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一種基于Chirp擴(kuò)頻超寬帶信號的實(shí)時定位系統(tǒng)及定位方法

文檔序號:7771322閱讀:497來源:國知局
一種基于Chirp擴(kuò)頻超寬帶信號的實(shí)時定位系統(tǒng)及定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于Chirp擴(kuò)頻超寬帶信號的實(shí)時定位系統(tǒng),它包括主控中心,主控中心與接收終端通過電纜通信,接收終端接收移動終端上傳的Chirp信號;所述主控中心包括授時模塊和信息處理模塊,授時模塊向接收端發(fā)送統(tǒng)一的時鐘,信息處理模塊對移動終端到達(dá)時間信息進(jìn)行解算,得出移動終端的位置信息。并公開了一種定位方法,本發(fā)明與原有的RSSI實(shí)時定位系統(tǒng)相比,測量精度高,測量范圍廣,適配協(xié)議優(yōu),抗干擾性強(qiáng)。
【專利說明】一種基于Chi rp擴(kuò)頻超寬帶信號的實(shí)時定位系統(tǒng)及定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種實(shí)時定位系統(tǒng)及定位方法,尤其涉及一種基于Chirp擴(kuò)頻超寬帶信號的實(shí)時定位系統(tǒng)及定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]Chirp信號時間帶寬積較大,上升頻信號與下降頻信號相互正交,在雷達(dá)定位、無線通信等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
[0003]在實(shí)際信號調(diào)制過程中,一般利用SAW器件(聲表面波濾波器),通過激勵脈沖觸發(fā)出具有脈沖特性的CSS信號,這些信號在信道中傳輸,并被接收端收到后,經(jīng)過濾波器處理,獲取脈沖壓縮。由于接收端檢測到的脈沖壓縮信號中的噪音成分,解擴(kuò)時已經(jīng)在時域上被匹配濾波器展寬削弱或?yàn)V掉,這樣就等于把寬帶干擾轉(zhuǎn)變成窄帶干擾,且因有用脈沖幅值很大,很容易被檢測到脈沖。由于接收端可以運(yùn)用脈沖壓縮技術(shù)直接捕獲高能量、高幅值脈沖,且抗頻率偏移特性較好,實(shí)際通訊過程中能夠不需要頻率同步或者時間同步;這種檢測時間精準(zhǔn)的特性,為精確的距離測量提供了保證。在測距與定位系統(tǒng)中,接收機(jī)總是能夠準(zhǔn)確而快速的檢測到脈沖到達(dá)的時間。
[0004]目前定位方法大都是采用RSSI方法,RSSI方法會由于空間環(huán)境結(jié)構(gòu)的變化而產(chǎn)生較大誤差,造成定位不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題,提供一種基于Chirp擴(kuò)頻超寬帶信號的實(shí)時定位系統(tǒng)及定位方法,它具有有效提高實(shí)時定位系統(tǒng)的測量范圍與定位精度的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]一種基于Chirp擴(kuò)頻超寬帶信號的實(shí)時定位系統(tǒng),它包括主控中心,主控中心與接收終端通過電纜通信,接收終端接收移動終端上傳的Chirp信號;所述主控中心包括授時模塊和信息處理模塊,授時模塊向接收終端發(fā)送統(tǒng)一的時鐘,信息處理模塊對移動終端到達(dá)時間信息進(jìn)行解算,得出移動終端的位置信息;
[0008]所述移動終端包括Chirp擴(kuò)頻信號生成模塊,Chirp擴(kuò)頻信號生成模塊與控制模塊連接,控制模塊與直接數(shù)字頻率合成器連接,控制模塊控制直接數(shù)字頻率合成器將Chirp擴(kuò)頻信號變成低頻段Chirp信號,并送入混頻器將其變頻為射頻頻段,然后將處理后的Chirp信號送入接收終端;
[0009]所述接收終端包括射頻模塊和時鐘模塊,射頻模塊還與解調(diào)模塊連接;射頻模塊將從移動終端接收到的Chirp信號進(jìn)行濾波和放大,然后送入解調(diào)模塊,解調(diào)模塊完成對接收信號的匹配濾波和數(shù)據(jù)解調(diào)與到達(dá)時刻的提取,以得出移動終端的ID信息與到達(dá)時刻的信息,并將該信息送入主控中心;所述時鐘模塊還與解調(diào)模塊連接,時鐘模塊用于接收主控中心的授時模塊發(fā)出的時鐘,并對接收信號進(jìn)行時鐘標(biāo)定。[0010]所述接收終端還與供電模塊連接,供電模塊用于對接收終端的供電。
[0011]所述射頻模塊包括信號濾波模塊和信號放大模塊。
[0012]所述解調(diào)模塊包括匹配濾波模塊和提取模塊。
[0013]一種基于Chirp擴(kuò)頻超寬帶信號的實(shí)時定位系統(tǒng)的定位方法,具體步驟為:
[0014]步驟一:主控中心的授時模塊向接收終端發(fā)送統(tǒng)一時鐘,使各接收終端工作在統(tǒng)一的時鐘下;
[0015]步驟二:接收終端接收移動終端發(fā)射的Chirp信號;
[0016]步驟三:接收終端對接收信號進(jìn)行匹配濾波和數(shù)據(jù)解調(diào)與到達(dá)時刻的提取,以得出移動終端的ID信息與到達(dá)時刻的信息,并將該信息上傳給主控中心,主控中心根據(jù)接收到的信息確定移動終端的位置。
[0017]所述步驟一的具體步驟為:
[0018]( 1-1)選擇η條相同的均勻電纜;
[0019](1-2)利用電纜將主控中心與接收終端連接在一起;
[0020](1-2)布置完成電纜后,利用授時模塊產(chǎn)生一個正弦波,經(jīng)放大后同時輸入到各個電纜中,在輸出端利用示波器進(jìn)行相位校正,將該校正量輸入至接收終端,完成對各接收終端的時鐘統(tǒng)一。
[0021]所述步驟二的具體步驟為:
[0022](2-1)移動終端發(fā)射的Chirp信號經(jīng)濾波和放大后,被送入接收終端;
[0023](2-2)接收終端接收到經(jīng)過信號調(diào)制模塊調(diào)制后的信息,經(jīng)解調(diào)模塊完成對接收信號的濾波和信息解調(diào),解調(diào)出各移動終端的ID信息和到達(dá)時刻信息,并將該信息上傳給主控中心。
[0024]所述步驟三的具體步驟為:
[0025](3-1)設(shè)&是第j個接收終端得到的移動終端信號的到達(dá)時刻,移動終端的二維位置u = (xu, yu),設(shè)移動終端信號的發(fā)送時刻為tu,η個接收終端對移動終端進(jìn)行到達(dá)時刻測量,產(chǎn)生方程組:
[0026]I I Sj-U I I = c (tj-tu), j = 1,2,...,n (I)
[0027]其中,Sj = (Xj, Yj)是第j個接收終端的位置,為已知量,c為常數(shù);
[0028](3-2)將公式(I)展成以xu,yu, tu為未知數(shù)的聯(lián)立方程:
【權(quán)利要求】
1.一種基于Chirp擴(kuò)頻超寬帶信號的實(shí)時定位系統(tǒng),其特征是,它包括主控中心,主控中心與接收終端通過電纜通信,接收終端接收移動終端上傳的Chirp信號;所述主控中心包括授時模塊和信息處理模塊,授時模塊向接收端發(fā)送統(tǒng)一的時鐘,信息處理模塊對移動終端到達(dá)時間信息進(jìn)行解算,得出移動終端的位置信息; 所述移動終端包括Chirp擴(kuò)頻信號生成模塊,Chirp擴(kuò)頻信號生成模塊與控制模塊連接,控制模塊與直接數(shù)字頻率合成器連接,控制模塊控制直接數(shù)字頻率合成器將Chirp擴(kuò)頻信號變成低頻段Chirp信號,并送入混頻器將其變頻為射頻頻段,然后將處理后的Chirp信號送入接收終端; 所述接收終端包括射頻模塊和時鐘模塊,射頻模塊還與解調(diào)模塊連接;射頻模塊將從移動終端接收到的Chirp信號進(jìn)行濾波和放大,然后送入解調(diào)模塊,解調(diào)模塊完成對接收信號的匹配濾波和數(shù)據(jù)解調(diào)與到達(dá)時刻的提取,以得出移動終端的ID信息與到達(dá)時刻的信息,并將該信息送入主控中心;所述時鐘模塊還與解調(diào)模塊連接,時鐘模塊用于接收主控中心的授時模塊發(fā)出的時鐘,并對接收信號進(jìn)行時鐘標(biāo)定。
2.如權(quán)利要求1所述一種基于Chirp擴(kuò)頻超寬帶信號的實(shí)時定位系統(tǒng),其特征是,所述接收終端還與供電模塊連接,供電模塊用于對接收終端的供電。
3.如權(quán)利要求1所述一種基于Chirp擴(kuò)頻超寬帶信號的實(shí)時定位系統(tǒng),其特征是,所述射頻模塊包括信號濾波模塊和信號放大模塊,所述解調(diào)模塊包括匹配濾波模塊和提取模塊。
4.利用權(quán)利要求1所述的定位系統(tǒng)的定位方法,其特征是,具體步驟為: 步驟一:主控中心的授時模塊向接收終端發(fā)送統(tǒng)一時鐘,使各接收終端工作在統(tǒng)一的時鐘下; 步驟二:接收終端接收移動終端發(fā)射的Chirp信號; 步驟三:接收終端對接收信號進(jìn)行匹配濾波和數(shù)據(jù)解調(diào)與到達(dá)時刻的提取,以得出移動終端的ID信息與到達(dá)時刻的信息,并將該信息上傳給主控中心,主控中心根據(jù)接收到的信息確定移動終端的位置。
5.如權(quán)利要求4所述的一種定位方法,其特征是,所述步驟一的具體步驟為: (1-1)選擇η條相同的均勻電纜; (1-2)利用電纜將主控中心與接收終端連接在一起; (1-2)布置完成電纜后,利用授時模塊產(chǎn)生一個正弦波,經(jīng)放大后同時輸入到各個電纜中,在輸出端利用示波器進(jìn)行相位校正,將該校正量輸入至接收終端,完成對各接收終端的時鐘統(tǒng)一。
6.如權(quán)利要求4所述的一種定位方法,其特征是,所述步驟二的具體步驟為: (2-1)移動終端發(fā)射的Chirp信號經(jīng)濾波和放大后,被送入接收終端; (2-2)接收終端接收到經(jīng)過信號調(diào)制模塊調(diào)制后的信息,經(jīng)解調(diào)模塊完成對接收信號的濾波和信息解調(diào),解調(diào)出各移動終端的ID信息和到達(dá)時刻信息,并將該信息上傳給主控中心。
7.如權(quán)利要求4所述的一種定位方法,其特征是,所述步驟三的具體步驟為: (3-1)設(shè)\是第j個接收終端得到的移動終端信號的到達(dá)時刻,移動終端的二維位置u=(xu) yu),設(shè)移動終端信號的發(fā)送時刻為tu,η個接收終端對移動終端進(jìn)行到達(dá)時刻測量,產(chǎn)生方程組:
I Sj-U II=C (tj-tu), j = I, 2,...,η
(I) 其中,Sj = (Xj, yj)是第j個接收終端的位置,為已知量,c為常數(shù); (3-2)將公式(I)展成以xu,yu, tu為未知數(shù)的聯(lián)立方程:yj{xi _.ν?.)2 + _y?) =c(j, ~iU)’./.= 1,2,…"(2) 根據(jù)公式(2)完成對移動 終端位置的確定。
【文檔編號】H04B17/00GK103491629SQ201310437250
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】宋偉寧, 張延波, 徐文青, 周銳, 史同利 申請人:山東金睛銳達(dá)電子科技有限公司
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