本公開涉及無線通信，更具體地，本公開涉及定位領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)的快速增加，在短距離高速率無線通信的基礎(chǔ)上，人們對位置信息感知的需求也日益增大。尤其在復(fù)雜環(huán)境中，如機場大廳、展廳、倉庫、超市、圖書館、地下停車場、礦井等，或者一些需要對人員定位具有特殊需求的環(huán)境，如監(jiān)獄、幼兒園、醫(yī)院、養(yǎng)老院等，常常需要確定移動終端或其持有者、設(shè)施與物品的位置信息，進而用于監(jiān)控管理、安全報警、指揮調(diào)度、物流、遙測遙控和緊急救援等需求。

常用的定位算法有toa(timeofarrival，到達時間)定位算法以及tdoa(timedifferenceofarrival，到達時間差)定位算法。其中，toa定位算法需要待定位目標與定位基站間精確的時鐘同步，而tdoa只需要定位基站間的時鐘同步，降低了定位系統(tǒng)的復(fù)雜度，因此，tdoa定位算法目前被廣泛使用?，F(xiàn)有技術(shù)中對于各個定位基站之間常用的同步方法主要有兩種，一是每個定位基站中各自包含精確的同步時鐘，如原子鐘等，這種方法成本較高，且需定期對其進行時鐘校驗；二是在各定位基站間傳輸同步信號，此方法中的同步信號通常由同步控制器產(chǎn)生，但在實際的應(yīng)用場景中，定位系統(tǒng)中包含的定位基站個數(shù)較多時，一臺同步控制器很難覆蓋全部定位基站。因此，研究包含眾多定位基站的定位系統(tǒng)中的同步控制器組網(wǎng)方案，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明一種用于定位系統(tǒng)的同步控制器組網(wǎng)系統(tǒng)，包括第一同步控制器、第一組定位基站組、第二同步控制器以及第二組定位基站組。第一同步控制器具有m個接口，其中，m為正整數(shù)，其中，第一同步控制器通過a個接口提供同步信號。第一組定位基站組包括a個定位基站組，第一組定位基站組中的每個定位基站組均包括至少一個定位基站，當一個定位基站組包括多個定位基站時，該定位基站組內(nèi)的多個定位基站之間通過連接線路耦接，其中，第一組定位基站組中的每個定位基站組中的第一個定位基站分別耦接至第一同步控制器的a個接口中的相應(yīng)接口以接收同步信號并把接收到的同步信號通過連接線路傳輸給該定位基站組內(nèi)的定位基站。第二同步控制器，具有n個接口，其中，n為正整數(shù)，其中，第二同步控制器的一個接口耦接至第一同步控制器的未與第一組定位基站組耦接的一個接口或第一組定位基站組中任意一個定位基站以接收同步信號，第二同步控制器根據(jù)接收的同步信號在b個接口處提供同步信號，其中b為小于等于n-1的正整數(shù)。第二組定位基站組包括b個定位基站組，第二組定位基站組中的每個定位基站組均包括至少一個定位基站，當一個定位基站組包括多個定位基站時，該定位基站組內(nèi)的多個定位基站之間通過連接線路耦接，其中，第二組定位基站組中的每個定位基站組中的第一個定位基站分別耦接至第二同步控制器的b個接口中的相應(yīng)接口以接收同步信號并把接收到的同步信號通過連接線路傳輸給該定位基站組內(nèi)的定位基站。其中，當?shù)谝煌娇刂破鬟€在未與第一組定位基站組耦接的一個接口處提供同步信號且第二同步控制器的未與第二組定位基站組耦接的一個接口耦接至第一同步控制器的該未與第一組定位基站組耦接的一個接口以接收同步信號時，a為小于等于m-1的正整數(shù)；當?shù)诙娇刂破鞯囊粋€接口耦接至第一組定位基站組中任意一個定位基站以接收同步信號時，a為小于等于m的正整數(shù)。

另一方面，本發(fā)明公開了一種定位系統(tǒng)，包括發(fā)射定位信號的待定位裝置、第一同步控制器、第一組定位基站組、第二同步控制器以及第二組定位基站組。其中，第一同步控制器具有m個接口，其中，m為正整數(shù)，其中，第一同步控制器通過a接口提供同步信號。第一組定位基站組包括a個定位基站組，第一組定位基站組中的每個定位基站組均包括至少一個定位基站，當一個定位基站組包括多個定位基站時，該定位基站組內(nèi)的多個定位基站之間通過連接線路耦接，其中，第一組定位基站組中的每個定位基站組中的第一個定位基站分別耦接至第一同步控制器的a個接口中的相應(yīng)接口以接收同步信號并把接收到的同步信號通過連接線路傳輸給該定位基站組內(nèi)的定位基站，且第一組定位基站組中的每個定位基站均接收所述定位信號且將接收到定位信號的時間信息通過連接線路回傳至第一同步控制器。第二同步控制器具有n個接口，其中，n為正整數(shù)，其中，第二同步控制器的一個接口耦接至第一同步控制器的未與第一組定位基站組耦接的一個接口或第一組定位基站組中任意一個定位基站以接收同步信號，第二同步控制器根據(jù)接收的同步信號在b個接口處提供同步信號，其中b為小于等于n-1的正整數(shù)。第二組定位基站組包括b個定位基站組，第二組定位基站組中的每個定位基站組均包括至少一個定位基站，當一個定位基站組包括多個定位基站時，該定位基站組內(nèi)的多個定位基站之間通過連接線路耦接，其中，第二組定位基站組中的每個定位基站組中的第一個定位基站分別耦接至第二同步控制器的b個接口中的相應(yīng)接口以接收同步信號并把接收到的同步信號通過連接線路傳輸給該定位基站組內(nèi)的定位基站，且第二組定位基站組中的每個定位基站均接收所述定位信號且將接收到定位信號的時間信息通過連接線路回傳至第二同步控制器。其中，當?shù)谝煌娇刂破鬟€在未與第一組定位基站組耦接的一個接口處提供同步信號且第二同步控制器的未與第二組定位基站組耦接的一個接口耦接至第一同步控制器的該未與第一組定位基站組耦接的一個接口以接收同步信號時，a為小于等于m-1的正整數(shù)；當?shù)诙娇刂破鞯囊粋€接口耦接至第一組定位基站組中任意一個定位基站以接收同步信號時，a為小于等于m的正整數(shù)。

本發(fā)明的有益效果是，同步信號的傳輸和數(shù)據(jù)的回傳分時復(fù)用同一鏈路，減少了系統(tǒng)復(fù)雜度，同時，使用有線線路傳輸同步信號以及回傳數(shù)據(jù)提高了傳輸可靠性，且避免使信號發(fā)射端和接收端包含無線發(fā)射和/或接收裝置，節(jié)約了成本。此外，本發(fā)明公開的定位系統(tǒng)可以包含數(shù)量眾多的定位基站，實現(xiàn)了待定位區(qū)域的擴展，同時采用同步控制器分級級聯(lián)，縮短了數(shù)據(jù)回傳周期，從而縮短了定位周期，提高了定位實時性，增加了定位系統(tǒng)中待定位裝置的容量。

附圖說明

圖1給出依據(jù)本發(fā)明一種實施例的定位系統(tǒng)中同步控制器組網(wǎng)系統(tǒng)100的示意圖；

圖2給出圖1所示實施例的同步控制器組網(wǎng)系統(tǒng)100的工作時序示意圖；

圖3給出依據(jù)本發(fā)明一種實施例的同步控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)300的示意圖。

具體實施方式

下面將詳細描述本發(fā)明的具體實施例，應(yīng)當注意，這里描述的實施例只用于舉例說明，并不用于限制本發(fā)明。在以下描述中，為了提供對本發(fā)明的透徹理解，闡述了大量特定細節(jié)。然而，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是：不必采用這些特定細節(jié)來實行本發(fā)明。在其他實例中，為了避免混淆本發(fā)明，未具體描述公知的電路、材料或方法。

在整個說明書中，對“一個實施例”、“實施例”、“一個示例”或“示例”的提及意味著：結(jié)合該實施例或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本發(fā)明至少一個實施例中。因此，在整個說明書的各個地方出現(xiàn)的短語“在一個實施例中”、“在實施例中”、“一個示例”或“示例”不一定都指同一實施例或示例。此外，可以以任何適當?shù)慕M合和、或子組合將特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性組合在一個或多個實施例或示例中。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，在此提供的示圖都是為了說明的目的，并且示圖不一定是按比例繪制的。應(yīng)當理解，當稱“元件”“連接到”或“耦接”到另一元件時，它可以是直接連接或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反，當稱元件“直接連接到”或“直接耦接到”另一元件時，不存在中間元件。相同的附圖標記指示相同的元件。這里使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)列出的項目的任何和所有組合。

圖1給出依據(jù)本發(fā)明一種實施例的定位系統(tǒng)中同步控制器組網(wǎng)系統(tǒng)100的示意圖。如圖1所示，定位系統(tǒng)包括待定位裝置ms、定位基站bs、同步控制器sync以及定位服務(wù)器ls。其中，待定位裝置ms向定位基站bs發(fā)射定位信號s；定位基站bs接收定位信號s，并記錄定位信號s到達自身的時間信息，此外，定位基站bs將所述時間信息發(fā)送給同步控制器sync；同步控制器sync接收到各定位基站bs發(fā)送的定位信號s到達時間信息，并將所述到達時間信息發(fā)送給定位服務(wù)器ls；定位服務(wù)器ls利用同步控制器sync發(fā)送的到達時間信息，利用tdoa(timedeferenceofarrival，到達時間差)定位算法解算待定位裝置ms的位置信息。另一方面，同步控制器sync控制各定位基站bs的時鐘同步，以得到定位信號s到達各定位基站bs的精確時間差。在一個實施例中，定位系統(tǒng)包括同步控制器sync-a和同步控制器sync-b，同步控制器sync-a和同步控制器sync-b分別包括m個接口。同步控制器sync-a的每個接口分別用有線線路依次串聯(lián)n個定位基站bs，同步控制器sync-a的第m個接口串聯(lián)的最后一個定位基站bsam-n用有線線路連接同步控制器sync-b的接口1。所述有線線路的類型根據(jù)同步信號的類型進行選擇，例如，同步信號是光信號，則有線線路為光纖；同步信號為超寬帶信號，則有線線路為同軸線或雙絞線。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在另一個實施例中，定位系統(tǒng)可以包括兩個以上的同步控制器sync，每個同步控制器sync可以包含相同個數(shù)或不同個數(shù)的接口，定位系統(tǒng)將多個同步控制器sync中的一個作為主同步控制器，主控同步控制器的每個接口分別用有線線路串聯(lián)相同個數(shù)或不同個數(shù)的定位基站bs，一個或多個接口串聯(lián)的最后一個定位基站bs連接至相應(yīng)個數(shù)的二級同步控制器的接口上，所述二級同步控制器的其他接口串聯(lián)相同或不同個數(shù)的定位基站bs，根據(jù)定位系統(tǒng)的實際定位需求，二級同步控制器同樣可以按照主同步控制器連接二級同步控制器的方式連接下一級同步控制器，以此類推。在又一個實施例中，同步控制器sync包含未與定位基站或次級同步控制器相連接的接口。

在圖1所示的實施例中，同步控制器sync-a通過接口1至接口m分別向與之相連接的定位基站bsa1-1至bsam-1傳送同步信號。在一個實施例中，同步信號可以是相同的信號也可以是不同的信號，當同步信號是不同的信號時，同步信號具有已知的發(fā)射時序關(guān)系。所述定位基站bsa1-1至bsam-1分別具有兩個接口，其中，一個接口通過有線線路接收同步控制器發(fā)送的同步信號，并經(jīng)由定位基站的內(nèi)部線路通過另一接口傳送至與之相連接的下一定位基站，以此類推。在圖1所示實施例中，當同步信號傳輸至與同步控制器sync-a接口m相連接的最后一個定位基站bsam-n時，定位基站bsam-n通過有線線路將同步信號傳輸至同步控制器sync-b的接口1，同步控制器sync-b從接口1接收到定位基站bsam-n傳送的同步信號后，與此同時，或間隔一個已知的時間通過同步控制器sync-b的接口2至接口m向與之相連接的定位基站bsb2-1至bsbm-1傳送同步信號。在一個實施例中，同步信號可以是相同的信號也可以是不同的信號，當同步信號是不同的信號時，同步信號具有已知的發(fā)射時序關(guān)系。所述定位基站bsb2-1至bsbm-1向與之相連接的下一定位基站傳輸同步信號，直至最后一個定位基站接收到同步信號。

同步控制器與定位基站的組網(wǎng)方式可以有多種，在一個實施例中，同步信號可以從同步控制器的某一接口直接傳輸至次級同步控制器的某一接口；在另一個實施例中，某一定位基站具有兩個以上的接口，所述定位基站從某一接口接收到同步信號后，經(jīng)由其余端口向一個或多個次級同步控制器和/或定位基站傳輸同步信號。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，上面所有實施例中提到的同步控制器與定位基站的組網(wǎng)方式可以在同一定位系統(tǒng)中任意組合。

圖2給出圖1所示實施例的同步控制器組網(wǎng)系統(tǒng)100的工作時序示意圖。由于圖1所示實施例中定位基站眾多，為了方便描述，圖2中只給出了圖1所示實施例中與同步控制器sync-a的接口m相連接的定位基站bsam-1至bsam-n以及與同步控制器sync-b的接口2相連接的定位基站bsb2-1至bsb2-n的工作時序。在一個實施例中，同步控制器sync的所有接口是并行工作的，圖1所示實施例中與同步控制器sync其余接口相連接的定位基站的工作方式與圖2中定位基站的工作方式相同。定位系統(tǒng)為每個待定位裝置ms分配了相應(yīng)的定位周期t，圖2所示的工作時序圖中給出了一個定位周期t的工作時序。所述定位周期t又依次分為同步時段t-syn、定位信號接收時段tr以及數(shù)據(jù)回傳時段tb，數(shù)據(jù)回傳時段tb又分為n個數(shù)據(jù)回傳子時段tb1至tbn，數(shù)據(jù)回傳子時段的個數(shù)等于定位系統(tǒng)中與所有同步控制器sync的所有接口相連接的最多的定位基站的個數(shù)。

在同步時段t-syn中，按照圖1所示實施例的步驟，使定位系統(tǒng)中所有定位基站bs都接收到同步信號。定位基站bs通過接收同步信號校準自身時鐘的方法有多種，為本領(lǐng)域的公知常識，并不是本發(fā)明的重點所在，此處不加以贅述。在完成各定位基站bs的時鐘同步后，進入定位時段tr，定位系統(tǒng)控制相對應(yīng)于該定位周期的待定位裝置ms發(fā)射定位信號s，各定位基站bs接收定位信號s，并記錄定位信號s到達自身的時間信息，當定位系統(tǒng)中距離待定位裝置ms最遠的定位基站接收到定位信號s時，結(jié)束定位時段tr。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，由于空間遮擋及信號衰減，并不是所有的定位基站bs都能接收到定位信號s，同樣地，定位系統(tǒng)中距離待定位裝置ms最遠的定位基站也不一定能接收到定位信號s，此時，定位系統(tǒng)可以根據(jù)待定位區(qū)域的范圍規(guī)定一個定位信號最大傳輸長度所對應(yīng)的最大傳輸時間，在一個實施例中，待定位區(qū)域為矩形，則定位信號最大傳輸長度即為所述矩形的對角線長度，根據(jù)定位信號s的傳播速度即可求得最大傳輸時間。而后，進入數(shù)據(jù)回傳時段tb，各定位基站記錄定位信號s到達自身的時間信息后，需向其對應(yīng)的各同步控制器sync回傳所述時間信息，在一個實施例中，回傳數(shù)據(jù)還包括定位基站自身的身份信息，以使相對應(yīng)的同步控制器sync得知接收到的時間信息來自哪一定位基站。數(shù)據(jù)回傳時段tb被分割成n個數(shù)據(jù)回傳子時段，分別對應(yīng)與同步控制器sync的一個接口連接的不同定位基站，上述定位基站處于同一數(shù)據(jù)回傳鏈路中，為了防止傳輸過程中的沖突，每個數(shù)據(jù)回傳子時段只回傳所述數(shù)據(jù)回傳子時段對應(yīng)的定位基站的回傳數(shù)據(jù)。如圖2所示，數(shù)據(jù)回傳子時段tb1對應(yīng)定位基站bsam-1和定位基站bsb2-1，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，定位基站的數(shù)據(jù)只回傳至與該定位基站連接的第一個同步控制器中，所述同步控制器并不將該數(shù)據(jù)向上一級的同步控制器傳輸，因此，定位基站bsam-1和定位基站bsb2-1處于不同的數(shù)據(jù)回傳鏈路中，可以共享同樣的數(shù)據(jù)回傳子時段tb1，而并不會造成數(shù)據(jù)傳輸沖突。定位基站bsam-1和定位基站bsb2-1在數(shù)據(jù)回傳子時段tb1期間，將各自的回傳數(shù)據(jù)分別傳輸至與之連接的同步控制器的對應(yīng)接口。數(shù)據(jù)回傳子時段tb2對應(yīng)定位基站bsam-2和定位基站bsb2-2，定位基站bsam-2和定位基站bsb2-2的回傳數(shù)據(jù)分別通過與之連接的定位基站bsam-1和定位基站bsb2-1傳輸至同步控制器的對應(yīng)接口。同樣地，數(shù)據(jù)回傳子時段tbn對應(yīng)定位基站bsam-n和定位基站bsb2-n，定位基站bsam-n和定位基站bsb2-n的回傳數(shù)據(jù)分別通過與之連接的定位基站bsam-(n-1)…bsam-1以及定位基站bsb2-(n-1)…bsb2-1傳輸至同步控制器的對應(yīng)接口。直到同步控制器sync接收到與之相連接的所有定位基站bs的回傳數(shù)據(jù)后，結(jié)束數(shù)據(jù)回傳時段tb。同步控制器sync再將接收到的各定位基站的回傳數(shù)據(jù)發(fā)送給定位服務(wù)器ls。

圖3給出依據(jù)本發(fā)明一種實施例的次級同步控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)300的示意圖，所述次級同步控制器包括同步信號產(chǎn)生模塊301、數(shù)據(jù)接收模塊302、數(shù)據(jù)傳輸模塊303以及接口1至接口m。接口1接收來自上級同步控制器或者與上級同步控制器相連接的定位基站傳送的上級同步信號syn，并將上級同步信號syn傳輸至同步信號產(chǎn)生模塊301，同步信號產(chǎn)生模塊301接收到上級同步信號syn后，與此同時或者間隔一個已知的時間產(chǎn)生同步信號syn2…synm，并分別傳輸至接口2至接口m，所述同步信號syn2…synm可以為相同信號或不同信號，若同步信號為不同信號，則具有已知的發(fā)送時序關(guān)系。數(shù)據(jù)接收模塊302經(jīng)由接口2至接口m接收分別與接口2至接口m相連接的定位基站的回傳數(shù)據(jù)d21～d2n…dm1～dmn，進行打包并發(fā)送給數(shù)據(jù)傳輸模塊303，數(shù)據(jù)傳輸模塊303再經(jīng)由有線線路或無線線路將數(shù)據(jù)傳送至定位服務(wù)器。在一個實施例中，數(shù)據(jù)傳輸模塊303可以為網(wǎng)口、usb口、藍牙等。

在一個實施例中，主同步控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與圖3所示實施例基本相同，其區(qū)別在于，接口1不接收上級同步信號syn，同步信號產(chǎn)生模塊301產(chǎn)生相同或不同的同步信號syn1…synm并分別傳送至接口1至接口m，接口1與其他接口一樣，向數(shù)據(jù)接收模塊302傳送與接口1相連接的定位基站的回傳數(shù)據(jù)d11～d1n。

本發(fā)明公開的實施例給出了一種同步控制器和定位基站的組網(wǎng)系統(tǒng)，其中，同步信號的傳輸和數(shù)據(jù)的回傳分時復(fù)用同一鏈路，減少了系統(tǒng)復(fù)雜度，同時，使用有線線路傳輸同步信號以及回傳數(shù)據(jù)提高了傳輸可靠性，且避免使信號發(fā)射端和接收端包含無線發(fā)射和/或接收裝置，節(jié)約了成本。此外，本發(fā)明公開的定位系統(tǒng)可以包含數(shù)量眾多的定位基站，實現(xiàn)了待定位區(qū)域的擴展，同時采用同步控制器分級級聯(lián)，縮短了數(shù)據(jù)回傳周期，從而縮短了定位周期，提高了定位實時性，增加了定位系統(tǒng)中待定位裝置ms的容量。

如以上所提到的，雖然已經(jīng)說明和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可進行許多改變。由此，本發(fā)明的范圍不由優(yōu)選實施例的公開所限制。而是，應(yīng)當完全參考隨后的權(quán)利要求來確定本發(fā)明。