大話UWB定位之分毫不差時間同步

通過之前《【大話uwb定位】之核心命脈：tof與tdoa》的介紹，我們可以知道tdoa需要測量到達時間差。如果說tdoa定位的前提是需要測量到達時間差，那麼測量到達時間差的前提就是時間必須同步。

知己知彼——什麼是時間同步？

tdoa是一種利用到達時間差進行定位的方法。標籤卡對外傳送一次uwb訊號，在uwb定位標籤覆蓋範圍內的所有基站都會收到無線訊號，因標籤距離基站的距離不同，基站收到訊號的時間點是不一樣的。

就像小明對外大聲的吼了一聲「幾點啦？」，分布在周圍的人會在不同時間收到聲音資訊。如果a在13:22:20接收到訊號，b在13:22:21接收到資訊，那麼這1秒鐘就是到達時間差。那麼小明到b的距離就比到a的距離遠：聲波的傳播速度×（13:22:21-13:22:20）=340m/s×1s=340m。

但是如果b來自東京，他習慣使用東京時間進行計時，那麼在接收到訊號時，b看到的時間就是14:22:21（東京時間比北京時間快1個小時）。

如果不對a和b進行時區換算，那麼，資訊的到達時間差就為1個小時零1秒，按剛剛計算公式計算，小明到b就比到a遠了1200多公里，嚇死小編了，小明練就了一身千里傳音的好本領。

很明顯，這樣計算出來的時間差是沒有任何意義的，因為他們使用不同的時間體系進行計時，時間起點不相同，計算出來的到達時間差也是不準確的。

所以為了能精確測量時間，我們需要對計時工具進行時間調整，使它們都處於同一時間體系下，比如說大家都是標準的北京時間，這就是時間同步。

推本溯源——為什麼會時間不同步？

每個uwb定位裝置內部都有晶體**器，它的作用是產生時鐘頻率，uwb定位裝置的uwb訊號的收發，都是在該時鐘的節拍下進行的，測量收發時間也是以該時鐘為基礎。這也就是說每個硬體裝置都有自己的內部時鐘，基站各自按照自己的時間體系執行，這就導致各個基站存在初始時間差。

並且，還存在著乙個時鐘漂移現象，這就使得多個時鐘即使在同乙個標準時間啟動，它們也不可能長期保持同步。就像是我們每個人的手錶，走一段時間後就會不准了，主要原因是我們時鐘的精度，也就是我們手錶所走的1s，並不是標準的1s，而是接近1s，長時間不對錶的話，我們的時間體系就會發生偏移。

除此之外，影響時鐘漂移的因素還有很多，如：生產工藝、溫度變化、環境變化、老化程度等。綜上所述，時間不同步問題是無法避免的。

釜底抽薪——如何解決時間不同步？

從《【大話uwb定位】之uwb應運而生》篇中，我們知道uwb定位系統對時間測量的要求極高，時間測量不準確會嚴重影響定位精度，1ns的時間差就會造成30cm的位置誤差。因此，時間不同步問題，必須要得以解決，目前，有兩種最常用的解決方式，有線同步和無線同步。

1、有線同步

有線同步就相當於所有的uwb定位基站都用同乙個表，也就是同步控制器。同步控制器通過有線通訊的方式，將時間資訊傳輸到每個基站，使每個基站處於同一時間體系，實現時間同步。

這種同步方式的優勢在於時間測量精度高，各個uwb定位基站之間時間可保持高度同步，並且技術難度低，容易實現。存在的問題在於部署成本較高，因為每個基站都需要通過有線的方式連線到同步控制器，線路規劃變得很複雜，部署uwb定位系統時會大量佈線。但同步精度會相對來說高一些。

2、無線同步

無線同步就是各個uwb定位基站通過不斷與其他基站交換本隊時鐘資訊，最終達到並且保持全域性時間協調一致。也就是說uwb定位基站之間每隔一段時間進行訊號互動，告訴其他基站自己現在處於什麼時間，然後各自調整自身時間與其他基站保持一致。

無線同步方法依賴於uwb的測量時間精度，時間精度越高，兩個基站之間的時間誤差越小，那麼它們的時間同步程度越高。無線同步方式的優勢在於基站與基站之間不需要有線連線，因此uwb定位系統的部署難度較低，成本也低。

一馬當先——ehigh恒高使用哪種同步方法？

綜合比較兩種同步方法，各有優劣。ehigh恒高uwb定位系統採用的是無線同步方法，也是業內第一家擁有uwb無線同步技術的廠家。當前，ehigh恒高的時間測量精度已經達到ps級，基站與基站之間時間可達到高度同步，實現10cm精確定位。

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