一種近場電磁測距裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種近場電磁測距裝置，近場電磁測距裝置，包括依次連接的信號(hào)接收模塊、信號(hào)處理模塊和距離檢測模塊；信號(hào)接收模塊用于接收外部電磁信號(hào)并輸出所述電磁信號(hào)的磁場分量和電場分量；信號(hào)處理模塊用于接收信號(hào)接收模塊輸出的所述磁場分量和電場分量，對(duì)所述磁場分量和電場分量進(jìn)行預(yù)設(shè)處理后分別輸出至距離檢測模塊，所述預(yù)設(shè)處理包括對(duì)所述磁場分量和/或電場分量進(jìn)行校準(zhǔn)；距離檢測模塊用于根據(jù)信號(hào)處理模塊對(duì)所述磁場分量和電場分量進(jìn)行預(yù)設(shè)處理后的輸出信號(hào)確定與所述電磁信號(hào)發(fā)送方之間的距離塊。本實(shí)用新型通過以上技術(shù)方案，解決現(xiàn)有技術(shù)中測距方式不夠完善的技術(shù)問題。
【專利說明】一種近場電磁測距裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及電子設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種近場電磁測距裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)定位技術(shù)的需求越來越多，實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)(RTLS)也在快速發(fā)展，RTLS是一種基于信號(hào)的無線電定位手段，可以采用主動(dòng)式，或者被動(dòng)感應(yīng)式。主動(dòng)式分為AOA (到達(dá)角度定位)以及TDOA (到達(dá)時(shí)間差定位)、TOA (到達(dá)時(shí)間)、TW-TOF(雙向飛行時(shí)間)等。如目前主流的UWB技術(shù)采用的信號(hào)頻段較高，其自身的波段限制了信號(hào)在復(fù)雜環(huán)境下的傳輸，遇到障礙物或阻擋時(shí)表現(xiàn)出較強(qiáng)的反射性，而衍射性較差，因此NLOS(Non-Line of Sight,非視距)條件下，UWB的定位精度會(huì)明顯受限。被動(dòng)感應(yīng)式基于信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行測距定位，這種方式容易受到水、金屬等障礙物的影響，從而出現(xiàn)偏差，精度較低。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型提供一種近場電磁測距裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中測距方式不夠完善的技術(shù)問題。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0005]一種近場電磁測距裝置，包括依次連接的信號(hào)接收模塊、信號(hào)處理模塊和距離檢測模塊；信號(hào)接收模塊用于接收外部電磁信號(hào)并輸出所述電磁信號(hào)的磁場分量和電場分量；信號(hào)處理模塊用于接收信號(hào)接收模塊輸出的所述磁場分量和電場分量，對(duì)所述磁場分量和電場分量進(jìn)行預(yù)設(shè)處 理后分別輸出至距離檢測模塊，所述預(yù)設(shè)處理包括對(duì)所述磁場分量和/或電場分量進(jìn)行校準(zhǔn)；距離檢測模塊用于根據(jù)信號(hào)處理模塊對(duì)所述磁場分量和電場分量進(jìn)行預(yù)設(shè)處理后的輸出信號(hào)確定與所述電磁信號(hào)發(fā)送方之間的距離。
[0006]進(jìn)一步地，所述信號(hào)接收模塊包括第一天線和第二天線；第一天線用于接收外部電磁信號(hào)，響應(yīng)于所述電磁信號(hào)的磁場分量并將所述磁場分量輸出至信號(hào)處理模塊；第二天線用于接收外部電磁信號(hào)，響應(yīng)于所述電磁信號(hào)的電場分量并將所述電場分量輸出至信號(hào)處理模塊；
[0007]或者，所述信號(hào)接收模塊包括第三天線和信號(hào)分離模塊，第三天線用于接收外部電磁信號(hào)并輸出至信號(hào)分離模塊；信號(hào)分離模塊用于從所述電磁信號(hào)中分離出磁場分量和電場分量，并輸出至信號(hào)處理模塊。
[0008]進(jìn)一步地，信號(hào)處理模塊包括用于接收信號(hào)接收模塊輸出的磁場分量并進(jìn)行預(yù)設(shè)處理后輸出至距離檢測模塊的第一支路，和用于接收信號(hào)接收模塊輸出的電場分量并進(jìn)行預(yù)設(shè)處理后輸出至距離檢測模塊的第二支路；所述第一支路和/或第二支路包括校準(zhǔn)模塊，用于對(duì)所在支路上對(duì)應(yīng)的分量信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0009]進(jìn)一步地，第一支路、第二支路分別還包括:第一濾波模塊、第一放大模塊和自動(dòng)增益控制模塊；第一濾波模塊用于對(duì)所在支路上對(duì)應(yīng)的分量信號(hào)進(jìn)行濾波；第一放大模塊用于對(duì)所在支路上經(jīng)過第一濾波模塊濾波后的信號(hào)進(jìn)行放大；自動(dòng)增益控制模塊用于對(duì)所在支路上經(jīng)過第一放大模塊放大后的信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)增益控制；校準(zhǔn)模塊用于對(duì)所在支路上自動(dòng)增益控制模塊輸出的信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)后輸出至距離檢測模塊。
[0010]進(jìn)一步地，第一支路、第二支路分別還包括:依次連接在第一放大模塊和自動(dòng)增益控制模塊之間的混頻模塊、第二濾波模塊、第二放大模塊和第三濾波模塊；混頻模塊用于將所在支路上經(jīng)過第一放大模塊放大后的信號(hào)和預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)頻率信號(hào)進(jìn)行混頻，并輸出混頻信號(hào)至第二濾波模塊；第二濾波模塊用于對(duì)所在支路上混頻模塊輸出的混頻信號(hào)進(jìn)行濾波；第二放大模塊用于對(duì)所在支路上經(jīng)過第二濾波模塊濾波后的信號(hào)進(jìn)行放大；第三濾波模塊用于對(duì)所在支路上經(jīng)過第二放大模塊放大后的信號(hào)進(jìn)行濾波，再輸出至自動(dòng)增益控制模塊。
[0011]進(jìn)一步地，混頻模塊輸出的混頻信號(hào)為中頻信號(hào)。
[0012]進(jìn)一步地，所述近場電磁測距裝置還包括:振蕩器，用于分別向第一支路和第二支路的混頻模塊輸出基準(zhǔn)頻率信號(hào)。
[0013]進(jìn)一步地，所述近場電磁測距裝置還包括:與信號(hào)接收模塊或信號(hào)處理模塊連接的信號(hào)質(zhì)量檢測模塊，用于分別檢測所述電磁信號(hào)的磁場分量和電場分量的信號(hào)質(zhì)量。
[0014]進(jìn)一步地，所述近場電磁測距裝置還包括判斷模塊和記錄模塊，判斷模塊與信號(hào)質(zhì)量檢測模塊連接，且用于判斷所述電磁信號(hào)的磁場分量和電場分量的信號(hào)質(zhì)量是否滿足預(yù)設(shè)要求；記錄模塊用于在所述電磁信號(hào)的磁場分量和電場分量的信號(hào)質(zhì)量均滿足預(yù)設(shè)要求時(shí)，記錄所述電磁信號(hào)的信道信息。
[0015]進(jìn)一步地，所述近場電磁測距裝置還包括配置模塊和/或發(fā)送模塊；配置模塊用于利用記錄模塊記錄的信道信息配置所述近場電磁測距裝置的電磁信號(hào)接收和/或發(fā)送信道；發(fā)送模塊用于將記錄模塊記錄的信道信息傳輸至外部裝置，用于配置所述外部裝置的電磁信號(hào)接收和/或發(fā)送信道。
[0016]進(jìn)一步地，距離檢測模塊包括比較模塊和距離檢測器，比較模塊用于比較經(jīng)信號(hào)處理模塊處理后的磁場分量和電場分量并輸出差異特征；距離檢測器用于接收所述差異特征并利用所述差異特征信息確定與所述電磁信號(hào)發(fā)送方之間的距離；
[0017]和/或，所述第一支路和第二支路分別還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將所在支路上經(jīng)過預(yù)設(shè)處理后的分量信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后輸出至距離檢測模塊；且距離檢測模塊包括數(shù)字信號(hào)處理器，用于根據(jù)所述第一支路和第二支路分別輸出的數(shù)字信號(hào)確定與所述電磁信號(hào)發(fā)送方之間的距離。
[0018]本實(shí)用新型提供的近場電磁測距裝置，利用接收的電磁信號(hào)的磁場分量和電場分量確定與該電磁信號(hào)發(fā)送方之間的距離，實(shí)現(xiàn)定位。相比現(xiàn)有技術(shù)中UWB、基于信號(hào)強(qiáng)度的定位方式，近場電磁測距穿透力和抗干擾的性能更強(qiáng)。尤其是在非視距條件下可以穿透阻擋物進(jìn)行測距。為了提高測距精度，本實(shí)用新型提供的近場電磁測距裝置還對(duì)用于測距的磁場分量和/或電場分量進(jìn)行校準(zhǔn)，利用校準(zhǔn)后的信號(hào)進(jìn)行測距，消除信號(hào)接收、處理過程中引入的誤差。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的近場電磁測距裝置的示意圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供的近場電磁測距裝置的示意圖；[0021]圖3為本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供的近場電磁測距裝置的示意圖；
[0022]圖3為本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供的近場電磁測距裝置的示意圖；
[0023]圖4為本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供的近場電磁測距裝置的示意圖；
[0024]圖5為本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供的近場電磁測距裝置的示意圖；
[0025]圖6為本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供的近場電磁測距裝置的示意圖；
[0026]圖7為本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供的近場電磁測距裝置的示意圖；
[0027]圖8為本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供的近場電磁測距裝置的示意圖；
[0028]圖9為本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供的近場電磁測距裝置的示意圖；
[0029]圖10為本實(shí)用新型另一實(shí)施例提供的近場電磁測距裝置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面通過【具體實(shí)施方式】結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0031]圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的近場電磁測距裝置的示意圖，請(qǐng)參考圖1，近場電磁測距裝置I包括依次連接的信號(hào)接收模塊11、信號(hào)處理模塊12和距離檢測模塊13 ;其中，信號(hào)接收模塊11用于接收外部電磁信號(hào)并輸出所述電磁信號(hào)的磁場分量和電場分量；信號(hào)處理模塊12用于接收信號(hào)接收模塊11輸出的所述磁場分量和電場分量，對(duì)所述磁場分量和電場分量進(jìn)行預(yù)設(shè)處理后分別輸出至距離檢測模塊13，該預(yù)設(shè)處理包括對(duì)所述磁場分量和/或電場分量進(jìn)行校準(zhǔn)；距離檢測模塊13用于根據(jù)信號(hào)處理模塊12對(duì)所述磁場分量和電場分量進(jìn)行預(yù)設(shè)處理后的輸出信號(hào)確定與所述電磁信號(hào)發(fā)送方之間的距離。信號(hào)處理模塊12輸出給距離檢測模塊13的可以是與磁場分量、電場分量成比例或有相關(guān)性的模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)，例如輸出代表磁場分量、電場分量特征的電壓信號(hào)、電流信號(hào)、阻抗信號(hào)、數(shù)字信號(hào)等給距離檢測模塊13。
[0032]在一些實(shí)施例中，信號(hào)接收模塊11包括第一天線和第二天線；第一天線用于接收外部電磁信號(hào)，響應(yīng)于所述電磁信號(hào)的磁場分量并將所述磁場分量輸出至信號(hào)處理模塊12;第二天線用于接收外部電磁信號(hào)，響應(yīng)于所述電磁信號(hào)的電場分量并將所述電場分量輸出至信號(hào)處理模塊12。第一天線可以是環(huán)形天線或其它可接收磁分量的傳感器；第二天線可以是單極子、偶極子天線或其它可接收電信號(hào)的傳感器。
[0033]在另一些實(shí)施例中，信號(hào)接收模塊11包括第三天線和信號(hào)分離模塊，第三天線用于接收外部電磁信號(hào)并輸出至信號(hào)分離模塊；信號(hào)分離模塊用于從所述電磁信號(hào)中分離出磁場分量和電場分量，并輸出至信號(hào)處理模塊12。該實(shí)施例中，第三天線不區(qū)分磁場分量和電場分量，而是有信號(hào)分離模塊來區(qū)分。
[0034]信號(hào)接收模塊11接收的電磁信號(hào)的頻率范圍優(yōu)選的為500KHZ至50MHz。
[0035]在一些實(shí)施例中，信號(hào)處理模塊12包括用于接收信號(hào)接收模塊11輸出的磁場分量并進(jìn)行預(yù)設(shè)處理后輸出至距離檢測模塊13的第一支路，和用于接收信號(hào)接收模塊11輸出的電場分量并進(jìn)行預(yù)設(shè)處理后輸出至距離檢測模塊13的第二支路；所述第一支路和/或第二支路包括校準(zhǔn)模塊，用于對(duì)所在支路上對(duì)應(yīng)的分量信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)。圖2為其中一實(shí)施例，該實(shí)施例中，信號(hào)接收模塊11包括第一天線111和第二天線112 ;信號(hào)處理模塊12包括第一支路和第二支路，第一支路包括第一校準(zhǔn)模塊，第二支路包括第二校準(zhǔn)模塊；第一天線111用于接收外部頻率為500KHz至50MHz的電磁信號(hào)，響應(yīng)于所述電磁信號(hào)的磁場分量并將所述磁場分量輸出至信號(hào)處理模塊12 ;第二天線112用于接收外部同一電磁信號(hào)，響應(yīng)于所述電磁信號(hào)的電場分量并將所述電場分量輸出至信號(hào)處理模塊12 ;第一校準(zhǔn)模塊，用于對(duì)第一支路上的磁場分量進(jìn)行校準(zhǔn)；第二校準(zhǔn)模塊用于對(duì)第二支路上的電場分量進(jìn)行校準(zhǔn)，第一支路、第二支路上經(jīng)過校準(zhǔn)的信號(hào)輸出至距離檢測模塊13。
[0036]校準(zhǔn)模塊的使用可以進(jìn)一步提高測距的準(zhǔn)確性，主要用于對(duì)電磁信號(hào)的接收、處理過程中引入的誤差進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)程度可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行配置。校準(zhǔn)模塊主要用于對(duì)信號(hào)的相位進(jìn)行校準(zhǔn)，當(dāng)然也可以用于對(duì)信號(hào)的幅度或其他特征進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)模塊包括但不局限于校準(zhǔn)器，優(yōu)選的，校準(zhǔn)模塊為一移相器，可以通過設(shè)置不同的值用以校準(zhǔn)磁場分量、電場分量的寄生相移，校準(zhǔn)值可以由微處理器進(jìn)行配置。
[0037]在另一些實(shí)施例中，第一支路、第二支路分別還包括:第一濾波模塊、第一放大模塊和自動(dòng)增益控制模塊；圖3為其中一實(shí)施例，其中，第一支路依次包括第一濾波模塊、第一放大模塊、自動(dòng)增益控制模塊和第一校準(zhǔn)模塊，該支路上的第一濾波模塊用于對(duì)信號(hào)接收模塊輸出的磁場分量進(jìn)行濾波后輸出至該支路上的第一放大模塊，該支路上的第一放大模塊用于對(duì)該濾波后的信號(hào)進(jìn)行放大后輸出至該支路上的自動(dòng)增益控制模塊；該支路上的自動(dòng)增益控制模塊用于對(duì)放大后的信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)增益控制(automatic gain control,AGC)后輸出至第一校準(zhǔn)模塊；第一校準(zhǔn)模塊用于對(duì)該自動(dòng)增益控制模塊輸出的信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)后輸出至距離檢測模塊13。第二支路依次包括第一濾波模塊、第一放大模塊、自動(dòng)增益控制模塊和第二校準(zhǔn)模塊，該支路上的第一濾波模塊用于對(duì)信號(hào)接收模塊輸出的電場分量信號(hào)進(jìn)行濾波后輸出至該支路上的第一放大模塊，該支路上的第一放大模塊用于對(duì)該濾波后的信號(hào)進(jìn)行放大后輸出至該支路上的自動(dòng)增益控制模塊；該支路上的自動(dòng)增益控制模塊用于對(duì)放大后的信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)增益控制后輸出至第二校準(zhǔn)模塊；第二校準(zhǔn)模塊用于對(duì)該自動(dòng)增益控制模塊輸出的信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)后輸出至距離檢測模塊13。在另一實(shí)施例中，自動(dòng)增益控制模塊可省去。
[0038]第一濾波模塊具有選頻特性，可以容許選定的頻段信號(hào)通過，抑制非選定頻段信號(hào)?？梢允菐V波器或低通濾波器，也可以包含陷波器。第一放大模塊具有低的噪聲系數(shù)和較高的增益，有利于提高整個(gè)系統(tǒng)的接收靈敏度。第一放大模塊可以是放大器，例如低噪聲放大器。自動(dòng)增益控制模塊具有自動(dòng)可控制的增益，保持輸出的信號(hào)在穩(wěn)定的幅值，提高整個(gè)接收鏈路的動(dòng)態(tài)范圍。自動(dòng)增益控制模塊可以是AGC環(huán)。
[0039]在另一些實(shí)施例中，第一支路、第二支路分別還包括:依次連接在第一放大模塊和自動(dòng)增益控制模塊之間的混頻模塊、第二濾波模塊、第二放大模塊和第三濾波模塊。圖4為其中一實(shí)施例，相比圖3所不同的在于，其中，第一支路依次包括第一濾波模塊、第一放大模塊、混頻模塊、第二濾波模塊、第二放大模塊、第三濾波模塊、自動(dòng)增益控制模塊和第一校準(zhǔn)模塊，該支路上的第一濾波模塊用于對(duì)信號(hào)接收模塊輸出的磁場分量進(jìn)行濾波后輸出至該支路上的第一放大模塊，該支路上的第一放大模塊用于對(duì)該濾波后的信號(hào)進(jìn)行放大后輸出至該支路上的混頻模塊；該支路上的混頻模塊用于將該放大后的信號(hào)和預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)頻率信號(hào)進(jìn)行混頻，并輸出混頻信號(hào)至該支路上的第二濾波模塊；該支路上的第二濾波模塊用于對(duì)該混頻信號(hào)進(jìn)行濾波后輸出至該支路上的第二放大模塊；該支路上的第二放大模塊用于對(duì)該濾波后的信號(hào)進(jìn)行放大后輸出至該支路上的第三濾波模塊；該支路上的第三濾波模塊用于對(duì)該放大后的信號(hào)進(jìn)行濾波后輸出至該支路上的自動(dòng)增益控制模塊；該支路上的自動(dòng)增益控制模塊用于對(duì)該濾波后的信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)增益控制后輸出至第一校準(zhǔn)模塊；第一校準(zhǔn)模塊用于對(duì)該自動(dòng)增益控制模塊輸出的信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)后輸出至距離檢測模塊13。第二支路依次包括第一濾波模塊、第一放大模塊、混頻模塊、第二濾波模塊、第二放大模塊、第三濾波模塊、自動(dòng)增益控制模塊和第二校準(zhǔn)模塊，該支路上的第一濾波模塊用于對(duì)信號(hào)接收模塊輸出的電場分量進(jìn)行濾波后輸出至該支路上的第一放大模塊，該支路上的第一放大模塊用于對(duì)該濾波后的信號(hào)進(jìn)行放大后輸出至該支路上的混頻模塊；該支路上的混頻模塊用于將該放大后的信號(hào)和預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)頻率信號(hào)進(jìn)行混頻，并輸出混頻信號(hào)至該支路上的第二濾波模塊；該支路上的第二濾波模塊用于對(duì)該混頻信號(hào)進(jìn)行濾波后輸出至該支路上的第二放大模塊；該支路上的第二放大模塊用于對(duì)該濾波后的信號(hào)進(jìn)行放大后輸出至該支路上的第三濾波模塊；該支路上的第三濾波模塊用于對(duì)該放大后的信號(hào)進(jìn)行濾波后輸出至該支路上的自動(dòng)增益控制模塊；該支路上的自動(dòng)增益控制模塊用于對(duì)該濾波后的信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)增益控制后輸出至第二校準(zhǔn)模塊；第二校準(zhǔn)模塊用于對(duì)該自動(dòng)增益控制模塊輸出的信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)后輸出至距離檢測模塊13。
[0040]混頻模塊可以是混頻器，優(yōu)選的，混頻模塊輸出的混頻信號(hào)為中頻信號(hào)。第二濾波模塊具有選頻特性，只接收混頻后的中頻信號(hào)，抑制其它非通帶內(nèi)的信號(hào)。第三濾波模塊具有選頻特性，只接收第二放大模塊放大后的中頻信號(hào)，抑制其它非通帶內(nèi)的信號(hào)。第二濾波模塊、第三濾波模塊可以是濾波器，可選擇晶體濾波器，其特征為極窄的帶寬，更優(yōu)選地通帶內(nèi)具有不變的群延遲。第三濾波模塊輸出的中頻信號(hào)作為自動(dòng)增益控制模塊的輸入。本實(shí)施例通過混頻模塊、第二濾波模塊、第二放大模塊和第三濾波模塊將信號(hào)接收模塊接收的電磁信號(hào)調(diào)整成中頻，基于中頻信號(hào)進(jìn)行相位比較。實(shí)際應(yīng)用中，也可以省去混頻模塊、第二濾波模塊、第二放大模塊和第三濾波模塊，這樣的話近場電磁測距裝置直接在工作頻點(diǎn)對(duì)兩路信號(hào)進(jìn)行相位比較。
[0041]在另一些實(shí)施例中，近場電磁測距裝置I還包括:振蕩器，用于分別向第一支路和第二支路的混頻模塊輸出基準(zhǔn)頻率信號(hào)。如圖5所示。振蕩器可以是基于鎖相環(huán)(PLL)的頻率發(fā)生器，直接數(shù)字合成器(DDS)，可根據(jù)應(yīng)用需要選取優(yōu)選頻段，可以調(diào)整不同頻點(diǎn)。振蕩器的頻率可以由微處理器進(jìn)行配置，也可以通過預(yù)先設(shè)置好的頻率順序進(jìn)行自動(dòng)切換。振蕩器也可以是固定輸出頻率的晶振，可以用于某些固定頻點(diǎn)的定位系統(tǒng)。
[0042]在另一些實(shí)施例中，近場電磁測距裝置I還包括:與信號(hào)接收模塊11或信號(hào)處理模塊12連接的信號(hào)質(zhì)量檢測模塊，用于分別檢測電磁信號(hào)的磁場分量和電場分量的信號(hào)質(zhì)量。在一些實(shí)施例中，信號(hào)質(zhì)量檢測模塊包括信號(hào)強(qiáng)度檢測模塊，和/或信號(hào)質(zhì)量檢測模塊包括數(shù)據(jù)解析模塊和誤碼率計(jì)算模塊，其中，信號(hào)強(qiáng)度檢測模塊用于分別檢測電磁信號(hào)的磁場分量和電場分量的信號(hào)強(qiáng)度；數(shù)據(jù)解析模塊用于分別從磁場分量和電場分量中解析出數(shù)據(jù)，誤碼率計(jì)算模塊用于計(jì)算數(shù)據(jù)解析模塊解析出的數(shù)據(jù)的誤碼率。如圖6所示，信號(hào)質(zhì)量檢測模塊包括兩個(gè)信號(hào)強(qiáng)度檢測模塊，這兩個(gè)信號(hào)強(qiáng)度檢測模塊分別與第一支路和第二支路中的自動(dòng)增益控制模塊連接，對(duì)自動(dòng)增益控制模塊輸出的信號(hào)的強(qiáng)度進(jìn)行檢測。在其他實(shí)施例中，信號(hào)強(qiáng)度檢測模塊可以直接與信號(hào)接收模塊11，或第一支路、第二支路中的其他組成部分連接。信號(hào)質(zhì)量檢測模塊的輸出可以是模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)。
[0043]在另一些實(shí)施例中，近場電磁測距裝置I還包括:判斷模塊和記錄模塊，判斷模塊與信號(hào)質(zhì)量檢測模塊連接，且用于判斷所述電磁信號(hào)的磁場分量和電場分量的信號(hào)質(zhì)量是否滿足預(yù)設(shè)要求；記錄模塊用于在所述電磁信號(hào)的磁場分量和電場分量的信號(hào)質(zhì)量均滿足預(yù)設(shè)要求時(shí)，記錄所述電磁信號(hào)的信道信息，所述電磁信號(hào)的磁場分量和電場分量的信號(hào)質(zhì)量均滿足預(yù)設(shè)要求，則說明該電磁信號(hào)的傳輸信道干擾小，可以使用。
[0044]在另一些實(shí)施例中，近場電磁測距裝置I還包括:配置模塊和/或發(fā)送模塊；配置模塊用于利用記錄模塊記錄的信道信息配置所述近場電磁測距裝置I的電磁信號(hào)接收和/或發(fā)送信道，后續(xù)近場電磁測距裝置I可利用這些信道來發(fā)送和/或接收電磁信號(hào)；發(fā)送模塊用于將記錄模塊記錄的信道信息通過有線或無線的方式傳輸至外部裝置，用于配置所述外部裝置的電磁信號(hào)接收和/或發(fā)送信道，后續(xù)外部裝置可利用這些信道來發(fā)送和/或接收電磁信號(hào)。
[0045]在一些實(shí)施例中，判斷模塊、記錄模塊和/或配置模塊可集成在同一微處理器中，如圖7，圖7中微處理器與信號(hào)接收模塊11和信號(hào)處理模塊12的連接沒有示出。在另一些實(shí)施例中，信號(hào)質(zhì)量檢測模塊也可以集成在微處理器中。微處理器還可以管理整個(gè)近場電磁測距裝置的邏輯控制、數(shù)據(jù)輸入輸出、頻率參數(shù)的配置等。
[0046]在一些實(shí)施例中，距離檢測模塊13包括比較模塊和距離檢測器，比較模塊用于比較經(jīng)信號(hào)處理模塊12處理后的磁場分量和電場分量并輸出差異特征；距離檢測器用于接收所述差異特征并利用所述差異特征信息確定與所述電磁信號(hào)發(fā)送方之間的距離。該實(shí)施例適用于信號(hào)處理模塊12的輸出信號(hào)是模擬信號(hào)的場景。比較模塊輸出的差異特征可以是與相位差成比例或具有相關(guān)性的模擬電壓或數(shù)字信號(hào)。當(dāng)然還可以包括其他輔助的差異特征，例如幅度差等。距離檢測器可以將比較模塊輸出的差異特征轉(zhuǎn)換為距離，距離檢測器可以輸出音頻、視頻、光信號(hào)等用于指示給用戶。上述發(fā)送模塊還可以用于通過有線或無線的方式將距離信息傳輸給更遠(yuǎn)端的設(shè)備。如圖8所示，比較模塊為相位比較器，分別接入第一支路和第二支路輸出的信號(hào)，進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果輸出至距離檢測器。
[0047]在另一些實(shí)施例中，上述第一支路和第二支路分別還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將所在支路上經(jīng)過預(yù)設(shè)處理后的分量信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后輸出至距離檢測模塊13 ;且距離檢測模塊13包括數(shù)字信號(hào)處理器(DigitalSignalProCesSor，DSP)，用于根據(jù)所述第一支路和第二支路分別輸出的數(shù)字信號(hào)確定與所述電磁信號(hào)發(fā)送方之間的距離。如圖9所示，為一實(shí)施例，相比圖3所不同的是，第一支路和第二支路上分別增加了模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，第一支路依次包括第一濾波模塊、第一放大模塊、自動(dòng)增益控制模塊、第一校準(zhǔn)模塊和第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，該支路上的第一濾波模塊用于對(duì)信號(hào)接收模塊輸出的磁場分量進(jìn)行濾波后輸出至該支路上的第一放大模塊，該支路上的第一放大模塊用于對(duì)該濾波后的信號(hào)進(jìn)行放大后輸出至該支路上的自動(dòng)增益控制模塊；該支路上的自動(dòng)增益控制模塊用于對(duì)放大后的信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)增益控制后輸出至第一校準(zhǔn)模塊；第一校準(zhǔn)模塊用于對(duì)該自動(dòng)增益控制模塊輸出的信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)后輸出至第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將校準(zhǔn)后的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后輸出至距離檢測模塊13。第二支路依次包括第一濾波模塊、第一放大模塊、自動(dòng)增益控制模塊、第二校準(zhǔn)模塊和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，該支路上的第一濾波模塊用于對(duì)信號(hào)接收模塊輸出的電場分量信號(hào)進(jìn)行濾波后輸出至該支路上的第一放大模塊，該支路上的第一放大模塊用于對(duì)該濾波后的信號(hào)進(jìn)行放大后輸出至該支路上的自動(dòng)增益控制模塊；該支路上的自動(dòng)增益控制模塊用于對(duì)放大后的信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)增益控制后輸出至第二校準(zhǔn)模塊；第二校準(zhǔn)模塊用于對(duì)該自動(dòng)增益控制模塊輸出的信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)后輸出至第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將校準(zhǔn)后的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后輸出至距離檢測模塊13。在另一實(shí)施例中，自動(dòng)增益控制模塊可省去，如圖10所示。
[0048]模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊可以是模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。數(shù)字信號(hào)處理器主要用于對(duì)輸入的兩路數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波，相位比較，根據(jù)相位差輸出對(duì)應(yīng)的距離信息。
[0049]本實(shí)用新型利用接收的電磁信號(hào)的磁場分量和電場分量確定與該電磁信號(hào)發(fā)送方之間的距離，實(shí)現(xiàn)定位，穿透力和抗干擾的性能更強(qiáng)。尤其是在非視距條件下可以穿透阻擋物進(jìn)行測距。為了提高測距精度，本實(shí)用新型提供的近場電磁測距裝置還對(duì)用于測距的磁場分量和/或電場分量進(jìn)行校準(zhǔn)，利用校準(zhǔn)后的信號(hào)進(jìn)行測距，消除信號(hào)接收、處理過程中引入的誤差。本實(shí)用新型還提供了多種不同的電路結(jié)構(gòu)，滿足多種應(yīng)用場合，其中數(shù)字信號(hào)處理器的使用拓展性更強(qiáng)。
[0050]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種近場電磁測距裝置，其特征在于，包括依次連接的信號(hào)接收模塊、信號(hào)處理模塊和距離檢測模塊；信號(hào)接收模塊用于接收外部電磁信號(hào)并輸出所述電磁信號(hào)的磁場分量和電場分量；信號(hào)處理模塊用于接收信號(hào)接收模塊輸出的所述磁場分量和電場分量，對(duì)所述磁場分量和電場分量進(jìn)行預(yù)設(shè)處理后分別輸出至距離檢測模塊，所述預(yù)設(shè)處理包括對(duì)所述磁場分量和/或電場分量進(jìn)行校準(zhǔn)；距離檢測模塊用于根據(jù)信號(hào)處理模塊對(duì)所述磁場分量和電場分量進(jìn)行預(yù)設(shè)處理后的輸出信號(hào)確定與所述電磁信號(hào)發(fā)送方之間的距離。
2.如權(quán)利要求1所述的近場電磁測距裝置，其特征在于，所述信號(hào)接收模塊包括第一天線和第二天線；第一天線用于接收外部電磁信號(hào)，響應(yīng)于所述電磁信號(hào)的磁場分量并將所述磁場分量輸出至信號(hào)處理模塊；第二天線用于接收外部電磁信號(hào)，響應(yīng)于所述電磁信號(hào)的電場分量并將所述電場分量輸出至信號(hào)處理模塊； 或者，所述信號(hào)接收模塊包括第三天線和信號(hào)分離模塊，第三天線用于接收外部電磁信號(hào)并輸出至信號(hào)分離模塊；信號(hào)分離模塊用于從所述電磁信號(hào)中分離出磁場分量和電場分量，并輸出至信號(hào)處理模塊。
3.如權(quán)利要求1所述的近場電磁測距裝置，其特征在于，信號(hào)處理模塊包括用于接收信號(hào)接收模塊輸出的磁場分量并進(jìn)行預(yù)設(shè)處理后輸出至距離檢測模塊的第一支路，和用于接收信號(hào)接收模塊輸出的電場分量并進(jìn)行預(yù)設(shè)處理后輸出至距離檢測模塊的第二支路；所述第一支路和/或第二支路包括校準(zhǔn)模塊，用于對(duì)所在支路上對(duì)應(yīng)的分量信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)。
4.如權(quán)利要求3所述的近場電磁測距裝置，其特征在于，第一支路、第二支路分別還包括:第一濾波模塊、第一放大模塊和自動(dòng)增益控制模塊；第一濾波模塊用于對(duì)所在支路上對(duì)應(yīng)的分量信號(hào)進(jìn)行濾波；第一放大模塊用于對(duì)所在支路上經(jīng)過第一濾波模塊濾波后的信號(hào)進(jìn)行放大；自動(dòng)增益 控制模塊用于對(duì)所在支路上經(jīng)過第一放大模塊放大后的信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)增益控制；校準(zhǔn)模塊用于對(duì)所在支路上自動(dòng)增益控制模塊輸出的信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)后輸出至距離檢測模塊。
5.如權(quán)利要求4所述的近場電磁測距裝置，其特征在于，第一支路、第二支路分別還包括:依次連接在第一放大模塊和自動(dòng)增益控制模塊之間的混頻模塊、第二濾波模塊、第二放大模塊和第三濾波模塊；混頻模塊用于將所在支路上經(jīng)過第一放大模塊放大后的信號(hào)和預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)頻率信號(hào)進(jìn)行混頻，并輸出混頻信號(hào)至第二濾波模塊；第二濾波模塊用于對(duì)所在支路上混頻模塊輸出的混頻信號(hào)進(jìn)行濾波；第二放大模塊用于對(duì)所在支路上經(jīng)過第二濾波模塊濾波后的信號(hào)進(jìn)行放大；第三濾波模塊用于對(duì)所在支路上經(jīng)過第二放大模塊放大后的信號(hào)進(jìn)行濾波，再輸出至自動(dòng)增益控制模塊。
6.如權(quán)利要求5所述的近場電磁測距裝置，其特征在于，混頻模塊輸出的混頻信號(hào)為中頻信號(hào)。
7.如權(quán)利要求5所述的近場電磁測距裝置，其特征在于，所述近場電磁測距裝置還包括:振蕩器，用于分別向第一支路和第二支路的混頻模塊輸出基準(zhǔn)頻率信號(hào)。
8.如權(quán)利要求1所述的近場電磁測距裝置，其特征在于，所述近場電磁測距裝置還包括:與信號(hào)接收模塊或信號(hào)處理模塊連接的信號(hào)質(zhì)量檢測模塊，用于分別檢測所述電磁信號(hào)的磁場分量和電場分量的信號(hào)質(zhì)量。
9.如權(quán)利要求8所述的近場電磁測距裝置，其特征在于，所述近場電磁測距裝置還包括判斷模塊和記錄模塊，判斷模塊與信號(hào)質(zhì)量檢測模塊連接，且用于判斷所述電磁信號(hào)的磁場分量和電場分量的信號(hào)質(zhì)量是否滿足預(yù)設(shè)要求；記錄模塊用于在所述電磁信號(hào)的磁場分量和電場分量的信號(hào)質(zhì)量均滿足預(yù)設(shè)要求時(shí)，記錄所述電磁信號(hào)的信道信息。
10.如權(quán)利要求9所述的近場電磁測距裝置，其特征在于，所述近場電磁測距裝置還包括配置模塊和/或發(fā)送模塊；配置模塊用于利用記錄模塊記錄的信道信息配置所述近場電磁測距裝置的電磁信號(hào)接收和/或發(fā)送信道；發(fā)送模塊用于將記錄模塊記錄的信道信息傳輸至外部裝置，用于配置所述外部裝置的電磁信號(hào)接收和/或發(fā)送信道。
11.如權(quán)利要求3至7任一項(xiàng)所述的近場電磁測距裝置，其特征在于，距離檢測模塊包括比較模塊和距離檢測器，比較模塊用于比較經(jīng)信號(hào)處理模塊處理后的磁場分量和電場分量并輸出差異特征；距離檢測器用于接收所述差異特征并利用所述差異特征信息確定與所述電磁信號(hào)發(fā)送方之間的距離； 和/或，所述第一支路和第二支路分別還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將所在支路上經(jīng)過預(yù)設(shè)處理后的分量信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后輸出至距離檢測模塊；且距離檢測模塊包括數(shù)字信號(hào)處理器，用于根據(jù)所述第一支路和第二支路分別輸出的數(shù)字信號(hào)確定與所述電磁信號(hào)發(fā)送方 之間的距離。
【文檔編號(hào)】G01S11/02GK203825190SQ201320773118
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】廖偉軍 申請(qǐng)人:國民技術(shù)股份有限公司