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主被動結(jié)合的移動終端檢測定位系統(tǒng)及其工作方法與流程

文檔序號:12501287閱讀:917來源:國知局
主被動結(jié)合的移動終端檢測定位系統(tǒng)及其工作方法與流程

本發(fā)明屬于移動互聯(lián)網(wǎng)信息領(lǐng)域,涉及移動互聯(lián)網(wǎng)信息傳輸技術(shù)和信號與信息處理技術(shù),具體涉及一種主被動結(jié)合的移動終端檢測定位系統(tǒng)及其工作方法。



背景技術(shù):

隨著信息化社會的發(fā)展,各種類數(shù)字移動終端的擁有量迅速增長,數(shù)字移動終端的有效利用及其帶來的一系列問題日漸顯著。有的通過數(shù)字移動終端入網(wǎng)進行正常信息傳輸, 有的使用特種數(shù)字移動終端定位特定目標(老人、小孩、車輛、小動物等)的位置或運動路線,所以不同社會個體或者社會部門或者領(lǐng)域?qū)Σ煌愋偷囊苿咏K端檢測定位有著不同的需求,隨著寬帶無線網(wǎng)技術(shù)以及微電子技術(shù)產(chǎn)品的進一步發(fā)展,這一需求會進一步放大。

各類數(shù)字移動終端采用不同的特定信息格式和信號體制進行組網(wǎng)信息傳輸。目前普遍采用擴跳頻信號體制和基于某一特定協(xié)議格式的信令信息交互傳輸方式實現(xiàn)組網(wǎng),其中每個移動用戶終端必須有特定的電子身份碼信息,以及分配相應(yīng)的時隙或碼道等資源才能夠保障其正常的信息交互,這些為檢測不同的移動用戶終端奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。要檢測并定位各類移動用戶終端,就需要使得檢測裝置能夠適應(yīng)各對應(yīng)移動終端的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和信號環(huán)境,并且能夠以管理者的身份加入到其中,由此需要能夠產(chǎn)生并發(fā)射與之信號體制與信息格式相同的射頻信號以獲得各類移動終端的認同。有發(fā)就得有收,才能夠完成信息交互。發(fā)是有源的主動工作方式,收則屬于無源的被動工作方式,兩者需要時頻協(xié)調(diào)統(tǒng)一并適應(yīng)各類移動終端的收發(fā)格式標準,因而需要有一定的自適應(yīng)能力和可選擇設(shè)置功能。

當前國內(nèi)外研究的不足之處 :根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn),目前國內(nèi)外的移動終端檢測定位系統(tǒng)大多采用單信道主動式工作方式,少部分采用單信道或多信道純被動式工作方式。單信道主動式工作方式需要通過旋轉(zhuǎn)定向天線來實現(xiàn)定向,通過云臺帶動定向天線的旋轉(zhuǎn),時效性差且不能夠支持目標行進間工作。單信道或多信道純被動式工作方式需要被動地售后移動用戶終端的信息發(fā)射,且時長無法控制,因而工作效率與可靠性都不高。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

本發(fā)明目的是提供一種主被動結(jié)合的移動終端檢測定位系統(tǒng)及其工作方法,其針對背景技術(shù)中缺陷,以適應(yīng)新技術(shù)發(fā)展和信息化社會綜合運用為根據(jù),以解決復(fù)雜環(huán)境下有效運用為根本,提出了從主被動有源無源結(jié)合以及采用4~8多信道接收比幅法測向處理的角度,對移動用戶終端進行身份碼檢測與測向定位的處理模型。運用新型的模擬與數(shù)字一體化器部件,將寬帶射頻與高速數(shù)字信號處理硬件進行了綜合設(shè)計,并以高性能軟件算法技術(shù)為保障,使得快速準確地實現(xiàn)對各種類移動用戶終端目標的檢測、身份碼識別、方位/位置測量估計等功能成為現(xiàn)實,該裝置配套開發(fā)了適應(yīng)筆記本計算機、PDA、智能手機等多種平臺的人機交互軟件,便于不同場合的實際使用需求。

為了實現(xiàn)以上目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:1個全向有源發(fā)射天線及激勵處理與發(fā)射信道;

4~8個定向無源接收天線及接收處理信道,且每個定向無源接收天線及接收處理信道分別采用模擬部分的射頻接收變頻與數(shù)字部分的基帶高速數(shù)字處理一體化設(shè)計;

數(shù)字處理部分:由FPGA和DSP以及D/A組成的數(shù)字激勵器,在FPGA和DSP內(nèi)嵌針對各無線網(wǎng)絡(luò)移動用戶終端的相同調(diào)制與編碼及信息格式、信令協(xié)議格式的數(shù)字激勵信號產(chǎn)生該部分,實現(xiàn)與各種類移動用戶終端的信令信息交互,且由多路A/D及FPGA和高性能DSP組成的高性能數(shù)字信號處理器,在FPGA和DSP內(nèi)嵌針對各無線網(wǎng)絡(luò)移動用戶終端能夠進行特征參數(shù)提取、數(shù)字解調(diào)解碼、編碼分析、協(xié)議解析以及身份碼識別;

操控終端:采用筆記本電腦或者PDA或者智能手機作為操控終端,通過操控數(shù)字處理單元實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的搜索分析以及在此基礎(chǔ)上對移動用戶終端的檢測、身份碼識別及測向定位等。

本發(fā)明還公開了一種基于主被動結(jié)合的移動終端檢測定位系統(tǒng)的工作方法,包括如下步驟 :

1)基于主被動結(jié)合的移動終端檢測定位系統(tǒng)首先搜索分析周邊網(wǎng)絡(luò)的配置特性,并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的配置特性自動設(shè)置裝置的選擇性工作參數(shù);

2)主動式發(fā)射信道根據(jù)設(shè)置的工作參數(shù)自動產(chǎn)生與目標網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)控信令相類似的信令信息以全向輻射的方式向周邊輻射;

3)在作用范圍內(nèi)的目標移動終端同時與網(wǎng)絡(luò)的控制信令及裝置的控制信令進行交互,按照其自身設(shè)置的判決準則進行判決 ;

4)檢測裝置依據(jù)各類移動終端的判決準則以及交互過程中目標終端傳輸?shù)挠嘘P(guān)響應(yīng)信息解析確定各移動終端的身份碼,并自適應(yīng)地設(shè)置對目標移動終端的優(yōu)先響應(yīng)策略;

5)定向無源接收天線及接收處理信道的每個接收處理信道與此同時無源接收處理并解析各移動終端的響應(yīng)信息,以此作為目標分類識別的依據(jù),在此過程中實時連續(xù)地獲取各個體目標的上行場強參數(shù);

6)對定向無源接收天線及接收處理信道獲取的不同目標移動終端的場強參數(shù)進行比值計算,并結(jié)合定向接收天線的主瓣特性進行相關(guān)擬合處理,最終得到目標相對檢測定位裝置的方位。

本發(fā)明的技術(shù)效果在于:該系統(tǒng)能夠智能搜索分析網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,自動實現(xiàn)對無線網(wǎng)絡(luò)信號的解擴/解跳、數(shù)字解調(diào)、編碼分析、數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)分析、信令協(xié)議解析等,自適應(yīng)地適應(yīng)各類移動終端目標,可通過信令信息交互實現(xiàn)對各類移動終端目標的分析識別以及測向定位等功能。主被動有源無源相結(jié)合,主被動有源無源相結(jié)合,可以提高反應(yīng)速度和測量結(jié)果的可信度 ;新增加 4~8信道無源接收處理,能夠同步實現(xiàn)對移動終端的身份碼識別與方位位置測量估計; 由于檢測與測向速度的極大提高(由原來需要數(shù)分鐘到現(xiàn)在只需要不到1秒),能夠支持檢測定位裝置在行進間對目標移動終端進行檢測與測向定位; 采用射頻模擬與基帶數(shù)字處理一體化設(shè)計技術(shù),實現(xiàn)了裝置的微小型化和低功耗。

附圖說明

圖 1 是主被動結(jié)合的移動終端檢測定位系統(tǒng)流程架構(gòu)設(shè)計圖;

圖 2 是有源主動式模塊發(fā)射控制流程圖;

圖 3 是無源被動式模塊接收處理流程圖;

圖 4 是主被動結(jié)合的移動終端檢測定位系統(tǒng)整機控制流程圖;

圖 5 是主被動結(jié)合的移動終端檢測定位系統(tǒng)整機信息交互流程圖;

圖 6 是主被動結(jié)合的移動終端檢測定位系統(tǒng)硬件組成框圖。

具體實施方式

參照附圖,一種主被動結(jié)合的移動終端檢測定位系統(tǒng),其特征在于,包括:

1個全向有源發(fā)射天線及激勵處理與發(fā)射信道;

4~8個定向無源接收天線及接收處理信道,且每個定向無源接收天線及接收處理信道分別采用模擬部分的射頻接收變頻與數(shù)字部分的基帶高速數(shù)字處理一體化設(shè)計;

數(shù)字處理部分:由FPGA和DSP以及D/A組成的數(shù)字激勵器,在FPGA和DSP內(nèi)嵌針對各無線網(wǎng)絡(luò)移動用戶終端的相同調(diào)制與編碼及信息格式、信令協(xié)議格式的數(shù)字激勵信號產(chǎn)生該部分,實現(xiàn)與各種類移動用戶終端的信令信息交互,且由多路A/D及FPGA和高性能DSP組成的高性能數(shù)字信號處理器,在FPGA和DSP內(nèi)嵌針對各無線網(wǎng)絡(luò)移動用戶終端能夠進行特征參數(shù)提取、數(shù)字解調(diào)解碼、編碼分析、協(xié)議解析以及身份碼識別;

操控終端:采用筆記本電腦或者PDA或者智能手機作為操控終端,通過操控數(shù)字處理單元實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的搜索分析以及在此基礎(chǔ)上對移動用戶終端的檢測、身份碼識別及測向定位等;

優(yōu)選的,所述的定向無源接收天線及接收處理信道的數(shù)量為 4/8個,該定向無源接收天線及接收處理信道設(shè)置于定向?qū)拵Ы邮仗炀€組上。

基于上述技術(shù)方案本發(fā)明的優(yōu)選方案主要包括 :

天線:全向?qū)拵Оl(fā)射天線, 4/8陣元定向?qū)拵Ы邮仗炀€組;設(shè)置于載車車頂(如行李架),或者用升降桿支撐。

射頻信道單元:寬帶射頻發(fā)射信道1個(含寬帶射頻功率放大器),寬帶射頻接收變頻與數(shù)字處理信道1個,寬帶射頻接收信道4/8個(各寬帶射頻接收信道要求具有相同的幅頻特性),收發(fā)射頻信道均采用微小型化設(shè)計方案,并且4/8個寬帶射頻接收信道與后續(xù)的多通道數(shù)字處理部分進行一體化單板設(shè)計, 使之結(jié)構(gòu)上更加簡潔可靠,性能高且功耗也低 。

數(shù)字處理:由高性能FPGA和高性能DSP以及高速D/A組成的高性能數(shù)字激勵器,在FPGA和DSP內(nèi)嵌針對不同無線網(wǎng)絡(luò)移動用戶終端的相同調(diào)制與編碼及信息格式、信令協(xié)議格式的數(shù)字激勵信號產(chǎn)生軟件,能夠?qū)崿F(xiàn)與各種類移動用戶終端的信令信息交互;由多路高速A/D及高性能FPGA和高性能DSP組成的高性能數(shù)字信號處理器,在FPGA和DSP內(nèi)嵌針對不同無線網(wǎng)絡(luò)移動用戶終端能夠進行特征參數(shù)提取、數(shù)字解調(diào)解碼、編碼分析、協(xié)議解析以及身份碼識別功能。

操控終端:可以采用筆記本電腦、PDA、智能手機等作為操控終端,通過操控處理軟件實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的搜索分析以及在此基礎(chǔ)上對移動用戶終端的檢測、身份碼識別及測向定位等。操控終端可以通過藍牙、WiFi等與收發(fā)單元的數(shù)字終端進行操控。

該方案的進一步優(yōu)化方案,對4/8個無源定向接收天線主瓣方向特性的一致性要求。所述主動式數(shù)字激勵與射頻發(fā)射信道的數(shù)量為 1 個,如果采用雙?;蛘呷TO(shè)備,則所需要的主動式數(shù)字激勵與射頻發(fā)射信道的數(shù)量為 2 個或者3個。所述的每個主動式數(shù)字激勵與射頻發(fā)射信道也可以再配套1個對應(yīng)的基于全向天線的無源接收處理信道。所述測向定位算法可以在傳統(tǒng)比幅法測向算法的基礎(chǔ)上加上數(shù)據(jù)相關(guān)擬合的處理模型。所述定位既可以通過場強測向值并根據(jù)環(huán)境電波傳播衰減模型進行估計,也可以是通過檢測裝置移動過程的目標測向值進行單站移動測向交會定位。

本發(fā)明還公開了一種基于主被動結(jié)合的移動終端檢測定位系統(tǒng)的工作方法,其特征在于:包括如下步驟 :

1)基于主被動結(jié)合的移動終端檢測定位系統(tǒng)首先搜索分析周邊網(wǎng)絡(luò)的配置特性,并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的配置特性自動設(shè)置裝置的選擇性工作參數(shù);

2)主動式發(fā)射信道根據(jù)設(shè)置的工作參數(shù)自動產(chǎn)生與目標網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)控信令相類似的信令信息以全向輻射的方式向周邊輻射;

3)在作用范圍內(nèi)的目標移動終端同時與網(wǎng)絡(luò)的控制信令及裝置的控制信令進行交互,按照其自身設(shè)置的判決準則進行判決 ;

4)檢測裝置依據(jù)各類移動終端的判決準則以及交互過程中目標終端傳輸?shù)挠嘘P(guān)響應(yīng)信息解析確定各移動終端的身份碼,并自適應(yīng)地設(shè)置對目標移動終端的優(yōu)先響應(yīng)策略;

5)定向無源接收天線及接收處理信道的每個接收處理信道與此同時無源接收處理并解析各移動終端的響應(yīng)信息,以此作為目標分類識別的依據(jù),在此過程中實時連續(xù)地獲取各個體目標的上行場強參數(shù);

6)對定向無源接收天線及接收處理信道獲取的不同目標移動終端的場強參數(shù)進行比值計算,并結(jié)合定向接收天線的主瓣特性進行相關(guān)擬合處理,最終得到目標相對檢測定位裝置的方位。

基于上述方法的優(yōu)選方法具體步驟如下 :

1)基于主被動結(jié)合的移動終端檢測定位裝置首先搜索分析周邊網(wǎng)絡(luò)的配置特性,并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的配置特性自動設(shè)置裝置的選擇性工作參數(shù);

2)主動式發(fā)射信道根據(jù)設(shè)置的工作參數(shù)自動產(chǎn)生與目標網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)控信令相類似的信令信息以全向輻射的方式向周邊輻射;

3)在作用范圍(靈敏度接收處理范圍)內(nèi)的目標移動終端同時與網(wǎng)絡(luò)的控制信令及裝置的控制信令進行交互,按照其自身設(shè)置的判決準則進行判決 ;

4)檢測裝置依據(jù)各類移動終端的判決準則以及交互過程中目標終端傳輸?shù)挠嘘P(guān)響應(yīng)信息解析確定各移動終端的身份碼,并自適應(yīng)地設(shè)置對目標移動終端的優(yōu)先響應(yīng)策略;

5)寬帶4/8信道接收處理單元的每個接收處理信道與此同時無源接收處理并解析各移動終端的響應(yīng)信息,以此作為目標分類識別的依據(jù),在此過程中實時連續(xù)地獲取各個體目標的上行場強參數(shù)(包括回報值與測量值);

6)對寬帶4/8信道接收處理單元獲取的不同目標移動終端的場強參數(shù)進行比值計算,并結(jié)合定向接收天線的主瓣特性(可以通過事先測量獲得)進行相關(guān)擬合處理,最終得到目標相對檢測定位裝置的方位,以及通過環(huán)境電磁波傳輸衰減特性估計移動目標大體位置。

作為該方法的進一步的優(yōu)化方案,當采用載車作為平臺時, 載車可以在行進間進行目標檢測與方位測量,并通過地圖導(dǎo)航軟件進行實時的圖上標繪,由此在導(dǎo)航地圖上給出移動目標的位置區(qū)域。

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步詳細地說明 :

一種主被動結(jié)合的移動終端檢測定位系統(tǒng),其具體實現(xiàn)技術(shù)可分為硬件和軟件部分。

其中硬件運用了基于軟件無線電架構(gòu)的射頻收發(fā)處理一體化技術(shù),具體如下 :

1、 基于軟件無線電架構(gòu)的射頻發(fā)射技術(shù)包括了寬帶射頻放大、寬帶數(shù)字上變頻以及高速數(shù)字激勵信號產(chǎn)生,完成特定編碼方式、數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)、協(xié)議格式、信號體制與調(diào)制樣式信號的產(chǎn)生,并通過發(fā)射天線向空間輻射 ;

2、 基于軟件無線電架構(gòu)的接收處理技術(shù)包括了寬帶射頻接收、寬帶數(shù)字下變頻與數(shù)字化采樣處理,實現(xiàn)對寬帶接收信號 的信號體制與調(diào)制樣式分析識別、編碼方式、數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)、協(xié)議格式分析與解析等;

3、 利用基于軟件無線電架構(gòu)的射頻收發(fā)處理一體化 技術(shù),在功能軟件的驅(qū)動下,實現(xiàn)與周邊區(qū)域范圍內(nèi)各類移動終端的信令交互 ;

4、與此同時,控制 4/8信道無源被動式接收處理單元在主單元與各種類移動終端進行信令交互的同時,對移動終端的上行信令信號進行射頻接收、解擴/解跳、數(shù)字解調(diào)、編碼分析、數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)分析、信令協(xié)議解析、目標分離與識別、單目標場強參數(shù)測量等處理;

5、將4/8信道無源被動式接收處理單元輸出的各個移動終端在時間上對應(yīng)的場強信息,采用比幅法測向算法模型實現(xiàn)對各個移動終端的方位測量,采用電波傳播損耗模型,估計移動終端的位置距離。

軟件實現(xiàn)技術(shù)具體如下 :

1、 在Windows 7操作系統(tǒng)環(huán)境下,用VS 2010編程環(huán)境和ORACLE 10數(shù)據(jù)庫環(huán)境,開發(fā)本裝置的應(yīng)用與管理軟件 ;

2、上位機軟件主要是分別構(gòu)建了對周邊無線網(wǎng)絡(luò)資源信息搜索分析與解析以及對作用區(qū)域范圍內(nèi)移動終端信令信息交互的分析與管理平臺;

3、 目標無線信號的解擴/解跳、數(shù)字解調(diào)、編碼分析、數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)分析、信令協(xié)議解析等部分由底層FPGA和DSP的嵌入式軟件實現(xiàn);

4、通過 ORACLE數(shù)據(jù)庫管理,實現(xiàn)對目標數(shù)據(jù)存儲、查詢與綜合統(tǒng)計等處理功能。

下面以采用擴頻通信體制的無線網(wǎng)絡(luò)移動終端為例, 將本發(fā)明的具體實現(xiàn)過程介紹如下 :

系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖 6 所示,本裝置基于有源/無源相結(jié)合的技術(shù)體系, 其特征為下面闡述的 有源信令交互、無源探測、多信道比幅法測向定位等三層模型在本裝置中的實施和應(yīng)用。

一、 有源信令交互

主被動結(jié)合的移動終端檢測定位系統(tǒng)首先根據(jù)待探測的移動終端目標類型,檢測周邊環(huán)境所屬無線網(wǎng)絡(luò)參數(shù),在此基礎(chǔ)上生成與目標網(wǎng)絡(luò)信號體制與調(diào)制樣式、編碼方式、數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)、信令格式等參數(shù)完全匹配的射頻信號。

該射頻信號通過射頻功率放大后通過全向天線向空間輻射。

周邊環(huán)境中靈敏度接收處理范圍內(nèi)的移動終端檢測到主被動結(jié)合的移動終端檢測定位系統(tǒng)輻射的射頻信號,經(jīng)過解擴、數(shù)字解調(diào)、解碼、解信令協(xié)議等處理,認知到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中有該信令信號的存在。

主被動結(jié)合的移動終端檢測定位系統(tǒng)輻射的信號增強到一定的門限,或者移動終端接收到的空間網(wǎng)絡(luò)射頻信號相對裝置輻射的射頻信號弱,則優(yōu)先響應(yīng)該裝置進行信令交互。

在信令交互過程中,主被動結(jié)合的移動終端檢測定位系統(tǒng)的射頻接收信道接收各移動終端輻射的射頻信號,經(jīng)過解擴、數(shù)字解調(diào)、解碼、信令解析等處理,獲取代表目標移動終端身份的特定編碼信息,由此實現(xiàn)將不同的移動終端分離,即實現(xiàn)了檢測識別之目的。

將檢測識別出的不同移動終端進行列表顯示,如果沒有進一步的需求,則不再與各移動終端進行信令交互。如果在檢測識別出的移動終端中發(fā)現(xiàn)了特定目標的移動終端,則可以選擇該目標移動終端,進一步與之進行更深入的信令信息交互。

選擇對特定目標移動終端進行信令交互,主要是為無源探測模塊提供更長的作用時間,通常是不斷給目標移動終端發(fā)上報信號場強(信號質(zhì)量)的控制指令,使之不斷上報其自身測量裝置輻射的信令射頻信號得到的射頻場強值,該場強值也是下一步對目標移動終端進行比幅法測向和定位估計的參考依據(jù)。

二、 無源探測

無源探測是實現(xiàn)有源主動式輻射以進行信令交互的前提。無源探測一方面是探測周邊區(qū)域范圍內(nèi)的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,另一方面是探測周邊區(qū)域各個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存在的移動終端。

對周邊地域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的無源探測是首要功能。通過收發(fā)天線和射頻雙工器,由寬帶射頻接收變頻與數(shù)字處理信道對空間中存在的無線網(wǎng)絡(luò)信號進行寬帶射頻接收、解擴、數(shù)字解調(diào)、編碼分析、數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)分析、信令解析等處理,確定無線網(wǎng)絡(luò)的類型與網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。

在探測到無線網(wǎng)絡(luò)類型與網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的基礎(chǔ)上,進一步探測屬于該網(wǎng)絡(luò)的移動終端,此時需要探測移動終端輻射的小功率射頻信號,屬于無線網(wǎng)絡(luò)的上行鏈路信號。

無線網(wǎng)絡(luò)的上行鏈路中包含有眾多的移動終端信號,需要將各個個體移動終端區(qū)分開來,對上行鏈路信號的無源探測主要是檢測各移動終端對網(wǎng)絡(luò)信令信號的響應(yīng),并識別描述其個體身份的特定碼序列。

無線網(wǎng)絡(luò)的上行鏈路信號與下行鏈路信號通常采用相同的通信體制與調(diào)制樣式,編碼方式、數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)及信令格式等業(yè)相類似,這些都需要在無源探測過程中進行自適應(yīng)的處理。

此階段的無源探測由收發(fā)一體化單元模塊實現(xiàn),共用全向收發(fā)天線,通過射頻雙工器將收發(fā)信道實現(xiàn)高隔離度的區(qū)分,這里要求射頻雙工器能夠達到70dB以上的隔離度,以保證發(fā)射與接收能夠同時工作,互不影響。

三、多信道比幅法測向定位

本裝置采用4/8信道比幅法進行測向定位。

如果采用4信道比幅法測向,則采用方向正對東西南北的四付定向天線(裝置固定在室外),或者采用方向?qū)受囕v(裝置裝載在車上)前后左右的四付定向天線。

如果采用8信道比幅法測向,則采用方向正對東西南北以及正負45°、正負135°的八付定向天線(裝置固定在室外),或者采用方向?qū)受囕v(裝置裝載在車上)前后左右以及偏移前后左右各45°的八付定向天線。

采用4信道比幅法測向,要求四個寬帶射頻接收處理信道工作特性(特別是幅度—頻率響應(yīng)特性)一致,4個四個寬帶射頻接收處理信道同步工作,同時從空間無線網(wǎng)絡(luò)信號中接收各移動終端的上行鏈路信號,經(jīng)過解擴、數(shù)字解調(diào)、編碼分析、數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)分析以及信令信息解析,分離出身份碼各不相同的各個體移動終端,而后提取特定目標移動終端或者各個體移動終端的射頻場強參數(shù)。

將4個寬帶射頻接收處理信道對同一特定目標移動終端或者同一個體移動終端提取的射頻場強參數(shù)按照比幅法測向算法進行計算,則可以得到特定目標移動終端或者某一個體移動終端相對檢測定位裝置所處的方位。

采用8信道比幅法測向,要求八個寬帶射頻接收處理信道工作特性(特別是幅度—頻率響應(yīng)特性)一致,8個四個寬帶射頻接收處理信道同步工作,同時從空間無線網(wǎng)絡(luò)信號中接收各移動終端的上行鏈路信號,經(jīng)過解擴、數(shù)字解調(diào)、編碼分析、數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)分析以及信令信息解析,分離出身份碼各不相同的各個體移動終端,而后提取特定目標移動終端或者各個體移動終端的射頻場強參數(shù)。

將8個寬帶射頻接收處理信道對同一特定目標移動終端或者同一個體移動終端提取的射頻場強參數(shù)按照比幅法測向算法進行計算,則可以得到特定目標移動終端或者某一個體移動終端相對檢測定位裝置所處的方位。

根據(jù)特定目標移動終端或者某一個體移動終端測得的場強參數(shù),應(yīng)用對應(yīng)電波傳播環(huán)境的傳輸衰減模型,以及目標移動終端輻射的射頻功率或者檢測裝置發(fā)射信道輻射的射頻功率,由此可以估算出移動終端離檢測定位裝置的大概距離。

相對于4信道比幅法測向,8信道比幅法測向的優(yōu)勢主要是天線方向特性可以更加尖銳或者天線主波瓣可以更窄,因而一方面天線增益更高,可以提高測量距離,另一方面較窄的主波瓣可以提高測向精度。

為了進一步提高測向精度,在裝置的比幅法測向算法中增加了將天線的主波瓣參數(shù)完整地置入到算法中進行加權(quán)擬合計算。

天線廠家提供的產(chǎn)品資料中有定向接收天線的主瓣波束形狀,但只是參考,實際的主波瓣參數(shù)有條件的最好是到微波暗室進行測量,沒有微波暗室條件的可以在空曠的地域空間用標準輻射源進行實地測量得到。

值得注意的是,無論是4信道比幅法測向,還是8信道比幅法測向,其中最重要的是通過無源被動接收處理的方式,在本裝置的主收發(fā)信道與各個體移動終端進行信令交互的過程中,正確區(qū)分識別各個體移動終端,并且準確提取其場強參數(shù)。所以在工作過程中,需要與本裝置的主收發(fā)信道同步。

場強參數(shù)測量可以是通過控制移動終端測量本裝置發(fā)射的射頻信號強度,并發(fā)送測量報告而接收解析得到。也可以是直接測量目標移動終端發(fā)射的上行鏈路信號場強得到。前者相對穩(wěn)定,后者測量速度更快。

對目標移動終端的定位結(jié)果可以實時得到,因而支持車載設(shè)備在運動過程中對周邊環(huán)境中的移動終端進行動態(tài)測向定位。在測量運動過程中,實時測量得到目標相對載車的方位,加上載車自身的GPS定位數(shù)據(jù),就可以在電子地圖上(或?qū)Ш降貓D)實時標繪出目標移動終端的方位線相交區(qū)域,該區(qū)域就是目標移動終端的可能位置估計點,此方法相比較通過電波傳播損耗模型的估計要更加準確。

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