一种低功耗定位信标全局时间同步方法技术

本发明专利技术公开了一种低功耗定位信标全局时间同步方法，包括：统计指定范围内的所有定位信标的信号收发对应关系，根据统计结果将所有定位信标作为网络节点以构建树形网络结构；对所述树形网络结构的每个网络节点分配工作时隙；从根节点开始由上至下逐层广播时间同步报文，直至所有定位信标的系统时间同步。本发明专利技术能够通过创建树形网络结构来实现所有定位信标的全局同步，时间同步是自上而下，即以根节点的时间为基准，一层层地向下进行同步，很好地控制了同步的稳定性，解决了传统信标时间同步对象不明确，导致系统时间混乱问题。另外，采用按工作时隙唤醒工作的方法，保证了定位信标的低功耗运行和有序广播，无须信标一直唤醒保持着监听状态。

A global time synchronization method of low power location beacon

The invention discloses a global time synchronization method of low-power positioning beacons, which includes: counting the corresponding relationship of signal receiving and sending of all positioning beacons within the specified range, taking all positioning beacons as network nodes according to the statistical results to build a tree network structure; assigning working time slots to each network node of the tree network structure; starting from the root node, layer by layer, and wide Broadcast time synchronization message until system time synchronization of all positioning beacons. The invention can realize the global synchronization of all positioning beacons by creating a tree network structure. The time synchronization is from the top to the bottom, that is, based on the time of the root node, the synchronization is carried out layer by layer, which well controls the stability of synchronization, solves the problem that the time synchronization object of the traditional beacons is not clear, and causes the system time confusion. In addition, the wake-up method based on the working time slot ensures the low-power operation and orderly broadcasting of the positioning beacon, and keeps the monitoring state without the beacon wake-up.

【技术实现步骤摘要】
一种低功耗定位信标全局时间同步方法
本专利技术涉及信标定位
，具体而言涉及一种低功耗定位信标全局时间同步方法。
技术介绍
传统的低功耗定位信标其工作模式是按一定的频率不停地向外广播信息，除了对外广播的时候，其余时间都处于一个低功耗休眠状态。因为定位信标唤醒对外广播的工作时间极短，绝大多数时间都处于低功耗休眠状态，其平均功耗也就几百甚至几十微安。因此，采用电池供电工作时长能达到一年甚至好几年。在此种的工作模型下，各个信标是完全单独工作的，没有任何相互影响或者关联的地方，各个信标的内部运行时间也是独立的。为了实现定位信标协同工作，如：各个信标每周期都是严格按顺序进行广播，此时就需要对所有定位信标进行时间同步，一旦所有定位信标时间都同步后，就可以指定每个信标在不同的时间点进行广播，以此实现各个信标每周期顺序进行广播功能。目前定位信标常用的时间同步方法是，定位信标将同步时间信息包含在广播报文中对外广播，其它定位信标一直处于监听状态，一旦监听到带有同步时间信息的广播报文就进行时间同步并错开广播时间再对外广播带有同步时间的广播报文。这样，在层层广播同步后，所有定位信标时间都同步完成。但是，在这个过程中会存在几个问题。第一，定位信标在等待接收上级定位信标广播时需要一直处于唤醒接收状态，此时功耗是巨大的，按此方法为了实现时间同步功能，将无法实现低功耗运行，必须采用常供电方案才可行。第二，在定位信标层层时间同步的时候，若同层信标多个时，由于同层各个信标只避免了与上层信标的广播时间冲突，并未考虑到同层信标的广播时间冲突，特别当同层信标数量多时，广播时间冲突的可能性将大大提高，导致出现冲突的定位信标功能直接失效。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种低功耗定位信标全局时间同步方法，通过创建树形网络结构来实现所有定位信标的全局同步，时间同步是自上而下，即以根节点的时间为基准，一层层地向下进行同步，很好地控制了同步的稳定性，解决了传统信标时间同步对象不明确，导致系统时间混乱问题。另外，采用按工作时隙唤醒工作的方法，保证了定位信标的低功耗运行和有序广播，在某些情况下，对于不具有执行任务的定位信标，只需要其在同步时间段内接收同步时间报文、并根据报文同步时间后即可继续切换至休眠状态，解决了传统信标需要监听时间同步报文需要一直唤醒保持着监听状态，从而导致功耗极大的问题。为达成上述目的，结合图1，本专利技术提出一种低功耗定位信标全局时间同步方法，所述同步方法包括：S1：统计指定范围内的所有定位信标的信号收发对应关系，根据统计结果将所有定位信标作为网络节点以构建树形网络结构，每层的任意一个网络节点与上一层的其中一个网络节点、下一层的一个或者多个网络节点具有信号收发对应关系；S2：对所述树形网络结构的每个网络节点分配工作时隙，每个工作时隙内只有一个网络节点广播报文，报文中包括时间同步报文；S3：从根节点开始由上至下逐层广播时间同步报文，直至所有定位信标的系统时间同步。进一步的实施例中，所述每层的任意一个网络节点与上一层的其中一个网络节点、下一层的一个或者多个网络节点具有信号收发对应关系是指：第i层的任意一个网络节点具有以下属性，所述i＝1,2,…,n：当i＝1时，第i层只包括一个网络节点，该网络节点与第(i+1)层的一个或者多个网络节点具有信号收发对应关系；当i＝2,..(n-1)时，第i层的任意一个网络节点与第(i-1)层其中一个网络节点和/或第(i+1)层的一个或者多个网络节点具有信号收发对应关系；当i＝n时，第i层的任意一个网络节点与第(i-1)层其中一个网络节点具有信号收发对应关系。进一步的实施例中，步骤S1中，所述构建树形网络结构包括以下步骤：S11：将其中一个定位信标作为网络的根节点，将根节点信号可达范围内的定位信标作为第一层网络节点；S12：分别将第一层网络节点信号可达范围内的未加入树形网络结构的定位信标作为第二层网络节点，每个作为第二层网络节点的定位信标只与其中一个第一层网络节点具有信号收发对应关系；S13：以此类推，重复步骤S12，直到所有定位信标均加入至树形网络结构中。进一步的实施例中，所述工作时隙包括同步时间段，每个所述定位信标在工作时隙的同步时间段内广播时间同步报文。进一步的实施例中，所述同步时间段设置在工作时隙起点处或结尾处。进一步的实施例中，所述信号收发对应关系是指，当所述报文中包括时间同步报文时，任意一个网络节点在自身所属工作时隙的同步时间段内具有唤醒与自身相对应的所有下一层网络节点、并且对其广播时间同步报文的特性。进一步的实施例中，所述同步方法还包括：不具有执行任务的下一层网络节点在接收时间同步报文、以及按照时间同步报文同步自身系统时间后切换至休眠状态。以上本专利技术的技术方案，与现有相比，其显著的有益效果在于，(1)定位信标通过创建网络的形式来实现所有定位信标的全局同步，解决了传统信标时间同步对象不明确，导致系统时间混乱问题。(2)所创建的网络采用树形结构，只有一个根节点，使时间同步自上而下进行，即将根节点的时间作为基准，一层层地向下进行同步，有效控制了同步的稳定性和有序性。(3)采用按时隙唤醒工作的方法，保证了信标的低功耗运行和有序广播，在某些情况下，对于不具有执行任务的定位信标，只需要其在同步时间段内接收同步时间报文、并根据报文同步时间后即可继续切换至休眠状态，解决了传统信标需要监听时间同步报文需要一直唤醒保持着监听状态，从而导致功耗极大的问题。应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的专利技术主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的专利技术主题的一部分。结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本专利技术教导的前述和其他方面、实施例和特征。本专利技术的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本专利技术教导的具体实施方式的实践中得知。附图说明附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本专利技术的各个方面的实施例，其中：图1是本专利技术的低功耗定位信标全局时间同步方法的流程图。图2是本专利技术的树形网络结构的结构示意图。图3是本专利技术的工作时隙的例子示意图。具体实施方式为了更了解本专利技术的
技术实现思路
，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。结合图1，本专利技术提出一种低功耗定位信标全局时间同步方法，所述同步方法包括：S1：统计指定范围内的所有定位信标的信号收发对应关系，根据统计结果将所有定位信标作为网络节点以构建树形网络结构，每层的任意一个网络节点与上一层的其中一个网络节点、下一层的一个或者多个网络节点具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低功耗定位信标全局时间同步方法，其特征在于，所述同步方法包括：/nS1：统计指定范围内的所有定位信标的信号收发对应关系，根据统计结果将所有定位信标作为网络节点以构建树形网络结构，每层的任意一个网络节点与上一层的其中一个网络节点、下一层的一个或者多个网络节点具有信号收发对应关系；/nS2：对所述树形网络结构的每个网络节点分配工作时隙，每个工作时隙内只有一个网络节点广播报文，报文中包括时间同步报文；/nS3：从根节点开始由上至下逐层广播时间同步报文，直至所有定位信标的系统时间同步。/n

【技术特征摘要】
1.一种低功耗定位信标全局时间同步方法，其特征在于，所述同步方法包括：
S1：统计指定范围内的所有定位信标的信号收发对应关系，根据统计结果将所有定位信标作为网络节点以构建树形网络结构，每层的任意一个网络节点与上一层的其中一个网络节点、下一层的一个或者多个网络节点具有信号收发对应关系；
S2：对所述树形网络结构的每个网络节点分配工作时隙，每个工作时隙内只有一个网络节点广播报文，报文中包括时间同步报文；
S3：从根节点开始由上至下逐层广播时间同步报文，直至所有定位信标的系统时间同步。


2.根据权利要求1所述的低功耗定位信标全局时间同步方法，其特征在于，所述每层的任意一个网络节点与上一层的其中一个网络节点、下一层的一个或者多个网络节点具有信号收发对应关系是指：
第i层的任意一个网络节点具有以下属性，所述i＝1,2,…,n：
当i＝1时，第i层只包括一个网络节点，该网络节点与第(i+1)层的一个或者多个网络节点具有信号收发对应关系；
当i＝2,..(n-1)时，第i层的任意一个网络节点与第(i-1)层其中一个网络节点和/或第(i+1)层的一个或者多个网络节点具有信号收发对应关系；
当i＝n时，第i层的任意一个网络节点与第(i-1)层其中一个网络节点具有信号收发对应关系。


3.根据权利要求1或者2所述的低功耗定位信标全局时间同步方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锋，林权威，房宏，
申请(专利权)人：南京沃旭通讯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32