移动坐标精确定位系统技术方案

移动坐标精确定位系统，由控制器、水平基站组、垂直基站组和若干待定位标签组成，所述控制器由同步控制模块和信号处理模块组成，所述水平基站组包括至少两个位于同一水平高度的基站，所述垂直基站组包括至少两个在竖直方向投影重合的基站，所述标签能够在接收到基站发射的信号后向室内空间发射调频连续波，所述控制器与同一基站组内的各个基站之间的同步信号传输延时相等。本发明专利技术通过数字信号处理算法，能够消除基站与标签间存在的粗同步误差对定位精度的影响；在进行数字信号处理时，将计算得到的标签与各个基站之间距离两两作差，消除即时误差，实现对标签的精确定位。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子通信领域，涉及一种移动坐标精确定位系统。
技术介绍
随着信息技术与无线通信技术的发展与普及，人们对定位和导航的需求日益增大。全球定位系统（GPS）是目前应用最为广泛的定位技术，能够满足人们在室外定位的需求。但是当GPS接收机在室内工作时，信号强度受建筑物的影响而大大降低，接收机无法进行定位。然而随着现代社会的不断发展，城镇化进程加快，大型建筑日益增多，人们80%以上的时间处于室内环境（含地下、矿井、隧道等），在复杂的室内环境，人们对室内位置服务的需求正迅速增加。而公共安全、生产安全、应急救援、物联网、特殊人群监护、大型场馆管理、智慧城市建设等领域都需要使用准确的室内定位信息。在利用GPS进行定位时，会受到各种各样因素的影响。影响GPS定位精度的因素包括与GPS卫星自身有关的因素、电离层和平流层等大气层造成的误差延迟、GPS接收机时钟误差及其他软硬件误差等。
技术实现思路
为克服现有GPS 定位方法精度不足的技术缺陷，本专利技术公开了一种移动坐标精确定位系统。本专利技术所述移动坐标精确定位系统，由控制器、水平基站组、垂直基站组和若干待定位标签组成，所述控制器由同步控制模块和信号处理模块组成，所述水平基站组包括至少两个位于同一水平高度的基站，所述垂直基站组包括至少两个在竖直方向投影重合的基站，所述标签能够在接收到基站发射的信号后向室内空间发射调频连续波，所述控制器与同一基站组内的各个基站之间的同步信号传输延时相等。优选的，所述基站由基站通信模块、基站天线、基站放大器、混频器、滤波放大器、AD转换器组成，信号流向依次为基站天线-基站放大器-混频器-滤波放大器-AD转换器-基站通信模块。进一步的，所述基站还包括与混频器连接的本振。优选的，所述标签由标签通信模块、调频连续波发生器、标签放大器和标签天线组成，信号流向为标签通信模块-调频连续波发生器-标签放大器-标签天线。优选的，所述控制器与各个基站之间通过有线方式传输信号，且控制器到各个基站的同步信号传输线传输延时相等。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术采用调频连续波方法进行测距，通过数字信号处理算法，能够消除基站与标签间存在的粗同步误差对定位精度的影响，在系统设计时设计同步控制器，每隔一定时间向各个基站发出一个同步信号，该同步信号可以使用相同延时的传输线传输给各个基站，以保证各个基站精确同步；在进行数字信号处理时，将计算得到的标签与各个基站之间距离两两作差，消除即时误差，实现对标签的精确定位。附图说明图1是本专利技术所述移动坐标精确定位系统一种具体实施方式的连接关系图；图2是本专利技术所述标签、基站、控制器的各自一种具体实施方式示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。如图1至2所示，给出了本专利技术所述移动坐标精确定位系统的信号连接方式和各部件内部结构的一个具体实施方式。所述移动坐标精确定位系统，由控制器、水平基站组、垂直基站组和若干待定位标签组成，所述控制器由同步控制模块和信号处理模块组成，所述水平基站组包括至少两个位于同一水平高度的基站，所述垂直基站组包括至少两个在竖直方向投影重合的基站，所述标签能够在接收到基站发射的信号后向室内空间发射调频连续波，所述控制器与同一基站组内的各个基站之间的同步信号传输延时相等。根据空间大小和形状确定基站数量，每个基站的结构相同，都包括通信模块和调频信号接收机，其结构包括通信模块、基站天线、基站放大器、混频器、本振、滤波放大器、模数转换器（ADC）。基站的作用包含两个部分。一是通信模块与该基站的定位区域中的所有标签通信，确定标签的总数与各个标签的标签编码，并发送至控制器进行汇总，由控制器对标签进行管理。定位过程中，控制器每次向基站发送一个位于定位区域中的标签编码，由基站的通信模块转发该标签编码，通知对应标签开始发射定位信号。基站的另一个作用是调频信号接收机接收标签发射的定位信号，具体包括：基站天线接收标签所发射的信号，该信号经过基站放大器放大，然后进入混频器与本振产生的本振信号混频得到中频信号（射频信号经混频器降低频率后的信号），中频信号经过滤波放大器进行滤波和放大处理以后经过ADC转换成数字信号，输出给控制器中的信号处理器。水平基站组的各个基站的测量数据相减后，将GPS定位的即时误差消除，得到水平方向距离差值的真实值，作为后续计算分析的依据；同理，利用垂直基站组的各个基站，可以得到垂直方向距离差值的真实值。 控制器中包含两个部分：同步控制模块和信号处理模块。同步控制模块每隔一定时间对所有不同位置的基站进行同步控制，控制方式有两种，一种是同步控制模块产生同步信号，通过等延时的传输线传输给各个基站，对各个基站中的本振信号同步；另一种方式是同步控制器直接产生本振信号，然后分成多路，通过等延时的传输线传输给各个基站，作为混频器的本振信号，此时基站中可以不再需要本振。对基站进行同步控制的同时，同步控制模块向基站发送位于定位区域中的标签编码，并由基站中的通信模块转发，从而控制定位区域中的标签发射定位信号。信号处理模块的功能是将接收到的各个基站的数字中频信号进行处理，并输出定位结果，即标签的位置或坐标。待定位标签发射的信号通常为高频射频信号，为满足现有技术的ADC芯片输入信号采样要求，基站将待定位标签发射的信号降频至中频频段。所谓精确定位，是指坐标误差降低到1米以下或更低，为了保证专利技术装置高精度的定位，各基站中混频器输入端的本振信号要求严格同步，因此需要控制器到各个基站的同步信号传播延时相同，采用无线方式传递信号时，要求控制器到各个基站的空间距离相同，当采用有线方式传递信号时，可以要求控制器到各个基站的信号传输线类型和长度都相同，显然，采用有线方式更容易在不同结构形状的定位区域内获得相等的同步信号传递延时。基于如上所述的移动坐标精确定位系统，本专利技术公开了一种移动坐标精确定位方法，包括若干个独立标签定位步骤，每一独立标签定位步骤对一个待定位的标签进行一次定位，所述独立标签定位步骤包括如下步骤：SS1.控制器向各个基站发送标签编码，基站收到标签编码后转发至相应标签，以实现基站与标签间的粗同步；控制器发射标签编码的同时，发射同步信号至各个基站，以保证基站间的严格同步；SS2.标签收到基站转发的标签编码后，发射定位信号，各个基站接收定位信号，利用混频技术将输入信号转化为数字中频信号，并发射至控制器；所述定位信号为调频连续波；控制器发射的同步信号用于在转化为数字中频信号的过程中对本振信号进行同步或直接作为本振信号；SS3.控制器根据数字中频信号计算同一基站组中各基站与待定位标签之间的伪距，SS32待定位标签与同一基站组中各基站之间的伪距两两作差得到标签与各基站之间的距离差；SS33根据距离差的正负号解模糊得到待定位标签的位置。实际操作过程中，定位区域内通常包括多个待定位标签，此时可以对各个标签编号依次循环定位，具体为：控制器确定定位区域内所有标签本文档来自技高网...

【技术保护点】
移动坐标精确定位系统，其特征在于，由控制器、水平基站组、垂直基站组和若干待定位标签组成，所述控制器由同步控制模块和信号处理模块组成，所述水平基站组包括至少两个位于同一水平高度的基站，所述垂直基站组包括至少两个在竖直方向投影重合的基站，所述标签能够在接收到基站发射的信号后向室内空间发射调频连续波，所述控制器与同一基站组内的各个基站之间的同步信号传输延时相等。

【技术特征摘要】
1.移动坐标精确定位系统，其特征在于，由控制器、水平基站组、垂直基站组和若干待定位标签组成，所述控制器由同步控制模块和信号处理模块组成，所述水平基站组包括至少两个位于同一水平高度的基站，所述垂直基站组包括至少两个在竖直方向投影重合的基站，所述标签能够在接收到基站发射的信号后向室内空间发射调频连续波，所述控制器与同一基站组内的各个基站之间的同步信号传输延时相等。
2. 如权利要求1所述的移动坐标精确定位系统，其特征在于，所述基站由基站通信模块、基站天线、基站放大器、混频器、滤波放大器、AD转换器组成，信号流向依次为基站...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔亚军，
申请(专利权)人：四川空间信息产业发展有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51