[发明专利]基于高精度时钟同步技术的UWB室内定位系统

权利要求书

1.一种基于高精度时钟同步技术的UWB定位系统，其包括：同步定位服务器、若干接收机及标签；

所述同步定位服务器分别与各所述接收机通信连接，使各所述接收机的自身时钟与所述同步定位服务器的时钟高精度同步；所述标签和各所述接收机均通信连接，所述标签不断发送包含自身编号和信号序列号的UWB信号至所述各接收机，所述各接收机从所述UWB信号中获取标签编号和信号序列号，并根据所述UWB信号，产生准确的接收时间戳；所述各接收机将自身的坐标数据、标签编号、接收时间戳和信号序列号打包发送到所述同步定位服务器；所述同步定位服务器根据接收到的信号序列号、标签编号、所述接收时间戳数据和各接收机本身的坐标信息，计算出标签的坐标。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述同步定位服务器包括时钟同步单元、定位计算单元、第一控制单元；每一所述接收机包括时间同步与数据传输单元、第二控制单元及UWB信号接收单元；所述标签包括第三控制单元及UWB信号发射单元；

所述同步定位服务器的时钟同步单元为各接收机的时间同步与数据传输单元提供时钟信号；所述第一控制单元用于控制定位计算单元接收来自各接收机的测量数据，并根据所述UWB信号接收单元接收到的UWB信号的所述接收时间戳和各接收机本身的坐标信息，控制所述定位计算单元计算出所述标签的坐标；所述接收机的时间同步与数据传输单元用于接收所述时钟同步单元发送的时钟信号，并实现自身时钟与所述同步定位服务器的时间同步，并将同步后的时钟信号输出到所述UWB信号接收单元，作为工作时钟信号；所述第二控制单元用于对所述UWB信号接收单元进行配置，使其准备接收标签发射的UWB信号，以及用于接收到所述UWB信号后，读取该信号中的标签编号及发射信号的序列号，然后和自身坐标数据一起打包后发送到所述同步定位服务器的所述定位计算单元；所述定位计算单元同时接收所有接收机发来的数据，获取各基站坐标和相同序列号信号的接收时间，计算出标签的坐标数据；所述第一控制单元将标签的坐标和接收机的坐标通过所述显示单元显示。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述各接收机的所述时间同步与数据传输单元接收到所述时钟同步单元发送的时钟信号，通过锁相环技术使所述接收机的时钟信号与接收到的时钟信号频率同步，从而使得接收机时钟与同步定位服务器的时钟之间保持固定钟差，再通过在同步定位服务器和接收机之间实现精密时钟同步协议，同步定位服务器和接收机之间交换时间戳信息，所述接收机获知自身时钟和同步定位服务器时钟之间的钟差；通过接收机内部的时间同步与数据传输单元内的时钟调节子单元，实现接收机时钟和同步服务器时钟之间时钟同步。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述各接收机的时间同步与数据传输单元实现自身时钟与所述同步定位服务器的时间同步后，输出同步脉冲信号至所述UWB信号接收单元，使所述UWB信号接收单元产生的接收时间戳与外部同步信号同步。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述第二控制单元对所述UWB信号接收单元进行配置，准备接收标签发射的UWB信号，当所述UWB信号到来时，所述第二控制单元读取所述UWB信号中的标签编号、发射信号的序列号，和接收机自身坐标数据一起打包成标准数据通信格式，通过时间同步与数据传输单元发送至同步定位服务器的定位计算单元；所述第一控制单元控制所述定位计算单元同时接收所有接收机发来的数据，获取各接收机坐标和相同序列号信号的接收时间，计算出所述标签的坐标数据。

6.根据权利要求1至5任一所述的系统，其特征在于：所述同步定位服务器与所述各接收机之间通过基于光纤的千兆以太网同时进行数据交换和时间同步；所述同步定位服务器与所述各接收机之间采用基于光纤的White Rabbit时钟同步技术建立时间同步，使同步定位服务器时钟与各接收机时钟之间同步精度均优于100ps。

7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述同步定位服务器还包括显示单元，其由所述第一控制单元控制，用于将标签的坐标和接收机的坐标显示在显示屏上。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：一台所述同步定位服务器同时与四台以上接收机进行时间同步和数据交换。