一种超宽带目标定位系统及其超宽带数字标签技术方案

本发明专利技术公开了一种超宽带目标定位系统及其超宽带数字标签，利用UWB通信独特的技术特点，实现低成本数字识别标签，非常适合于低成本的商用射频标签(RFID)识别系统。其技术方案为：设计一种超宽带数字标签，并通过几个固定的传感器，对待定位的超宽带数字标签进行测距，通过各传感器接收到超宽带数字标签发出的信号的绝对到达时间的差值来计算到达时间差，实现对超宽带数字标签的准确定位。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及标签技术，尤其涉及基于超宽带通信技术实现的数字标签技术。
技术介绍
数字标签的应用范围越来越广，一种普遍使用的数字标签就是商用射频标签(RFID)。数字标签技术中的一项重要指标就是标签的识别，传统的RFID在识别上存在着通信速率较低、安全性不高、系统复杂度较高、抗多径效应较差以及定位精度不够等缺点。超宽带(UWB)通信是一种与传统通信技术完全不同的利用纳秒级窄脉冲发射基带无线信号的通信技术，其应用频段在3.1GHz到10.6GHz之间。UWB技术因其准确的三维定位能力而在短距离定位与跟踪系统中具有重要的应用价值。美国从上世纪八十年代开始利用超宽带技术用于军用雷达系统研究；国内还仅限于理论性研究。超宽带(UWB)通信具有比窄带通信系统显著的优势在于：高通信速率、安全性高、低系统复杂度、抗多径效应、能提供数厘米的定位精度等优点，是目前为最具竞争力和发展前景的技术之一。利用UWB技术设计的数字标签可广泛应用于精确定位系统，如区域内资产跟踪、人员定位等。
技术实现思路
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。本专利技术的目的在于解决上述问题，提供了一种超宽带目标定位系统及其超宽带数字标签，利用UWB通信独特的技术特点，实现低成本数字识别标签，非常适合于低成本的商用射频标签(RFID)识别系统。本专利技术的技术方案为：本专利技术揭示了一种超宽带数字标签，其特征在于，包括：微控制单元，产生并发送周期脉冲、具有身份标识号码的数据报文；脉冲调制单元，连接微控制单元，接收微控制单元发送的数据报文并将数据报文调制成脉冲信号；脉冲压缩单元，连接脉冲调制单元，接收脉冲调制单元发来的脉冲信号并通过压缩处理使脉冲信号变窄到超宽带应用频段，使脉冲信号成为超宽带信号；射频滤波单元，连接脉冲压缩单元，将脉冲压缩单元处理后的超宽带信号进行滤波处理；天线，连接射频滤波单元，发射滤波处理后的超宽带信号；电源控制电路，分别连接微控制单元、脉冲调制单元、脉冲压缩单元、射频滤波单元，为标签提供电压。根据本专利技术的超宽带数字标签的一实施例，超宽带的应用频段在3.1GHz到10.6Ghz之间。根据本专利技术的超宽带数字标签的一实施例，脉冲压缩单元将脉冲信号进一步变窄到6GHz到7GHz之间。根据本专利技术的超宽带数字标签的一实施例，天线是微带贴片天线。根据本专利技术的超宽带数字标签的一实施例，超宽带数字标签还包括：低频前端电路，通过LC感应线圈接收来自外部的配置命令，进行识别、滤波后输出到微控制单元，将微控制单元从休眠中唤醒，存储参数并按照配置命令执行操作。本专利技术还揭示了一种超宽带目标定位系统，其特征在于，包括：至少一个超宽带数字标签；多个传感器，由该多个传感器围成标签监视范围，该多个传感器通过网络连接到中央处理器，每一传感器将接收到的超宽带数字标签发出的信号的绝对到达时间通过网络分别发送到中央处理器；中央处理器，基于该多个传感器发来的绝对到达时间的差值进行超宽带数字标签的定位。根据本专利技术的超宽带目标定位系统的一实施例，超宽带数字标签的应用频段在3.1GHz到10.6Ghz之间。根据本专利技术的超宽带目标定位系统的一实施例，超宽带数字标签的应用频段进一步变窄到6GHz到7GHz之间。根据本专利技术的超宽带目标定位系统的一实施例，超宽带数字标签中的天线是微带贴片天线。根据本专利技术的超宽带目标定位系统的一实施例，超宽带数字标签还包括：低频前端电路，通过LC感应线圈接收来自外部的配置命令，进行识别、滤波后输出到微控制单元，将微控制单元从休眠中唤醒，存储参数并按照配置命令执行操作。本专利技术对比现有技术有如下的有益效果：本专利技术的方案是设计一种超宽带数字标签，并通过几个固定的传感器，对待定位的超宽带数字标签进行测距，通过各传感器接收到超宽带数字标签发出的信号的绝对到达时间的差值来计算到达时间差，实现对超宽带数字标签的准确定位。本专利技术的超宽带数字标签可广泛应用于物流管理、生产监控、人员监管等民用通信领域。附图说明图1示出了本专利技术的超宽带数字标签的较佳实施例的原理框图。图2示出了本专利技术的超宽带数字标签中的微控制单元的电路图。图3示出了本专利技术的超宽带数字标签中的脉冲调制单元的电路图。图4示出了本专利技术的超宽带数字标签中的脉冲压缩单元的电路图。图5示出了本专利技术的超宽带数字标签中的射频滤波单元的电路图。图6示出了本专利技术的超宽带数字标签中的电源控制电路的电路图。图7示出了本专利技术的超宽带数字标签中的低频前端电路的电路图。图8示出了本专利技术的超宽带目标定位系统的较佳实施例的系统原理框图。具体实施方式在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本专利技术的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。图1示出了本专利技术的超宽带数字标签的较佳实施例的原理。请参见图1，本实施例的超宽带数字标签包括：图2所示的微控制单元11(MCU)、图3所示的脉冲调制单元12、图4所示的脉冲压缩单元13、图5所示的射频滤波单元14、天线15、图6所示的电源控制电路16。这些组件之间的连接关系是：微控制单元11的输出端连接脉冲调制单元12，脉冲调制单元12的输出端连接脉冲压缩单元13，脉冲压缩单元13的输出端连接射频滤波单元14，射频滤波单元14的输出端连接天线15，电源控制电路16的输出端分别连接微控制单元11、脉冲调制单元12、脉冲压缩单元13、射频滤波单元14。超宽带数字标签的实现原理如下。微控制单元11产生并发送周期脉冲、具有唯一的身份标识号码(ID)的数据报文。脉冲调制单元12接收微控制单元11发送的数据报文并将数据报文调制成脉冲信号。脉冲压缩单元13接收脉冲调制单元12发来的脉冲信号并通过压缩处理使脉冲信号变窄到超宽带应用频段，使脉冲信号成为超宽带信号。此处的超宽带应用频段可以是常规的3.1GHz到10.6Ghz之间的频段，较佳的进一步变窄到6GHz到7GHz之间。射频滤波单元14将脉冲压缩单元13处理后的超宽带信号进行滤波处理。天线15发射滤波处理后的超宽带信号，本实施例中的天线15例如是微带贴片天线。电源控制电路16是为其所连接的微控制单元11、脉冲调制单元12、脉冲压缩单元13、射频滤波单元14(亦即整个超宽带数字标签)提供电压。正常工作状态下，微控制单元11处于休眠状态下，当参数设定的时间到时，启动电源控制电路16，纽扣电池3V电压加入到上述超宽带数字标签的整个工作电路中，以完成报文的发射。较佳的，超宽带数字标签还包括图7所示的低频前端电路17。当需要对超宽带数字标签进行工作参数配置时，可用系统专用设置工具在LF频段向标签发送
配置参数命令，如启动、停止标签工作、标签发射信号时间间隔等。在标签内的低频前端电路17通过LC感应线圈接收到配置命令，进行识别、滤波、输出到微控制单元11，将微控制单元11从休眠中唤醒，微控制单元11存储参数并按命令执行操作。基于上述设计的本专利技术的超宽带(UWB)数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超宽带数字标签，其特征在于，包括：微控制单元，产生并发送周期脉冲、具有身份标识号码的数据报文；脉冲调制单元，连接微控制单元，接收微控制单元发送的数据报文并将数据报文调制成脉冲信号；脉冲压缩单元，连接脉冲调制单元，接收脉冲调制单元发来的脉冲信号并通过压缩处理使脉冲信号变窄到超宽带应用频段，使脉冲信号成为超宽带信号；射频滤波单元，连接脉冲压缩单元，将脉冲压缩单元处理后的超宽带信号进行滤波处理；天线，连接射频滤波单元，发射滤波处理后的超宽带信号；电源控制电路，分别连接微控制单元、脉冲调制单元、脉冲压缩单元、射频滤波单元，为标签提供电压。

【技术特征摘要】
1.一种超宽带数字标签，其特征在于，包括：微控制单元，产生并发送周期脉冲、具有身份标识号码的数据报文；脉冲调制单元，连接微控制单元，接收微控制单元发送的数据报文并将数据报文调制成脉冲信号；脉冲压缩单元，连接脉冲调制单元，接收脉冲调制单元发来的脉冲信号并通过压缩处理使脉冲信号变窄到超宽带应用频段，使脉冲信号成为超宽带信号；射频滤波单元，连接脉冲压缩单元，将脉冲压缩单元处理后的超宽带信号进行滤波处理；天线，连接射频滤波单元，发射滤波处理后的超宽带信号；电源控制电路，分别连接微控制单元、脉冲调制单元、脉冲压缩单元、射频滤波单元，为标签提供电压。2.根据权利要求1所述的超宽带数字标签，其特征在于，超宽带的应用频段在3.1GHz到10.6Ghz之间。3.根据权利要求2所述的超宽带数字标签，其特征在于，脉冲压缩单元将脉冲信号进一步变窄到6GHz到7GHz之间。4.根据权利要求1所述的超宽带数字标签，其特征在于，天线是微带贴片天线。5.根据权利要求1所述的超宽带数字标签，其特征在于，超宽带数字标签还包括：低频前端电路，通过LC感应线圈接收来自外部的配置命令，进行识别、...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋祖安，马歆磊，祁巍，张一鹏，郭俊岑，孟海斌，
申请(专利权)人：上海申达自动防范系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31