本發(fā)明涉及雷達(dá)定位領(lǐng)域，尤其涉及一種基于雷達(dá)信號(hào)調(diào)制識(shí)別信號(hào)的定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前國內(nèi)交通領(lǐng)域采用雷達(dá)方式抓拍應(yīng)用的越來越廣泛，尤其是高速公路上測(cè)速幾乎都是采用雷達(dá)方式來抓拍。目前市場(chǎng)大大多數(shù)采用的雷達(dá)是平板窄波束雷達(dá)，也稱窄波雷達(dá)。

然而，目前的雷達(dá)無法準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)信號(hào)的識(shí)別和距離測(cè)量，所以就沒辦法滿足單個(gè)或多個(gè)雷達(dá)對(duì)多目標(biāo)的識(shí)別測(cè)距，并根據(jù)定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)待測(cè)物體的定位。

例如：對(duì)于物體位置定位和移動(dòng)速度測(cè)量，目前在室外采用的是GPS衛(wèi)星定位方式，是室內(nèi)或者一些特殊場(chǎng)景中沒有GPS信號(hào)，無非精確定位；在一些特殊行業(yè)采用磁導(dǎo)定位，激光定位，無線強(qiáng)度定位以及UWB定位等技術(shù)，該些技術(shù)目前仍然存在精度不夠，安裝不便，以及解決方案成本過高等問題，因此亟需一種新型定位技術(shù)滿足日益迫切的高精度定位需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，本發(fā)明提供一種基于雷達(dá)信號(hào)調(diào)制識(shí)別信號(hào)的定位系統(tǒng)。

一種基于雷達(dá)信號(hào)調(diào)制識(shí)別信號(hào)的定位系統(tǒng)，包括：

雷達(dá)裝置；

測(cè)距模塊，與所述雷達(dá)裝置連接；

ID識(shí)別模塊，與所述雷達(dá)裝置連接；

中央處理器，分別與所述測(cè)距模塊和所述ID識(shí)別模塊連接；

其中，若干位置信標(biāo)通過無線與所述雷達(dá)裝置連接。

上述的系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述位置信標(biāo)包括：

接收天線；

第一射頻放大器，與所述接收天線連接；

正交混頻器，與所述第一射頻放大器連接；

ID發(fā)生器和第二射頻放大器，分別與所述正交混頻器連接；

發(fā)射天線，與所述第二射頻放大器連接。

上述的系統(tǒng)，其中，所述雷達(dá)裝置包括：

掃頻發(fā)射器；

射頻放大器，與所述掃頻發(fā)射器連接；

環(huán)形器，與所述射頻放大器連接；

混頻器和收發(fā)天線，分別與所述環(huán)形器連接，且所述收發(fā)天線通過無線與所述發(fā)射天線連接；

頻譜信號(hào)分析模塊，與所述混頻器連接。

上述的系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述位置信標(biāo)通過CDMA產(chǎn)生所述位置信標(biāo)的唯一偽隨機(jī)碼。

上述的系統(tǒng)，其中，所述位置信標(biāo)的數(shù)量大于等于4個(gè)。

上述的系統(tǒng)，其中，所述雷達(dá)裝置為FMCW雷達(dá)裝置。

綜上所述，本發(fā)明定位系統(tǒng)，在待測(cè)物體上對(duì)雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行識(shí)別信息的信號(hào)調(diào)制，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)對(duì)該目標(biāo)信號(hào)的識(shí)別和距離測(cè)量，從而滿足單個(gè)或者多個(gè)雷達(dá)對(duì)多目標(biāo)的識(shí)別測(cè)距，并根據(jù)定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)待測(cè)物體的定位。

附圖說明

參考所附附圖，以更加充分的描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而，所附附圖僅用于說明和闡述，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的限制。

圖1是本發(fā)明基于多個(gè)固定位置雷達(dá)實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)定位的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明位置信標(biāo)調(diào)制ID信號(hào)的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明FMCW雷達(dá)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明單個(gè)固定雷達(dá)實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)定位的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但是不作為本發(fā)明的限定。

本發(fā)明特別涉及一種基于對(duì)雷達(dá)信號(hào)調(diào)制待測(cè)識(shí)別信號(hào)，通過識(shí)別測(cè)量雷達(dá)到待測(cè)系統(tǒng)的距離實(shí)現(xiàn)位置定位，具體為一種基于雷達(dá)信號(hào)調(diào)制識(shí)別信號(hào)的定位系統(tǒng)。

雷達(dá)測(cè)距技術(shù)。雷達(dá)測(cè)距技術(shù)是通過測(cè)量發(fā)射無線電波和經(jīng)過空間傳輸后，到被測(cè)物體反射的無線電波的時(shí)間或者相關(guān)頻率偏差，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物體的距離和移動(dòng)的速度測(cè)量。雷達(dá)通常有CW雷達(dá)，脈沖雷達(dá)以及FMCW雷達(dá)等，對(duì)所有的雷達(dá)技術(shù)本發(fā)明均可以實(shí)用。

調(diào)制技術(shù)是對(duì)無線電信號(hào)進(jìn)行信號(hào)調(diào)制，有調(diào)幅AM，調(diào)頻FM，脈沖調(diào)制PM，QPSK數(shù)字調(diào)制，本發(fā)明適用使用所有可以的調(diào)制技術(shù)。CMDA碼域調(diào)制技術(shù)一種多址接入的無線通信技術(shù)，CDMA通過正交碼進(jìn)行調(diào)制解調(diào)信息。A信息通過唯一的偽隨機(jī)碼Ci擴(kuò)頻后，只能通過對(duì)應(yīng)的Ci碼相關(guān)解調(diào)出A信息。本發(fā)明包括采用CDMA技術(shù)進(jìn)行用戶編碼識(shí)別。

定位技術(shù)是基于多個(gè)已知位置坐標(biāo)以及待測(cè)點(diǎn)到各個(gè)坐標(biāo)的距離，經(jīng)過測(cè)算得到待測(cè)點(diǎn)的位置，如：對(duì)于一個(gè)三維空間，基于四個(gè)已知坐標(biāo)可以精確知道待測(cè)點(diǎn)的空間位置(x，y，z)

算法就是解距離方程組：

(x-x₀)²+(y-y₀)²+(z-z₀)²＝d₀²

(x-x₁)²+(y-y₁)²+(z-z₁)²＝d₁²

(x-x₂)²+(y-y₂)²+(z-z₂)²＝d₂²

(x-x₃)²+(y-y₃)²+(z-z₃)²＝d₃²

本發(fā)明是設(shè)計(jì)在待測(cè)物體上對(duì)雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行識(shí)別信息的信號(hào)調(diào)制，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)對(duì)該目標(biāo)信號(hào)的識(shí)別和距離測(cè)量，從而滿足單個(gè)或者多個(gè)雷達(dá)對(duì)多目標(biāo)的識(shí)別測(cè)距，并根據(jù)定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)待測(cè)物體的定位。

優(yōu)選的，采用FMCW雷達(dá)技術(shù)，通過設(shè)置掃頻帶寬，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)分辨率的雷達(dá)，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)到待測(cè)目標(biāo)的精確距離測(cè)量。本發(fā)明方案同樣適用于其它形式的雷達(dá)。

優(yōu)選的，采用多點(diǎn)定位算法，通過多個(gè)雷達(dá)同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)目標(biāo)的距離實(shí)現(xiàn)定位，通常三維坐標(biāo)的定位需要4個(gè)信源。通過4個(gè)雷達(dá)同時(shí)工作在不同頻率，完成雷達(dá)到定位目標(biāo)多點(diǎn)距離測(cè)量，通過多點(diǎn)距離計(jì)算目標(biāo)用戶的位置信息。也可以通過設(shè)置待測(cè)位置系統(tǒng)安裝單個(gè)雷達(dá)，通過測(cè)量該雷達(dá)到多個(gè)固定位置信標(biāo)的距離，實(shí)現(xiàn)對(duì)該系統(tǒng)位置的定位，同樣位置信標(biāo)大于4個(gè)，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)系統(tǒng)位置三維坐標(biāo)的定位。

優(yōu)選的，對(duì)待測(cè)目標(biāo)或者是位置信標(biāo)通過CDMA技術(shù)產(chǎn)生唯一的身份識(shí)別信息ID code。通過對(duì)待測(cè)目標(biāo)和位置信標(biāo)對(duì)同時(shí)接收的單個(gè)或者多個(gè)雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行ID code的正交調(diào)制，放大后發(fā)射。雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)接收到的調(diào)制雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)分析出待測(cè)目標(biāo)的距離。

優(yōu)選的，采用合適的通訊技術(shù)收集對(duì)單目標(biāo)的多點(diǎn)已知位置的距離測(cè)量，通過定位算法獲得目標(biāo)用戶的位置。該位置信息可以作為目標(biāo)用戶的定位、導(dǎo)航使用。

如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一種定位系統(tǒng)，具體的包括：

雷達(dá)裝置；具體為FMCW雷達(dá)裝置；

測(cè)距模塊，與FMCW雷達(dá)裝置連接；

ID識(shí)別模塊，與FMCW雷達(dá)裝置連接；

中央處理器，分別與測(cè)距模塊和ID識(shí)別模塊連接；

其中，若干位置信標(biāo)通過無線與FMCW雷達(dá)裝置連接。

其中，每個(gè)所述位置信標(biāo)包括：

接收天線；

第一射頻放大器，與接收天線連接；

正交混頻器，與第一射頻放大器連接；

ID發(fā)生器和第二射頻放大器，分別與正交混頻器連接；

發(fā)射天線，與第二射頻放大器連接。

每個(gè)FMCW雷達(dá)裝置包括：

掃頻發(fā)射器；

射頻放大器，與掃頻發(fā)射器連接；

環(huán)形器，與射頻放大器連接；

混頻器和收發(fā)天線，分別與環(huán)形器連接，且所述收發(fā)天線通過無線與所述發(fā)射天線連接；

頻譜信號(hào)分析模塊，與所述混頻器連接。

實(shí)施例一

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不完善，本發(fā)明提供一種基于雷達(dá)對(duì)標(biāo)示信標(biāo)測(cè)距實(shí)現(xiàn)定位的方法。該方法不依賴于傳統(tǒng)定位的GPS信號(hào)，可以廣泛應(yīng)用于高精度室內(nèi)定位以及特殊場(chǎng)景的室外定位。

該定位方法可以適用于固定大于4個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)，完成覆蓋區(qū)域多目標(biāo)的位置測(cè)試，如圖1所示，也可以通過設(shè)置大于4個(gè)固定信標(biāo)系統(tǒng)，完成雷達(dá)系統(tǒng)位置測(cè)試，如圖4所示。

對(duì)于固定雷達(dá)系統(tǒng)完成多目標(biāo)測(cè)試的整個(gè)實(shí)現(xiàn)方案架構(gòu)如圖1所示，圖中：101，103為FMCW雷達(dá)系統(tǒng)，其工作原理如圖3所示，測(cè)距和ID識(shí)別模塊102，104，105為位置計(jì)算和通訊，108，109為待測(cè)設(shè)備，其工作原理如圖2所示。

FMCW雷達(dá)系統(tǒng)通過掃頻信號(hào)發(fā)射器301發(fā)射掃頻的連續(xù)波，通過射頻放大器302放大后，經(jīng)過收發(fā)天線306(等同于圖一中天線106/107)發(fā)射出去，發(fā)射的掃頻雷達(dá)射頻信號(hào)經(jīng)過空中傳播后被待測(cè)ID的接收天線201接收，通過射頻放大器202射頻放大，在混頻器203完成對(duì)被測(cè)信號(hào)ID的正交調(diào)制(也可以采用其他的調(diào)制技術(shù)，如FM，AM，PM等)，其中正交調(diào)制的I，Q信號(hào)來自于ID發(fā)生器204的ID信號(hào)發(fā)生器，在ID發(fā)生器204中，可以采用CMDA技術(shù)產(chǎn)生身份唯一的偽隨機(jī)碼IQ序列(也可以采用其它標(biāo)定方式)。經(jīng)過混頻調(diào)制身份ID信息的雷達(dá)信號(hào)，通過射頻放大器205放大后送到發(fā)射天線206發(fā)射出去。

FMCW雷達(dá)通過天線306接收到調(diào)制了身份ID信息的雷達(dá)信號(hào)，經(jīng)過環(huán)行器303(可選)送入混頻器304進(jìn)行混頻，最后送進(jìn)頻譜信號(hào)分析模塊305，低通濾波后，消除雷達(dá)的載波信號(hào)，得到和待測(cè)設(shè)備ID距離，移動(dòng)產(chǎn)生的多普勒頻移以及調(diào)制身份ID的相關(guān)頻率信息，送到測(cè)距和ID識(shí)別模塊104中。在測(cè)距和ID識(shí)別模塊104中通過已知的CDMA正交偽隨機(jī)碼識(shí)別計(jì)算出待測(cè)設(shè)備距離和多普雷頻移信息。從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)該待測(cè)設(shè)備的距離和速度測(cè)量。當(dāng)有多個(gè)待測(cè)設(shè)備同時(shí)工作時(shí)候，如圖1的待測(cè)設(shè)備108、109，由于CDMA正交碼的相關(guān)性，可以在識(shí)別模塊中，利用待測(cè)設(shè)備108和109的不同身份CDMA碼分別正交相關(guān)識(shí)別出每個(gè)待測(cè)設(shè)備108和109的距離和速度信息。

當(dāng)多個(gè)雷達(dá)同時(shí)工作，如圖1的FMCW 101、103，通過配置雷達(dá)起始掃頻頻率偏差不一樣，讓每個(gè)雷達(dá)不會(huì)工作在相同的頻率，雷達(dá)之間的掃頻頻率偏差設(shè)置大于圖2的IQ中頻最大頻率(載波+帶寬/2)和覆蓋范圍內(nèi)最大距離和速度帶來的頻率之和。這樣就能夠區(qū)分出每個(gè)雷達(dá)測(cè)量信號(hào)，從而讓多個(gè)雷達(dá)沒有干擾的同時(shí)工作。

通過位置計(jì)算和通訊105同步到每個(gè)雷達(dá)測(cè)到待測(cè)設(shè)備距離，根據(jù)雷達(dá)的位置信息，通過定位算法計(jì)算出待測(cè)設(shè)備的位置信息，實(shí)現(xiàn)了該待測(cè)信號(hào)的定位。

對(duì)于設(shè)置大于4個(gè)固定信標(biāo)系統(tǒng)，完成雷達(dá)系統(tǒng)位置測(cè)試的應(yīng)用框圖如圖4所示，雷達(dá)天線402，測(cè)距和ID識(shí)別模塊403，其工作的原理如上所述，通過雷達(dá)系統(tǒng)401完成多個(gè)固定位置信標(biāo)(405，406，407，408)位置測(cè)量，在位置計(jì)算和通訊404中計(jì)算出雷達(dá)系統(tǒng)位置。

綜上所述，本發(fā)明定位系統(tǒng)，在待測(cè)物體上對(duì)雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行識(shí)別信息的信號(hào)調(diào)制，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)對(duì)該目標(biāo)信號(hào)的識(shí)別和距離測(cè)量，從而滿足單個(gè)或者多個(gè)雷達(dá)對(duì)多目標(biāo)的識(shí)別測(cè)距，并根據(jù)定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)待測(cè)物體的定位。

通過說明和附圖，給出了具體實(shí)施方式的特定結(jié)構(gòu)的典型實(shí)施例，基于本發(fā)明精神，還可作其他的轉(zhuǎn)換。盡管上述發(fā)明提出了現(xiàn)有的較佳實(shí)施例，然而，這些內(nèi)容并不作為局限。

對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權(quán)利要求書應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實(shí)意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價(jià)的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認(rèn)為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。