[发明专利]基于多基站定位的交叉互验时钟同步方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于多基站定位的交叉互验时钟同步方法及系统。多基站定位系统中，用一个主基站和多个从基站对用户进行多基站定位。本发明方法中由主基站进行工作时序控制，保证通讯正常，同时获取各基站间互相通信的收发时间戳进行时钟同步，基于多组收发时间戳信息构建方程获得同步参数，对定位数据进行矫正，以此提高定位精度。其中各数据间的相关性起到互相验证的作用。本发明使用交叉互验的方法，高效地解决基站间时钟不同步问题，矫正了由时钟不同步造成的定位数据误差，使同步与定位并行进行，提高了系统整体效率，系统对定位算法的迁移性强。

技术领域

本发明属于无线定位技术领域，涉及一种定位系统的时钟校准技术，具体涉及一种基于多基站定位的高精度交叉互验时钟同步方法及系统。

背景技术

时钟同步技术作为多基站实时定位系统的关键问题，主流的方法分为硬时钟同步和软时钟同步。在实际情况中，由于晶振老化程度、频率特性、温度等因素的不同，不同芯片的时钟频率会产生漂移。此外由于芯片上电时间不同，不同芯片间的绝对时间轴也会有产生偏差。

硬时钟同步系统包括同步信号和时钟频率生成器和基站信号，同步信号可以解决不同芯片间的时间轴偏差问题。而时钟生成器用来为所有基站芯片提供统一的时钟，来解决频率漂移的问题。但是由于硬时钟同步存在成本高、灵活性差的问题，且无法消除中央频率在传输过程中的误差。因此构建一个完整的用于多基站实时定位的软时钟同步系统是本发明的主要研究方向。

发明内容

发明目的：针对现有技术的问题，本发明目的是提供一种基于多基站定位的交叉互验时钟同步方法及系统，能够提供足够的精度，达到多基站定位的精度要求。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明所述的基于多基站定位的交叉互验时钟同步方法，包括以下步骤：

(1)在定位区域布置多个坐标已知的基站，包括一个主基站和n个从基站；基站个数大于等于4，且任意的4个基站不处于同一个平面；

(2)由主基站发出激活信号，包含本次通讯的发射时间、各从基站休眠时长和任务类型；

(3)各从基站收到激活信号后，读取出自身休眠时长，记录接收时间戳和发射时间戳，进入定位状态，与用户互相通信得到定位数据；同时，用户收到激活信号后发射定位信号，与各个基站通信产生定位数据；其中定位信号包含本次通讯的发射时间和任务类型；

(4)各从基站与用户完成定位过程之后，把本地的定位数据存在发送帧相应的位置，然后全部进入休眠状态；

(5)各从基站按约定好的顺序从A₁到A_n逐一醒来，发送本地反馈信号，将定位数据发送给主基站A₀，在接收到下一条激活信号前持续接收其他从基站的反馈信号；

(6)主基站A₀发完激活信号后接收一切信号，直到检测到收到终点从基站A_n的反馈信号或者接收定时器超时；读取出每一条反馈信号的数据，传给上位机进行处理；在主基站处得到一共F_n组通信收发时间戳，包括主基站A₀与每个从基站间的2n组互相通信时间戳，以及从基站之间的互相通信时间戳，即：

(7)上位机利用F_n组通信收发时间戳信息以及基站间的实测距离构成的线性方程组，用最小二乘法解出同步参数，包括各站晶振频率、各站间时间轴初值偏差和站间收发时延；

(8)用解得的同步参数矫正定位数据，并将矫正后的定位数据代入定位算法得到用户的位置。

在优选的实施方案中，所述步骤(2)中主基站发出的激活信号标志一个工作周期的开始，整个工作周期完全由主基站控制，从基站的工作内容由主基站指定。