專利名稱：室內定位節點的時間同步方法和系統以及定位信號生成器的制作方法
技術領域：
本發明涉及定位技術領域，特別涉及室內定位節點的時間同步方法和系統以及定位信號生成器。
背景技術：
隨著位置服務的蓬勃發展與大型建筑的日益增多，人們對室內位置服務的需求不斷增加。醫院、展廳、寫字樓、倉庫、地下停車場等都需要使用準確的室內定位信息，特別是在應對緊急情況時，如緊急援救、救災應急指揮調度等特殊應用場景下，室內定位信息更是顯得尤為重要。近年來對于普適計算和分布式通信技術的深入研究，使得室內無線通信和網絡技術進入了飛速發展階段，進而衍生出了基于WLAN(Wireless Local Area Networks，無線局域網)、Bluetooth (藍牙)、WSN(wireless sensor network，無線傳感器網絡)的室內定位技術。基于WLAN、Bluetooth、WSN等的定位技術，通過在室內進行網格劃分，并在室內部署大量的信號節點，定位終端檢測在每個網格內接收的多個節點RSSI (Received signal strengthindex，信號強度)，由于不同位置所能接收到的各個節點所發出的節點信號強度不同，將在各個網格中接收的各個節點的RSSI作為該網格的特征量，以完成定位。在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題1、如果以無線信號的信號強度作為定位的特征量，在進行室內定位時，由于室內環境相對復雜，信號受環境變化、多徑、信號衰落、干擾等因素影響較大，導致定位穩定性差，精度低。2、信號時延差(Time Difference of Arrival,TD0A)相對信號強度更加穩定， 更利于定位，但現有室內定位節點缺少有效的時間同步手段，導致基于TDOA的室內定位難以實現。
發明內容
為了解決室內信號增補系統各個天線之間發送定位節點信號不同步的問題，本發明實施例提供了室內定位節點的時間同步方法和系統以及定位信號生成器。所述技術方案如下本發明實施例提出了一種室內定位節點的時間同步方法，包括獲取時鐘信號；將所述時鐘信號轉換為方波信號，將所述方波信號作為本地基準時鐘；根據所述本地基準時鐘，生成定位節點信號；根據所述本地基準時鐘，向終端發送所述定位節點信號，以便于終端根據所述定位節點信號進行定位；或者，所述方法包括獲取時鐘信號和同步信號；將所述時鐘信號轉換為方波信號，將所述方波信號作為本地基準時鐘；
根據所述本地基準時鐘，生成定位節點信號；根據所述時鐘信號和所述同步信號，向終端發送所述定位節點信號，以便于終端根據所述定位節點信號進行定位。作為上述技術方案的優選，所述根據所述本地基準時鐘，生成定位節點信號，具體包括以所述本地基準時鐘作為時間基準，生成擴頻碼；獲取導航信息，并對所述導航信息進行編碼，轉換成比特流得到導航電文；根據所述擴頻碼對所述導航電文進行擴頻，生成定位節點信號。作為上述技術方案的優選，所述導航信息，具體包括同步頭、城市ID字、樓宇ID字、天線坐標、天線ID字、傳輸線延時矯正、校驗位中的一種或多種字段。作為上述技術方案的優選，所述根據所述本地基準時鐘，向終端發送所述定位節點信號，具體包括設置本地基準時鐘頻率，使得所述本地基準時鐘頻率與室外信號擴頻碼碼片速率相同；根據本地基準時鐘頻率，向終端發送所述定位節點信號。作為上述技術方案的優選，所述根據所述同步信號，向終端發送所述定位節點信號，具體包括當上電啟動并檢測到所述第一個同步信號的結束標識后，根據所述本地基準時鐘發送定位節點信號，并對所述本地基準時鐘進行計數，當累積到預設閾值后，對所述本地基準時鐘進行清零，并發送下一個所述定位節點信號；或，當上電啟動并檢測到所述第一個同步信號的結束標識后，根據所述本地基準時鐘發送定位節點信號，此后每當檢測到所述同步信號的結束標識時，發送下一個所述定位節點信號；其中，所述同步信號通過解調室外信號獲得，所述同步信號周期與室外信號時隙周期相同。本發明實施例還提出了一種定位信號生成器，包括第一獲取模塊，用于獲取時鐘信號；第一轉換模塊，用于將所述時鐘信號轉換為方波信號，將所述方波信號作為本地基準時鐘；第一生成信號模塊，用于根據所述本地基準時鐘，生成定位節點信號；第一發送模塊，用于根據所述本地基準時鐘，向終端發送所述定位節點信號，以便于終端根據所述定位節點信號進行定位；或者，所述定位信號生成器包括第二獲取模塊，用于獲取時鐘信號和同步信號；第二轉換模塊，用于將所述時鐘信號轉換為方波信號，將所述方波信號作為本地基準時鐘；第二生成信號模塊，用于根據所述本地基準時鐘，生成定位節點信號；
第二發送模塊，用于根據所述時鐘信號和所述同步信號，向終端發送所述定位節點信號，以便于終端根據所述定位節點信號進行定位。作為上述技術方案的優選，所述第一生成信號模塊，具體包括第一生成擴頻碼單元，用于以所述本地基準時鐘作為時間基準，生成擴頻碼；第一編碼單元，用于獲取導航信息，并對所述導航信息進行編碼，轉換成比特流得到導航電文；第一生成信號單元，用于根據所述擴頻碼對所述導航電文進行擴頻，生成定位節點信號；所述第二生成信號模塊，具體包括第二生成擴頻碼單元，用于以所述本地基準時鐘作為時間基準，生成擴頻碼；第二編碼單元，用于獲取導航信息，并對所述導航信息進行編碼，轉換成比特流得到導航電文；第二生成信號單元，用于根據所述擴頻碼對所述導航電文進行擴頻，生成定位節點信號。作為上述技術方案的優選，所述導航信息，具體包括同步頭、城市ID字、樓宇ID字、天線坐標、天線ID字、傳輸線延時矯正、校驗位中的一種或多種字段。作為上述技術方案的優選，所述第一發送模塊，具體包括設置時鐘單元，用于設置本地基準時鐘頻率，使得所述本地基準時鐘頻率與室外信號擴頻碼碼片速率相同；第一發送單元，用于根據本地基準時鐘頻率，向終端發送所述定位節點信號。作為上述技術方案的優選，所述第二發送模塊，具體包括第二發送單元，用于當上電啟動并檢測到所述第一個同步信號的結束標識后，根據所述本地基準時鐘發送定位節點信號，并對所述本地基準時鐘進行計數，當累積到預設閾值后，對所述本地基準時鐘進行清零，并發送下一個所述定位節點信號；或者，第三發送單元，用于當上電啟動并檢測到所述第一個同步信號的結束標識后，根據所述本地基準時鐘發送定位節點信號，此后每當檢測到所述同步信號的結束標識時，發送下一個所述定位節點信號；其中，所述同步信號通過解調室外信號獲得，所述同步信號的周期與室外信號時隙的周期相同。本發明實施例還提出了一種室內定位節點的時間同步系統，包括直放站和定位信號生成器，所述定位信號生成器包括第一獲取模塊，用于獲取時鐘信號；第一轉換模塊，用于將所述時鐘信號轉換為方波信號，將所述方波信號作為本地基準時鐘；第一生成信號模塊，用于根據所述本地基準時鐘，生成定位節點信號；第一發送模塊，用于根據所述本地基準時鐘，向終端發送所述定位節點信號，以便于終端根據所述定位節點信號進行定位；
或者，所述定位信號生成器包括第二獲取模塊，用于獲取時鐘信號和同步信號；第二轉換模塊，用于將所述時鐘信號轉換為方波信號，將所述方波信號作為本地基準時鐘；第二生成信號模塊，用于根據所述本地基準時鐘，生成定位節點信號；第二發送模塊，用于根據所述時鐘信號和所述同步信號，向終端發送所述定位節點信號，以便于終端根據所述定位節點信號進行定位。作為上述技術方案的優選，所述直放站包括時鐘頻率信號產生裝置，用于解調室外信號，產生與所述室外信號同步的時鐘信號和同步信號，并向所述定位信號生成器播發時鐘信號或向所述定位信號生成器播發時鐘信號和同步信號。本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是通過獲取直放站中時鐘頻率信號播發裝置播發的時鐘信號和同步信號，根據時鐘信號生成本地基準時鐘，并根據本地基準時鐘或同步信號作為發送定位節點信號的時間依據，實現了各個天線之間同步發送定位節點信號的目的，使得終端可以根據同步的定位節點信號進行定位。
為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發明實施例1中提供的室內定位節點的時間同步方法的流程示意圖；圖2是本發明實施例2中提供的室內定位節點的時間同步方法的流程示意圖；圖3是本發明實施例2中提供的室內信號增補系統下的直放站的結構示意圖；圖4是本發明實施例2中提供的定位節點的結構示意圖；圖5是本發明實施例2中提供的定位節點信號的格式圖；圖6是本發明實施例3中提供的室內定位節點的時間同步方法的流程示意圖；圖7是本發明實施例4中提供的定位信號生成器的結構示意圖；圖8是本發明實施例5中提供的定位信號生成器的結構示意圖；圖9是本發明實施例6中提供的室內定位節點的時間同步系統的結構示意圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。實施例1本發明實施例1提出了一種室內定位節點的時間同步方法，在室內信號增補系統下的直放站中添加有時鐘頻率信號播發裝置，其流程如圖1所示。包括步驟101 獲取時鐘信號；步驟102 將所述時鐘信號轉換為方波信號，將所述方波信號作為本地基準時鐘；
步驟103 根據所述本地基準時鐘，生成定位節點信號；步驟104 根據所述本地基準時鐘，向終端發送所述定位節點信號，以便于終端根據所述定位節點信號進行定位；或者，所述方法包括步驟105 獲取時鐘信號和同步信號；步驟106 將所述時鐘信號轉換為方波信號，將所述方波信號作為本地基準時鐘；步驟107 根據所述本地基準時鐘，生成定位節點信號；步驟108 根據所述同步信號，向終端發送所述定位節點信號，以便于終端根據所述定位節點信號進行定位。本發明實施例通過獲取直放站中時鐘頻率信號播發裝置播發的時鐘信號和同步信號，根據時鐘信號生成本地基準時鐘，根據本地基準時鐘生成定位節點信號，并根據本地基準時鐘或同步信號作為發送定位節點信號的時間依據，實現了各個天線之間同步發送定位節點信號的目的，使得終端可以根據同步的定位節點信號進行定位。實施例2本發明實施例2提出了一種室內定位節點的時間同步方法，本實施例是以本地基準時鐘作為觸發發送定位節點信號的條件，其流程如圖2所示，是在實施例1基礎上改進而來。包括為了解決現有技術中各天線定位信號生成器發送時間不同步的問題，本發明在室內增加信號增補系統中的直放站中，增加一個時鐘頻率信號播發裝置，根據該裝置播發的時鐘頻率信號，來控制每個天線上的定位信號生成器按照相同的頻率發送定位節點信號， 達到發送同步的目的。其中，增補系統中安裝有寬帶天線，寬帶天線處于室外，用于接收室外信號，在每城樓分別安裝有弱電井，寬帶天線分別通過弱電井將室外信號轉發至每層樓， 并且在每層樓的不同位置安裝有多個天線，增強后的室外信號通過上述天線進行發射。如圖3所示的增補系統，在本實施例中以建筑物中某層樓中的一個定位天線為例進行說明。步驟201 定位信號生成器獲取時鐘頻率信號播發裝置發送的時鐘信號。建筑物中的室內定位信號增補系統，通過直放站中的時鐘頻率信號播發裝置，按照一定頻率播發預設頻率的正弦波頻率信號作為時鐘信號，這種信號通過建筑物內的增補系統總線與其他增補信號合路，進入室內增補布線系統。其中，預設頻率的正弦波頻率信號可以是144MHz的正弦波頻率信號。在每個天線前段，利用功分器分出兩路信號，如圖4所示。一路信號是經由濾波器恢復出正弦波頻率信號，并將恢復出的正弦波頻率信號發送至同路上的定位信號生成器， 驅動定位信號生成器進行工作。定位信號生成器產生定位節點信號后將與天線前段分出的另一路未經處理的信號合路，由天線進行播發。步驟202 定位信號生成器將獲取的正弦波頻率信號轉換為方波信號，將所述方波信號作為本地基準時鐘。將獲取到的正弦波頻率信號通過定位信號生成器內的比較器，轉換成同頻率的方波信號。直放站中的時鐘頻率信號播發裝置是不間斷的發送正弦波頻率信號，因此定位信號生成器也會不間斷的轉換出方波信號，從而使得該方波信號作為本地基準時鐘。
需要說明的是，本地基準時鐘還可以通過PLL (Phase-Locked Loop，鎖相環路)產生工作所需的其它多種頻率的時鐘。步驟203 以所述本地基準時鐘作為時間基準，生成擴頻碼。本地基準時鐘用于對電文的擴頻提供時間基準，并利用偽隨機序列算法生成擴展碼。步驟204 獲取導航信息，并對所述導航信息進行編碼得到導航電文。在本實施例中，導航信息具體的指用于與生成導航電文的定位信號生成器連接的天線所在的位置信息，具體的導航信息包括城市信息、樓宇信息、定位信號生成器連接的天線坐標信息、定位信號生成器連接的天線ID，傳輸線延時矯正信息。其中，天線坐標信息，用于接收機獲取天線坐標后根據天線坐標及信號時延，利用空間幾何關系，進行位置解算。傳輸線時延校正信息，是由于不同同步信號與時鐘信號到達不同定位節點時經歷的傳輸線長度不一，產生不同的時延誤差，因此每個天線內的定位信號生成器根據本地基準時鐘頻率發送的定位節點信號，還是會與其他天線發送的定位節點信號存在一定的傳輸延時。因此需根據傳輸線布線情況，對每個定位信號生成器設置不同的傳輸線時延校正信息，使得終端接收到該定位節點信號后通過該字段時延校正值，與終端接收到天線發送的定位節點信號的時間進行運算，得到更精確的時間。按照預先設定的格式排列導航信息得到導航電文，具體如下所示
權利要求
1.一種室內定位節點的時間同步方法，其特征在于，在室內信號增補系統下的直放站中添加有時鐘頻率信號播發裝置，所述方法包括獲取時鐘信號；將所述時鐘信號轉換為方波信號，將所述方波信號作為本地基準時鐘； 根據所述本地基準時鐘，生成定位節點信號；根據所述本地基準時鐘，向終端發送所述定位節點信號，以便于終端根據所述定位節點信號進行定位；或者，所述方法包括 獲取時鐘信號和同步信號；將所述時鐘信號轉換為方波信號，將所述方波信號作為本地基準時鐘； 根據所述本地基準時鐘，生成定位節點信號；根據所述時鐘信號和所述同步信號，向終端發送所述定位節點信號，以便于終端根據所述定位節點信號進行定位。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述本地基準時鐘，生成定位節點信號，具體包括以所述本地基準時鐘作為時間基準，生成擴頻碼；獲取導航信息，并對所述導航信息進行編碼，轉換成比特流得到導航電文；根據所述擴頻碼對所述導航電文進行擴頻，生成定位節點信號。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述導航信息，具體包括同步頭、城市ID字、樓宇ID字、天線坐標、天線ID字、傳輸線延時矯正、校驗位中的一種或多種字段。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述本地基準時鐘，向終端發送所述定位節點信號，具體包括設置本地基準時鐘頻率，使得所述本地基準時鐘頻率與室外信號擴頻碼碼片速率相同；根據本地基準時鐘頻率，向終端發送所述定位節點信號。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述時鐘信號和所述同步信號， 向終端發送所述定位節點信號，具體包括當上電啟動并檢測到所述第一個同步信號的結束標識后，根據所述本地基準時鐘發送定位節點信號，并對所述本地基準時鐘進行計數，當累積到預設閾值后，對所述本地基準時鐘進行清零，并發送下一個所述定位節點信號； 或，當上電啟動并檢測到所述第一個同步信號的結束標識后，根據所述本地基準時鐘發送定位節點信號，此后每當檢測到所述同步信號的結束標識時，發送下一個所述定位節點信號；其中，所述同步信號通過解調室外信號獲得，所述同步信號周期與室外信號時隙周期相同。
6.一種定位信號生成器，其特征在于，在室內信號增補系統下的直放站中添加有時鐘頻率信號播發裝置，所述定位信號生成器包括第一獲取模塊，用于獲取時鐘信號；第一轉換模塊，用于將所述時鐘信號轉換為方波信號，將所述方波信號作為本地基準時鐘；第一生成信號模塊，用于根據所述本地基準時鐘，生成定位節點信號； 第一發送模塊，用于根據所述本地基準時鐘，向終端發送所述定位節點信號，以便于終端根據所述定位節點信號進行定位； 或者，所述定位信號生成器包括 第二獲取模塊，用于獲取時鐘信號和同步信號；第二轉換模塊，用于將所述時鐘信號轉換為方波信號，將所述方波信號作為本地基準時鐘；第二生成信號模塊，用于根據所述本地基準時鐘，生成定位節點信號； 第二發送模塊，用于根據所述時鐘信號和所述同步信號，向終端發送所述定位節點信號，以便于終端根據所述定位節點信號進行定位。
7.根據權利要求6所述的定位信號生成器，其特征在于，所述第一生成信號模塊，具體包括第一生成擴頻碼單元，用于以所述本地基準時鐘作為時間基準，生成擴頻碼； 第一編碼單元，用于獲取導航信息，并對所述導航信息進行編碼，轉換成比特流得到導航電文；第一生成信號單元，用于根據所述擴頻碼對所述導航電文進行擴頻，生成定位節點信號；所述第二生成信號模塊，具體包括第二生成擴頻碼單元，用于以所述本地基準時鐘作為時間基準，生成擴頻碼； 第二編碼單元，用于獲取導航信息，并對所述導航信息進行編碼，轉換成比特流得到導航電文；第二生成信號單元，用于根據所述擴頻碼對所述導航電文進行擴頻，生成定位節點信號。
8.根據權利要求7所述的定位信號生成器，其特征在于，所述導航信息，具體包括 同步頭、城市ID字、樓宇ID字、天線坐標、天線ID字、傳輸線延時矯正、校驗位中的一種或多種字段。
9.根據權利要求6所述的定位信號生成器，其特征在于，所述第一發送模塊，具體包括設置時鐘單元，用于設置本地基準時鐘頻率，使得所述本地基準時鐘頻率與室外信號擴頻碼碼片速率相同；第一發送單元，用于根據本地基準時鐘頻率，向終端發送所述定位節點信號。
10.根據權利要求6所述的定位信號生成器，其特征在于，所述第二發送模塊，具體包括第二發送單元，用于當上電啟動并檢測到所述第一個同步信號的結束標識后，根據所述本地基準時鐘發送定位節點信號，并對所述本地基準時鐘進行計數，當累積到預設閾值后，對所述本地基準時鐘進行清零，并發送下一個所述定位節點信號；或者，第三發送單元，用于當上電啟動并檢測到所述第一個同步信號的結束標識后，根據所述本地基準時鐘發送定位節點信號，此后每當檢測到所述同步信號的結束標識時，發送下一個所述定位節點信號；其中，所述同步信號通過解調室外信號獲得，所述同步信號的周期與室外信號時隙的周期相同。
11.一種室內定位節點的時間同步系統，包括直放站和定位信號生成器，其特征在于，所述定位信號生成器包括 第一獲取模塊，用于獲取時鐘信號；第一轉換模塊，用于將所述時鐘信號轉換為方波信號，將所述方波信號作為本地基準時鐘；第一生成信號模塊，用于根據所述本地基準時鐘，生成定位節點信號； 第一發送模塊，用于根據所述本地基準時鐘，向終端發送所述定位節點信號，以便于終端根據所述定位節點信號進行定位； 或者，所述定位信號生成器包括 第二獲取模塊，用于獲取時鐘信號和同步信號；第二轉換模塊，用于將所述時鐘信號轉換為方波信號，將所述方波信號作為本地基準時鐘；第二生成信號模塊，用于根據所述本地基準時鐘，生成定位節點信號； 第二發送模塊，用于根據所述時鐘信號和所述同步信號，向終端發送所述定位節點信號，以便于終端根據所述定位節點信號進行定位。
12.根據權利要求11所述的系統，其特征在于，所述直放站包括時鐘頻率信號產生裝置，用于解調室外信號，產生與所述室外信號同步的時鐘信號和同步信號，并向所述定位信號生成器播發時鐘信號或向所述定位信號生成器播發時鐘信號和同步信號。
全文摘要
本發明公開了室內定位節點的時間同步方法和系統以及定位信號生成器，屬于定位技術領域。所述方法包括獲取時鐘信號；將所述時鐘信號轉換為方波信號，將所述方波信號作為本地基準時鐘；根據所述本地基準時鐘，生成定位節點信號；根據所述本地基準時鐘，向終端發送所述定位節點信號，以便于終端根據所述定位節點信號進行定位。本發明通過獲取直放站中時鐘頻率信號播發裝置播發的時鐘信號和同步信號，根據時鐘信號生成本地基準時鐘，并根據本地基準時鐘或同步信號作為發送定位節點信號的時間依據，實現了各個天線之間同步發送定位節點信號的目的，使得終端可以根據同步的定位節點信號進行定位。
文檔編號H04W56/00GK102572701SQ201110391019
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月30日 優先權日2011年11月30日
發明者余彥培, 關維國, 劉雯, 呂子平, 尹會明, 徐連明, 施滸立, 曹佳雯, 王佳, 袁協, 鄧中亮 申請人:北京郵電大學, 北京首科信通科技有限責任公司