一种利用时分同步的旋转波束实现位置定位的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用时分同步的旋转波束实现位置定位的方法，涉及无线电信号定位领域，利用时分同步旋转波束射频信号，在多个基站中同时广播，终端通过接收时分同步旋转波束射频信号，获得终端与多个基站的角度信息、坐标信息，并通过时分同步旋转波束射频信号携带的导航电文信息，获得基站的绝对位置坐标，利用多个基站角度信息、坐标信息，按照到达信号角度的通用定位方法，实现终端位置的定位。本发明专利技术提供了室内外一体化定位方法，是室内外定位的普适技术方案。

【技术实现步骤摘要】
一种利用时分同步的旋转波束实现位置定位的方法
本专利技术涉及无线电信号定位领域，尤其涉及一种利用时分同步的旋转波束实现位置定位的方法。
技术介绍
普适的位置定位仍属强烈的市场需求。在室外，卫星导航定位技术成为定位技术的主流。在室内，各种短距离无线通信技术激烈竞争，尚没有主流定位技术。室内外一体化定位技术，由于缺乏针对性设计，还没有普适的技术方案。地面通信技术的主流是无线蜂窝通信技术，即我们常说的手机通信。国际上第5代无线蜂窝通信技术全面采用阵列天线技术，配合基带算法，可实现波束控制，但这种波束控制是准静态的，手机与基站之间的通信仍是连续波通信。通过改变基带算法，可以实现波束按空间方位进行动态扫描，类似雷达对空间成像的动态扫描，此时通信属于脉冲波通信。双天线的导航卫星接收机可以精确测量双天线基线与真北线(即大家看地图或者地球仪上所有经线的起始点，也叫地理北极。)的平面方位夹角，从而可以提供基站基准的指向测量。所述指向基准可以为基站按角度开展信号调制提供参考依据。同时提供的卫星授时信号可以为基站提供时间基准，所述时间基准可以为基站按时间同步提供参考依据。因此，本领域的技术人员致力于开发一种利用时分同步的旋转波束实现位置定位的方法。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是普适的室内外定位。为实现上述目的，本专利技术提供了一种利用时分同步的旋转波束实现位置定位的方法，利用一种时分同步旋转波束射频信号，在多个基站中同时广播，终端通过接收旋转波束信号，获得终端与基站的角度信息，并通过旋转波束信号携带的导航电文信息，获得基站的绝对位置坐标，利用2个基站以上角度信息，坐标信息，按照到达信号角度的通用定位方法，实现终端位置的定位。进一步地，时分同步旋转波束射频信号，是一种波束赋形射频信号，其发射的波束按照固定的满足通信功能的速率在360度平面方向上做圆周扫描。进一步地，时分同步旋转波束射频信号的发射周期起始时刻和发射周期起始方向角在多个基站之间保持同步，发射射频信号调制有带角度信息的调制码，发射射频信号的调制码承载有多个基站之间保持相同格式的导航电文信息。进一步地，时分同步旋转波束射频信号的的发射可以描述为边扫描边调制，扫描完一圈，调制码也完成一个完整周期的调制，因而不同角度发射的波束具有不同的调制码码片信息。进一步地，调制码随着角度的扫描，有不同的物理参数。一种实现这种要求的调制码为伪随机序列码。假设伪随机序列码为1023个码片组成，在360度的扫描过程中，每一度空间接收到的码片序列将是1023/360的码片宽度。又假设起始调制发射的波束指向角度是真北线夹角0度，则在1度左右接收的是伪随机序列的1023/360的第1段信号，在2度左右接收的是伪随机序列的1023/360的第2段信号，在N度左右接收的是伪随机序列的1023/360的第N段信号，以此类推。进一步地，调制码随着角度的扫描，有不同的物理参数。一种实现这种要求的调制码为宽带线性调制码。假设宽带线性调制码为20M的信号带宽，在360度的扫描过程中，每一度空间接收到的信号序列将是20M/360的频率信号。又假设起始调制发射的波束指向角度是真北线夹角0度，则在1度左右接收的是宽带线性调制信号的频率范围是20M/360的第1段频率信号，在2度左右接收的是宽带线性调制信号的频率范围是20M/360的第2段频率信号，在N度左右接收的是宽带线性调制信号的频率范围是20M/360的第N段频率信号，以此类推。进一步地，调制码承载的导航电文信息，至少包含对应发射基站的绝对位置坐标信息，在调制码上周期循环播发。终端接收发生在某个角度方位上，将周期的获得脉冲式的接收信号，利用BPSK(BinaryPhaseShiftKeying，二进制相移键控。是把模拟信号转换成数据值的转换方式之一，利用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式)的调制技术，可以实现脉冲式的固定通信速率的通信，实现信息由基站向终端的传送。进一步地，本专利技术需要多个基站同时广播时分同步旋转波束，实现对定位区域的覆盖。基站的分布可以利用现有的蜂窝通信基站。终端通过接收至少两个基站的信号，获取两个基站的绝对坐标信息，获取分别对应的终端与基站形成的连线与真北线的夹角信息，由基于到达信号角度的定位方法，实现终端的定位。进一步地，终端定位采用无源被动定位方式，即只需要接收定位信号，直接由接收的定位信号计算出位置，而不需要与基站进行交互式通信来定位。终端定位只需定位信号接收电路，不需配置定位信号发射电路。本专利技术提供了室内外一体化定位方法，是室内外定位的普适技术方案。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本专利技术旋转波束信号旋转扫描示意图；图2是本专利技术定位原理A时刻示意图；图3是本专利技术定位原理B时刻示意图；图4是本专利技术终端接收信号脉冲波示意图；图5是本专利技术基于到达信号角度的定位原理示意图。具体实施方式以下参考说明书附图介绍本专利技术的多个优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本专利技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本专利技术的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本专利技术并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。如图1所示，本实施例中真北方向线1为周期信号初始方向角，波束2为初始波束，经过一定速率的旋转扫描，波束分别围绕基站中心，依次经历波束3，波束4，波束5，最终回到波束2，波束以此类推，不断周期性的扫过整个平面。时分同步是指不同基站的所述旋转波束，其发射周期起始时刻在两个以上基站之间保持同步，其发射周期起始方向角在多个基站之间保持同步，其发射周期射频信号调制有带角度信息的调制码，其发射射频信号的调制码承载，在多个基站之间保持相同格式的导航电文信息。即同一时刻，不同基站的波束与真北线的夹角都是相同的，指向完全同步。本实施例原理是利用多个基站，同时播发以上时分同步旋转波束，每个基站都加载格式相同，但内容各自的导航电文调制。如图2所示，本实施例定位原理A时刻两个基站A，B都在广播各自的时分同步旋转波束3，而终端此时刻接收到来自基站A的信号波束。从而获取到终端与基站A的方位角以真北线为基准的角度θ-A。如图3所示，本实施例定位原理B时刻两个基站A，B都在广播各自的时分同步旋转波束3，而终端此时刻接收到来自基站B的信号波束。从而获取到终端与基站B的方位角以真北线为基准的角度θ-B。如图4所示，本实施例终端接收信号脉冲波，在一个周期T内，终端分别在特定时刻获得基站A，基站B的波束信号，在两个周期T内，两次获得基站A，基站B的波束信号，以此类推，在导航电文的周期时间内，终端获得基站A，基站B的导航电文，从而获得基站A的绝对位置坐标A(X，Y)，基站B的绝对位置坐标B(X，Y)。如图5所示，本实施例采用的基于到达信号角度的定位原理。在获得A(X，Y)，B(X，Y)，θ-A，θ-B，由此四个参数，计算出终端的绝对位置坐标C(X，Y)。对于2个以上的基站接收及定位原本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用时分同步的旋转波束实现位置定位的方法，其特征在于，利用时分同步旋转波束射频信号，在两个以上的基站中同时广播，终端通过接收所述时分同步旋转波束射频信号，获得所述终端与所述多个基站的角度信息、坐标信息，并通过所述时分同步旋转波束射频信号携带的导航电文信息，获得所述多个基站的绝对位置坐标，利用所述多个基站所述角度信息、所述坐标信息，按照到达信号角度的通用定位方法，实现所述终端位置的定位。

【技术特征摘要】
1.一种利用时分同步的旋转波束实现位置定位的方法，其特征在于，利用时分同步旋转波束射频信号，在两个以上的基站中同时广播，终端通过接收所述时分同步旋转波束射频信号，获得所述终端与所述多个基站的角度信息、坐标信息，并通过所述时分同步旋转波束射频信号携带的导航电文信息，获得所述多个基站的绝对位置坐标，利用所述多个基站所述角度信息、所述坐标信息，按照到达信号角度的通用定位方法，实现所述终端位置的定位。2.如权利要求1所述的利用时分同步的旋转波束实现位置定位的方法，其特征在于，所述时分同步旋转波束射频信号为波束赋形射频信号，其发射的波束按照固定的满足通信功能的速率在360度平面方向上做圆周扫描。3.如权利要求1或2所述的利用时分同步的旋转波束实现位置定位的方法，其特征在于，所述时分同步旋转波束射频信号的发射周期起始时刻和发射周期起始方向角在所述多个基站之间保持同步。4.如权利要求3所述的利用时分同步的旋转波束实现位置定位的方法，其特征在于，所述时分同步旋转波束射频信号调制有带角度信息的调制码，所述发射射频信号的调制码承载有所述多个基站之间保持相同格式的导航电文信息。5.如权利要求4所述的利用时分同步的旋转波束实现位置定位的方法，其特征在于，所述时分同步旋转波束射频信号的发射为边扫描边调制，扫描完一圈，所述调制码也完成一个完整周期的调制，因而不同角度发射的波束具有不同的调制码码片信息。6.如权利要求5所述的利用时分同步的旋转波束实现位置定位的方法，其特征在于，所述调制码为伪随机序列码，由1023个码片组成，在360度的扫描过程中，每一度空间接收到的码片序列是1023/360的码片宽度，当起始调制发射的波束指向角度是真北线夹角0度时，在1度左右接收的是伪随机序列的1023/360的第1段信号，在2度...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓江，殷明，何文涛，甘业兵，钱敏，徐建华，
申请(专利权)人：杭州中科微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33