使该高精度计时时钟开始重新计时，并等待接收UWB定位信息码，其中所述UWB定位信息码由放置于已知位置的UWB定位校验标签发出；另一方面，第1个基站将时钟同步信号向第2个基站转发；
    (b2)n为初始值是2的整数，第n个基站接收到前一基站转发来的时钟同步信号后，一方面复位本基站的高精度计时时钟，使该高精度计时时钟开始重新计时，并等待接收UWB定位信息码，其中所述UWB定位信息码由放置于已知位置的UWB定位校验标签发出；另一方面，第n个基站将时钟同步信号向第n+1个基站转发；
    (b3)重复步骤(b2)，直到最后一个基站接收到时钟同步信号，然后各个基站的高精度计时时钟都开始重新计时，并等待接收UWB定位信息码。
  3. 根据权利要求1或2所述的用于UWB高精度定位系统的信号同步方法，其特征在于：所述步骤(b)中的时钟同步信号为数字编码。
  4. 根据权利要求3所述的用于UWB高精度定位系统的信号同步方法，其特征在于：所述步骤(b)中，先将该数字编码转换成I、Q调制数据后再发送出去。
  5. 根据权利要求4所述的用于UWB高精度定位系统的信号同步方法，其特征在于：还包括提取时间标识码步骤，所述提取时间标识码步骤包括：
    (b21)基站接收到I、Q调制数据后，对其进行解码得到数字编码；
    (b22)对数字编码的帧头进行判断，若帧头完整，则进行步骤(b23)，否则放弃本次同步；
    (b23)在数字编码中找到固定位置的数据，即时间标识码；
    (b24)将时间标识码作为复位信号，对基站的高精度计时时钟进行复位。
  6. 根据权利要求1所述的用于UWB高精度定位系统的信号同步方法，其特征在于：所述步骤(c)包括：
    (c1)基站接收到UWB定位信息码后，记下该基站的高精度计时时钟此时的时钟数，并以该时钟数作为该基站的定位校验时间；
    (c2)计算出任意两个基站之间的定位校验时间的时间差；
    (c3)根据时间差、各个基站的位置坐标以及UWB定位校验标签的坐标，由TDOA定位算法，得到任意两个基站之间的时间延时值。
  7. 根据权利要求1所述的用于UWB高精度定位系统的信号同步方法，其特征在于：所述步骤(d)中的时间延时值先做归一化处理，再将归一化后的时间延时值加入到各个基站的时间信息中，实现各个基站的同步计时。
  8. 根据权利要求1所述的用于UWB高精度定位系统的信号同步方法，其特征在于：所述步骤(d)包括：
    (d11)在除最后一个基站外的每个基站增加1路高精度计时时钟，即除最后一个基站外的每个基站具有两路高精度计时时钟，第1路高精度计时时钟用于基站之间的延时校验，第2路高精度计时时钟用于测量基站的定位时间；
    (d12)得到各个基站之间的相对时间延时值后，将各自的时间延时值对应加入各个基站的第1路高精度计时时钟，当第1路高精度计时时钟计时到最后一个基站与本基站之间的时间延时值时，复位第2路高精度计时时钟，从而使得各个基站的第2路高精度计时时钟在同一时间点开始计时，实现各个基站的同步计时。
  9. 根据权利要求1所述的用于UWB高精度定位系统的信号同步方法，其特征在于：所述步骤(d)包括：
    (d21)除最后一个基站外的每个基站的高精度计时时钟加入一个延时电路，延时电路的延时时间为最后一个基站与本基站之间的时间延时值；
    (d22)经过延时后，各个基站的高精度计时时钟在同一时间点同时复位，实现各个基站的同步计时。
  10. 一种用于UWB高精度定位系统的信号同步系统，其特征在于，包括：一个同步控制器以及用于UWB高精度定位的N个基站；同步控制器通过有线传输介质与第1个基站 的接收端连接，各个基站通过有线传输介质依次级联，其中N为等于或大于3的整数；
    所述同步控制器配置成向所述基站发送时钟同步信号；
    所述基站包括：
    时钟信号接收模块，配置成依次接收、转发同步控制器的同步信号发生装置发出的时钟同步信号，并复位各自基站的高精度计时时钟，然后等待放置于已知位置的UWB定位校验标签发出的UWB定位信息码的到来；
    延时计算模块，配置成接收到UWB定位信息码后，记录下各个基站的高精度计时时钟此时的时钟数，根据任意两个基站之间的时钟数差值、基站的坐标以及UWB定位校验标签的坐标，得到任意两个基站之间的时间延时值；
    同步模块，配置成将该时间延时值作为一个修正量加入到对应的基站的时间信息中，实现各个基站的同步计时。
  11. 根据权利要求10所述的用于UWB高精度定位系统的信号同步系统，其特征在于，所述时钟信号接收模块包括：
    接收子模块，配置成接收同步控制器或上一基站发送的时钟同步信号；
    复位子模块，配置成一方面复位本基站的高精度计时时钟，使该高精度计时时钟开始重新计时，并等待接收UWB定位信息码，其中所述UWB定位信息码由放置于已知位置的UWB定位校验标签发出；
    发送子模块，配置成将时钟同步信号向下一基站转发，直到最后一个基站接收到时钟同步信号，然后各个基站的高精度计时时钟都开始重新计时，并等待接收UWB定位信息码。
  12. 根据权利要求10或11所述的用于UWB高精度定位系统的信号同步系统，其特征在于：所述钟同步信号为数字编码。
  13. 根据权利要求12所述的用于UWB高精度定位系统的信号同步系统，其特征在于：所述发送子模块配置成先将该数字编码转换成I、Q调制数据后再发送出去。
  14. 根据权利要求13所述的用于UWB高精度定位系统的信号同步系统，其特征在于，所述接收子模块配置成：
    接收到I、Q调制数据后，对其进行解码得到数字编码；
    对数字编码的帧头进行判断，若帧头完整，在数字编码中找到固定位置的数据，即时间标识码，使所述复位子模块将时间标识码作为复位信号，对基站的高精度计时时钟进行复位。
  15. 根据权利要求10所述的用于UWB高精度定位系统的信号同步系统，其特征在于，所述延时计算模块包括：
    定位校验时间获取子模块，配置成接收到UWB定位信息码后，记下该基站的高精度计时时钟此时的时钟数，并以该时钟数作为该基站的定位校验时间；
    时间差计算子模块，配置成计算出任意两个基站之间的定位校验时间的时间差；
    延时值计算子模块，配置成根据时间差、各个基站的位置坐标以及UWB定位校验标签的坐标，由TDOA定位算法，得到任意两个基站之间的时间延时值。
  16. 根据权利要求10所述的用于UWB高精度定位系统的信号同步系统，其特征在于，所述同步模块实现同步计时的方式包括：
    对时间延时值先做归一化处理，再将归一化后的时间延时值加入到各个基站的时间信息中，实现各个基站的同步计时。
  17. 根据权利要求10所述的用于UWB高精度定位系统的信号同步系统，其特征在于，在除最后一个基站外的每个基站的增加1路高精度计时时钟，即除最后一个基站外的每个基站具有两路高精度计时时钟，第1路高精度计时时钟用于基站之间的延时校验，第2路高精度计时时钟用于测量基站的定位时间；所述同步模块实现同步计时的方式包括：
    得到各个基站之间的相对时间延时值后，将各自的时间延时值对应加入各个基站的第1路高精度计时时钟，当第1路高精度计时时钟计时到最后一个基站与本基站之间的时间延时值时，复位第2路高精度计时时钟，从而使得各个基站的第2路高精度计时时钟在同一时间点开始计时，实现各个基站的同步计时。
  18. 根据权利要求10所述的一种用于UWB高精度定位系统的信号同步方法，其特征在于，除最后一个基站外的每个基站的高精度计时时钟加入一个延时电路，延时电路的延时时间为最后一个基站与本基站之间的时间延时值；所述同步模块实现同步计时的方式包括：
    经过延时后，各个基站的高精度计时时钟在同一时间点同时复位，实现各个基站的同步计时。
PCT/CN2017/079193 2016-04-01 2017-04-01 一种用于uwb高精度定位系统的信号同步方法及系统 WO2017167306A1 (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610198888.3A CN105897330A (zh) 2016-04-01 2016-04-01 一种用于uwb高精度定位系统的信号同步方法
CN201610198888.3 2016-04-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017167306A1 true WO2017167306A1 (zh) 2017-10-05

Family

ID=57012061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CN2017/079193 WO2017167306A1 (zh) 2016-04-01 2017-04-01 一种用于uwb高精度定位系统的信号同步方法及系统

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN105897330A (zh)
WO (1) WO2017167306A1 (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109819513A (zh) * 2019-03-26 2019-05-28 四川中电昆辰科技有限公司 多个定位基站发射同步信号的定位系统及其方法
CN109819514A (zh) * 2019-03-26 2019-05-28 四川中电昆辰科技有限公司 多个定位基站发射同步信号的定位系统及其方法
CN110071851A (zh) * 2019-04-19 2019-07-30 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种测量飞行试验数据延迟的系统及方法
CN110210268A (zh) * 2019-06-05 2019-09-06 北京京投信安科技发展有限公司 基于landmarc算法的rfid高精度定位技术
CN111818451A (zh) * 2020-07-01 2020-10-23 黄珊 Uwb定位系统、基站测绘方法及装置
CN111918207A (zh) * 2020-08-10 2020-11-10 北京瑞华高科技术有限责任公司 定位系统及方法
CN111954242A (zh) * 2020-08-12 2020-11-17 赛特斯信息科技股份有限公司 一种基于5g信号的ofdm室内定位系统及其方法
CN112770251A (zh) * 2020-12-30 2021-05-07 山东大学 基于UWB和LoRa的自适应人体行为数据采集和识别系统及方法
CN113379192A (zh) * 2021-05-11 2021-09-10 紫金矿业集团股份有限公司 基于uwb技术的矿山自动配矿管理调度系统
CN113766626A (zh) * 2021-08-24 2021-12-07 国网思极神往位置服务（北京）有限公司 基于北斗授时的uwb定位系统时隙同步控制方法、设备、存储介质和程序产品

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105897330A (zh) * 2016-04-01 2016-08-24 严炜 一种用于uwb高精度定位系统的信号同步方法
CN107172584B (zh) * 2017-04-05 2021-04-06 深圳市金溢科技股份有限公司 一种基于uwb技术的城市车辆管理方法、定位基站及系统
CN107295632B (zh) * 2017-04-28 2019-03-29 四川中电昆辰科技有限公司 定位系统以及用于定位系统的同步控制器组网系统
CN107182123B (zh) * 2017-06-20 2019-08-16 深圳市翌日科技有限公司 一种uwb 定位系统的同步方法及同步系统
CN107257579B (zh) * 2017-07-11 2020-02-28 杭州品铂科技有限公司 一种uwb高精度定位系统的时间同步方法
CN110120846B (zh) * 2018-02-05 2020-11-13 大唐移动通信设备有限公司 一种时钟同步方法和系统
CN108692726A (zh) * 2018-04-08 2018-10-23 四川省靓固智能科技有限公司 一种uwb室内定位方法
CN108882357B (zh) * 2018-06-06 2021-06-22 成都精位科技有限公司 基于电力线载波通信的定位装置、方法及系统
CN109104763B (zh) * 2018-09-30 2021-01-15 成都精位科技有限公司 同步信号控制方法及装置
WO2020119417A1 (en) * 2018-12-11 2020-06-18 Zhejiang Dahua Technology Co., Ltd. Systems and methods for determining position and distance of a terminal
CN109633533A (zh) * 2019-01-16 2019-04-16 四川中电昆辰科技有限公司 一种uwb高精度定位方法
CN110099440B (zh) * 2019-05-16 2021-06-22 成都精位科技有限公司 定位延时校准方法及装置
CN110519790B (zh) * 2019-08-30 2023-03-28 成都精位科技有限公司 延时校准方法、装置、同步控制器及可读存储介质
CN110856102B (zh) * 2019-11-18 2021-04-20 广东博智林机器人有限公司 一种超宽带定位系统及方法
CN113114405B (zh) * 2019-11-18 2022-10-11 广东博智林机器人有限公司 一种超带宽定位系统及方法
CN111372189B (zh) * 2019-12-06 2021-07-06 中泓慧联技术有限公司 一种带有动态校准功能的时间同步系统及方法
CN111830463B (zh) * 2020-06-02 2023-02-21 广州南方卫星导航仪器有限公司 一种基于tdoa的定位系统、方法及存储介质

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130039220A1 (en) * 2009-12-17 2013-02-14 Stefano Ruffini Configuration of synchronisation network having synchronization trails for time sync and frequency sync
CN103488453A (zh) * 2013-09-16 2014-01-01 四川航天系统工程研究所 集成定位与显示解算的超宽带定位跟踪系统及方法
US20140171105A1 (en) * 2012-12-14 2014-06-19 Andrew, Llc Enhanced Cell ID Location Method Using Non Uniform Subsectors and Neighboring Cell Centroid
US20140201137A1 (en) * 2013-01-11 2014-07-17 Commvault Systems, Inc. Location-based data synchronization management
CN104833946A (zh) * 2015-05-08 2015-08-12 无锡军工智能电气股份有限公司 矿用井下机动车辆人员接近自动感知系统
CN105105755A (zh) * 2015-06-25 2015-12-02 厦门市简极科技有限公司 一种智能球场系统及其数据获取方法
CN105897330A (zh) * 2016-04-01 2016-08-24 严炜 一种用于uwb高精度定位系统的信号同步方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100238287B1 (ko) * 1997-06-03 2000-01-15 윤종용 프레임 동기 장치 및 그 방법
US6671291B1 (en) * 1999-07-21 2003-12-30 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for sequentially synchronized network
WO2002098024A1 (en) * 2001-05-26 2002-12-05 Qualcomm Incorporated Methods and apparatuses for using mobile gps stations to synchronize basestations
US7330488B2 (en) * 2004-12-17 2008-02-12 International Business Machines Corporation System, method, and article of manufacture for synchronizing time of day clocks on first and second computers
CN101035327A (zh) * 2007-04-13 2007-09-12 华为技术有限公司 无线通信系统、空中接口同步方法、基站及其控制器
US20120177027A1 (en) * 2011-01-06 2012-07-12 Atheros Communications, Inc. System and method for time synchronizing wireless network access points
CN103037406A (zh) * 2011-09-29 2013-04-10 华为技术有限公司 同步时间差获取方法、装置和系统
KR101576340B1 (ko) * 2011-11-15 2015-12-21 데카웨이브 리미티드 무선 액세스 포인트 클럭 동기화 시스템
CN102821108A (zh) * 2012-08-24 2012-12-12 北龙中网（北京）科技有限责任公司 将客户机和服务器进行时间精确同步的方法
CN102970745A (zh) * 2012-10-29 2013-03-13 云南电网公司西双版纳供电局 一种基于uwb的众目标实时定位系统及实现方法
CN103344942B (zh) * 2013-06-17 2016-04-27 清华大学 控制节点、异步定位方法与系统
CN103905995A (zh) * 2014-03-28 2014-07-02 赵瑞祥 超带宽室内定位系统中一种数据与时钟同步信号传输方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130039220A1 (en) * 2009-12-17 2013-02-14 Stefano Ruffini Configuration of synchronisation network having synchronization trails for time sync and frequency sync
US20140171105A1 (en) * 2012-12-14 2014-06-19 Andrew, Llc Enhanced Cell ID Location Method Using Non Uniform Subsectors and Neighboring Cell Centroid
US20140201137A1 (en) * 2013-01-11 2014-07-17 Commvault Systems, Inc. Location-based data synchronization management
CN103488453A (zh) * 2013-09-16 2014-01-01 四川航天系统工程研究所 集成定位与显示解算的超宽带定位跟踪系统及方法
CN104833946A (zh) * 2015-05-08 2015-08-12 无锡军工智能电气股份有限公司 矿用井下机动车辆人员接近自动感知系统
CN105105755A (zh) * 2015-06-25 2015-12-02 厦门市简极科技有限公司 一种智能球场系统及其数据获取方法
CN105897330A (zh) * 2016-04-01 2016-08-24 严炜 一种用于uwb高精度定位系统的信号同步方法

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109819514A (zh) * 2019-03-26 2019-05-28 四川中电昆辰科技有限公司 多个定位基站发射同步信号的定位系统及其方法
CN109819513A (zh) * 2019-03-26 2019-05-28 四川中电昆辰科技有限公司 多个定位基站发射同步信号的定位系统及其方法
CN109819514B (zh) * 2019-03-26 2024-01-26 四川中电昆辰科技有限公司 多个定位基站发射同步信号的定位系统及其方法
CN109819513B (zh) * 2019-03-26 2024-01-26 四川中电昆辰科技有限公司 多个定位基站发射同步信号的定位系统及其方法
CN110071851A (zh) * 2019-04-19 2019-07-30 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种测量飞行试验数据延迟的系统及方法
CN110071851B (zh) * 2019-04-19 2022-01-25 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种测量飞行试验数据延迟的系统及方法
CN110210268A (zh) * 2019-06-05 2019-09-06 北京京投信安科技发展有限公司 基于landmarc算法的rfid高精度定位技术
CN111818451A (zh) * 2020-07-01 2020-10-23 黄珊 Uwb定位系统、基站测绘方法及装置
CN111818451B (zh) * 2020-07-01 2024-04-05 黄珊 Uwb定位系统、基站测绘方法及装置
CN111918207B (zh) * 2020-08-10 2023-08-04 北京瑞华高科技术有限责任公司 定位系统及方法
CN111918207A (zh) * 2020-08-10 2020-11-10 北京瑞华高科技术有限责任公司 定位系统及方法
CN111954242A (zh) * 2020-08-12 2020-11-17 赛特斯信息科技股份有限公司 一种基于5g信号的ofdm室内定位系统及其方法
CN112770251A (zh) * 2020-12-30 2021-05-07 山东大学 基于UWB和LoRa的自适应人体行为数据采集和识别系统及方法
CN113379192A (zh) * 2021-05-11 2021-09-10 紫金矿业集团股份有限公司 基于uwb技术的矿山自动配矿管理调度系统
CN113766626A (zh) * 2021-08-24 2021-12-07 国网思极神往位置服务（北京）有限公司 基于北斗授时的uwb定位系统时隙同步控制方法、设备、存储介质和程序产品

Also Published As

Publication number Publication date
CN105897330A (zh) 2016-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017167306A1 (zh) 一种用于uwb高精度定位系统的信号同步方法及系统
WO2017186068A1 (zh) 一种uwb高精度定位系统及定位方法、装置、计算机可读介质
CN102547969B (zh) 一种面向电力系统的高精度无线时钟同步系统
TWI532352B (zh) 無演進封包核心直接通訊系統及其通訊連接方法
US8909244B2 (en) Distributed positioning mechanism for wireless communication devices
CN108650051B (zh) 通用全硬件一步式1588的时钟同步装置及方法
CN107317644B (zh) 一种兼容突发和连续数据的帧同步装置
CN105634641B (zh) 基于交换架构可级联网络通信的精确校时系统及方法
CN106936531B (zh) 一种多片基于jesd204b协议adc的同步方法
WO2021008532A1 (zh) 有源天线单元时延对齐方法、装置及有源天线单元
CN103763085A (zh) 一种多路数据高速采集合并方法及装置
CN101951300B (zh) 一种实现以太网精确对时的方法
CN111064726A (zh) 一种goose协议与hdlc协议数据转换的实现方法及系统
CN107276053B (zh) 一种光纤纵差保护装置及数据同步方法
CN102916758A (zh) 以太网时间同步装置和网络设备
WO2016000423A1 (zh) 一种延时补偿的方法及装置
CN105162726A (zh) 基于e1链路的远程sv数据传输和延时补偿方法
WO2023124197A1 (zh) 一种时间戳同步的误差补偿方法、装置、电子设备以及存储介质
WO2013079028A1 (zh) 实现无线通信测试平台收发同步的通用方法
CN102821457B (zh) 基于软件无线电的时钟同步方法和软件无线电系统
WO2012149765A1 (zh) 一种无线系统调试方法和装置
CN103763088A (zh) 集中式串行特征数据流的精确时间统一管理方法
WO2021036836A1 (zh) 接口时序校准方法及装置
CN107454668A (zh) 一种基于无线动态自组织网络的群组校时方法
CN103718499B (zh) 主设备的时间补偿装置及方法、从设备的时间补偿装置及方法以及时间补偿系统

Legal Events

Date Code Title Description
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17773335

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17773335

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1