[发明专利]一种LED可见光室内定位的时钟同步方法与系统

说明书

技术领域

本发明属于自组通信局域网络时钟同步技术领域，尤其涉及一种LED可见光室内定位的时钟同步方法与系统。

背景技术

LED可见光室内定位精度远高于当前采用无线射频技术的蓝牙、Wi-Fi、红外线、超声波等室内定位精度。LED可见光室内定位采用了光传输时间长度来确定被测物体位置坐标，确保室内定位精度≤0.5米，时钟同步误差是影响光传输时间长度即室内定位精度的最重要因素，定位精度要求越高，时钟同步误差越小。

LED可见光室内定位系统是一种单跳静态拓扑主从式的局域网络，由于自组网络应用环境的多样性，温度变化、电磁干扰、振荡器老化等原因，系统里的本地时钟与基准时钟不可避免地存在时钟误差，且不同的应用环境具有不同的时钟同步要求，没有一种时钟同步协议可以适应各种环境。

目前解决主从式局域网络时钟同步误差的方法主要有两种，一种是GPS法，每个节点配备支持GPS时标的接收装置，通过驯服晶振获取与外部GPS时标高精度的ns级时钟同步误差，缺点是每个节点都配备支持GPS时标的接收装置，投资成本很高，能耗很大，市场难以接受；另一种是NTP法即主从同步法，网络中所有节点的时间与主控节点(时间参考节点)保持同步，首先是在网络中选取主控节点，随后主控节点向各个从节点分组广播带有自身时间的信息，各个从节点在获取主控节点的时间信息后与其保持同步，缺点是时钟同步误差较高在ms级。

综上所述，现有技术存在的问题是：

现有技术中，GPS法虽然能获得ns级时钟同步误差，但因投资太高，难以实现；NTP法技术成熟只能获得ms级时钟同步误差，无法满足LED可见光室内定位精度≤0.5米的要求。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种LED可见光室内定位的时钟同步方法与系统，实现了投资合理、技术可行、时钟同步误差控制在ns级范围。

本发明是这样实现的，一种LED可见光室内定位的时钟同步方法与系统，首先只选用时钟源单元为GPS授时基准时钟，既保证了输出的定时信息精度为ns级，又降低了投资成本；其次时钟源单元采用电力载波技术通过电力线分组广播包括当前时间戳得定时信息，避免了采用无线传播方式引起的其它电磁波的干扰，保证了定时信息传送不失真；最后各个LED灯具所对应的发射机通过计算每次接收的定时信息所携带的时间戳与本地时钟的时间偏移值及频率补偿值，经过N_squ次相位同步、频率同步，使其本地时钟的时间偏移值逐步缩减趋向零，按照滑动时间窗口机制处理，确保各个LED灯具所对应的发射机时钟同步单元误差控制在ns级范围内。

进一步，所述LED可见光室内定位的时钟同步方法，包括以下步骤：

步骤一，通过时钟源单元的GPS时钟模块接收外部高精度的GPS标准时间

信号驯服晶振并获取基准时钟，使时钟源基准时钟拥有精确的授时基准；

步骤二，时钟源单元利用电力载波技术，通过电力线以固定时间间隔T_iout不断地向各个LED灯具所对应的发射机分组广播包括当前时间戳T_1(n)定时信息，每广播一次包括当前时间戳T_1(n)定时信息便把自己的序列号自动加1，每个时钟同步周期的广播次数N_squ大于系统中发射机的个数，或者至少大于LED可见光室内定位的LED灯具所对应的发射机个数；

步骤三，各个LED灯具所对应的发射机均按照自己的序列号通过电力线接收时钟源单元发出的N_squ次包括当前时间戳T_1(n)定时信息，并记录收到当前时间戳T_1(n)的本地时间T_2(n)；序列号为1的LED灯具所对应的发射机只接收从第1次到第N_squ次包括当前时间戳T_1(n)定时信息，序列号为2的LED灯具所对应的发射机只接收从第2次到第N_squ+1次包括当前时间戳T_1(n)定时信息，同理，序列号为N的LED灯具所对应的发射机只接收从第N次到第N_squ+(N-1)次包括当前时间戳T_1(n)定时信息；