[发明专利]定位系统及其无线同步方法

说明书

本发明公开了一种定位系统及其无线同步方法，通过定位基站彼此监听其他定位基站发射的定位信号，并使用时钟修正算法，即可获得准确的飞行时间差值。定位基站直接承担了同步功能，而无需在系统中另外设置监听或发送同步信号等其他信号的装置，节约了信令资源，降低系统复杂度。直接在发射的定位信号中携带定位基站的标识信息、定位基站发射定位信号的计时时间、定位基站接收其他定位信号的计时时间、定位信号间的时间间隔、定位基站的位置信息，令待定位装置在接收定位信号时直接解析其中的信息，实现时钟修正、位置解算的功能，最终获得准确的位置信息，无需再为待定位装置分配专门接收上述信息的时序，降低了数据传输的复杂度。

技术领域

本公开涉及无线通信，更具体地，本公开涉及一种定位系统及其无线同步方法。

背景技术

随着数据业务和多媒体业务的快速增加，在短距离高速率无线通信的基础上，人们对位置信息感知的需求也日益增大。尤其在复杂环境中，如机场大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场、矿井等，或者一些需要对人员定位具有特殊需求的环境，如监狱、幼儿园、医院、养老院等，常常需要确定移动终端或其持有者、设施与物品的位置信息，进而用于监控管理、安全报警、指挥调度、物流、遥测遥控和紧急救援等需求。

在现有的定位系统中，常用的定位算法包括TDOA(Time Difference of Arrival，到达时间差)定位算法，即置于待定位装置上的定位标签向已知位置的定位基站发射定位信号，定位系统记录各定位基站接收到定位信号的时间差解算待定位装置的位置信息。上述算法在实施过程中要求各个定位基站间精确的时间同步才能达到较高的定位精度。现有技术中对于各个定位基站之间常用的同步方法主要有以下几种，一是每个定位基站中各自包含精确的同步时钟，如原子钟等，这种方法成本较高，且需定期对其进行时钟校验；二是使用有线线路在各定位基站之间传输同步信号，此方法需要在各定位基站之间布设有线线路，需要耗费较多的经济和人力成本，且需要定期维护，而在一些特殊环境中，受制于地理环境以及美观因素，无法实现有线线路的布设；三是利用某一装置向所有定位基站通过无线方式广播同步信号，然而在定位基站分布范围较广、待定位区域地形较为复杂时，距离某一装置较远或与某一装置间存在遮挡的定位基站无法接收到同步信号，从而无法实现与其他定位基站间的同步。因此，研究低成本、低功耗、高精度的同步定位系统成为了本领域研究人员亟需解决的问题。

发明内容

依据本发明的一个方面公开了一种基于无线同步方法的定位系统，包括多个定位基站以及一个或多个待定位装置，其中：所述多个定位基站按照预设的顺序和时间间隔轮流发射定位信号；所述待定位装置接收并记录定位信号的到达时间信息；所述定位基站接收其他定位基站发射的定位信号，并记录自身发射定位信号的时间信息和/或接收其他定位基站发射的定位信号的时间信息；在定位信号中承载定位所需的信息；所述待定位装置接收并解析携带信息的定位信号，并利用所述信息执行时钟修正和/或位置解算算法。

依据本发明的另一个方面公开了一种定位系统的无线同步方法，所述定位系统包括多个定位基站以及一个或多个待定位装置，其中：所述多个定位基站按照预设的顺序和时间间隔轮流发射定位信号；所述待定位装置接收并记录定位信号的到达时间信息；所述定位基站接收其他定位基站发射的定位信号，并记录自身发射定位信号的时间信息和/或接收其他定位基站发射的定位信号的时间信息；在定位信号中承载定位所需的信息；所述待定位装置接收并解析携带信息的定位信号，并利用所述信息执行时钟修正和/或位置解算算法。

在本发明公开的基于无线同步方法的定位系统中，通过定位基站彼此监听其他定位基站发射的定位信号，并使用时钟修正算法，即可获得准确的飞行时间差值。定位基站直接承担了同步功能，而无需在系统中另外设置监听或发送同步信号等其他信号的装置，极大地节约了信令资源，降低系统复杂度。