一种基于无线电技术的定位系统及方法技术方案

本发明专利技术属于超短波信号处理领域，公开了一种基于无线电技术的定位系统及方法，包括：多个被定位设备和一个定位设备，多个被定位设备作为多个发射机，一个定位设备作为一个接收机；多个发射机分别在预设频率范围内发射具有某一频率的超短波信号，且每个发射机发射的超短波信号具有不同的频率；接收机包含：接收天线模块、射频模块、下变频模块、降采样模块、信道自适应均衡器、频率捕获模块以及方位数字解算模块；其中，接收天线模块由电子开关和呈圆形均匀分布的多根天线组成，电子开关用于依次接通不同的天线，能够快速达到精确定位的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无线电技术的定位系统及方法
本专利技术属于超短波信号处理领域，尤其涉及一种基于无线电技术的定位系统及方法。
技术介绍
现在普遍使用的定位系统主要有GPS定位、北斗定位等，GPS的优点是定位精度高，缺点是受天气和位置的影响较大，尤其是在城市这种复杂的环境中，且准确定位需要的时间比较长。北斗定位系统还处于发展阶段，主要应用于军用，民用推广还没做到全面普及。随着近年来无线电技术的发展，无线电定位技术越来越广泛地应用到人们的日常生活中，因此，研究一种定位时间短、精度高且受环境影响较小的数字化定向系统具有重要的实际价值。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于无线电技术的定位系统及方法，能够快速达到精确定位的目的。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现。技术方案一：一种基于无线电技术的定位系统，所述定位系统包括：位于设定区域内的多个被定位设备和位于设定区域内的一个定位设备，将所述多个被定位设备分别作为多个发射机，将所述一个定位设备作为一个接收机；所述多个发射机分别在预设频率范围内发射超短波信号，且每个发射机发射的超短波信号具有不同的频率；所述接收机包含：依次连接的接收天线模块、射频模块、下变频模块、降采样模块、信道自适应均衡器、频率捕获模块以及方位数字解算模块；其中，所述接收天线模块由一个电子开关和呈圆形均匀分布的多根天线组成，所述电子开关用于依次接通多根天线中的一根。本专利技术技术方案一的特点和进一步的改进为：(1)所述接收天线模块，用于分时获取多个发射机分别发射的超短波信号；所述射频模块，用于对接收天线接收的超短波信号进行滤波放大，得到滤波放大后的射频信号；所述下变频模块，用于对滤波放大后的射频信号进行混频，得到模拟中频信号；所述降采样模块，用于对所述模拟中频信号进行模数转换，得到数字中频信号；所述信道自适应均衡器，用于调节信道参数使所述数字中频信号的功率维持在设定范围内；所述频率捕获模块，用于获取从信道自适应均衡器输出的数字中频信号的频率，判断所述数字中频信号的频率是否在所述预设频率范围内；所述方位数字解算模块，用于当所述数字中频信号的频率在所述预设频率范围内，提取所述数字中频信号的方位信息。(2)所述提取所述数字中频信号的方位信息，具体为：(1a)设某一发射机发射的超短波信号为：s(t)＝m(t)cos[ωct+p(t)+c]；其中，m(t)表示超短波信号的幅度，p(t)表示超短波信号的相位调制信号，ωc表示超短波信号的载频角频率，c表示超短波信号的初相，t表示时间变量；(1b)则方位数字解算模块得到的数字中频信号为：其中，ki表示接收天线模块的传输系数，R表示发射机到接收机的距离，ωk表示接收天线中多根天线切换的角频率，表示多普勒频率相关项，θ即为该发射机对应的方位角信息；(1c)对所述数字中频信号进行非相干解调和滤波，得到数字基带信号：从而对所述数字基带信号进行FFT处理，得到所述数字基带信号的相频特性曲线，根据所述相频特性曲线在角频率ωk处对应的相位角θ得到该发射机的方位角信息。(3)预设频率范围内的超短波信号的频率范围为100MHz至300MHz。(4)所述数字中频信号的功率维持在设定的-10dBm至-30dBm范围内。技术方案二：一种基于无线电技术的定位方法，所述定位方法应用于技术方案一所述的基于无线电技术的定位系统，所述定位方法包括：(2a)设某一发射机发射的超短波信号为：s(t)＝m(t)cos[ωct+p(t)+c]；其中，m(t)表示超短波信号的幅度，p(t)表示超短波信号的相位调制信号，ωc表示超短波信号的载频角频率，c表示超短波信号的初相，t表示时间变量；(2b)接收机中的接收天线模块获取该发射机发射的超短波信号，通过射频模块进行滤波放大，得到滤波放大后的射频信号；并通过下变频模块得到模拟中频信号，通过降采样模块得到数字中频信号，并通过信道自适应均衡器使得所述数字中频信号的功率维持在设定范围内；(2c)所述频率捕获模块将所述数字中频信号与本地载波产生的I、Q两路信号相乘，将相乘后的信号经低通滤波器得到数字基带信号，将所述数字基带信号进行降采样，并将降采样后的信号做FFT变换，得到降采样后的信号的幅频特性，根据所述幅频特性得到数字中频信号的频率；(2d)若所述数字中频信号的频率在预设频率范围内，则方位数字解算模块得到的数字中频信号为：其中，ki表示接收天线模块的传输系数，R表示发射机到接收机的距离，ωk表示接收天线中多根天线切换的角频率，表示多普勒频率相关项，θ即为该发射机对应的方位角信息；(2e)对所述数字中频信号进行非相干解调和滤波，得到数字基带信号：从而对所述数字基带信号进行FFT处理，得到所述数字基带信号的相频特性曲线，根据所述相频特性曲线在角频率ωk处对应的相位角θ得到该发射机的方位角信息。本专利技术的有益效果为：1)无线电定位方案硬件实现复杂度低且资源使用较少、利用率高，本专利技术的定位时间和传统的定位系统相比，时间大大减少；2)能够有效克服高动态引起的较大的多普勒频移和频移变化率带来的频率捕获不精确、困难等缺点，适用范围领域更广；3)能够解决电磁干扰对定向精度的影响的问题，适合高速移动的物体的方位确定。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种基于无线电技术的定位系统的场景示意图；图2为本专利技术实施例提供的接收机的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的频率捕获模块的原理示意图；图4为本专利技术实施例提供的调制信号解调原理示意图；图5为本专利技术实施例提供的接收机中接收天线模块的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供一种基于无线电技术的定位系统，如图1所示，所述定位系统包括：位于设定区域内的多个被定位设备和位于设定区域内的一个定位设备，将所述多个被定位设备分别作为多个发射机，将所述一个定位设备作为一个接收机；所述多个发射机分别在预设频率范围内发射超短波信号，且每个发射机发射的超短波信号具有不同的频率；如图2所示，所述接收机包含：依次连接的接收天线模块、射频模块、下变频模块、降采样模块、信道自适应均衡器、频率捕获模块以及方位数字解算模块；其中，所述接收天线模块由一个电子开关和呈圆形均匀分布的多根天线组成，所述电子开关用于依次接通多根天线中的一根。进一步的，所述接收天线模块，用于分时获取多个发射机分别发射的超短波信号；所述射频模块，用于对接收天线接收的超短波信号进行滤波放大，得到滤波放大后的射频信号；所述下变频模块，用于对滤波放大后的射频信号进行混频，得到模拟中频信号；所述降采样模块，用于对所述模拟中频信号进行模数转换，得到数字中频信号；所述信道自适应均衡器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无线电技术的定位系统，其特征在于，所述定位系统包括：位于设定区域内的多个被定位设备和位于设定区域内的一个定位设备，将所述多个被定位设备分别作为多个发射机，将所述一个定位设备作为一个接收机；所述多个发射机分别在预设频率范围内发射超短波信号，且每个发射机发射的超短波信号具有不同的频率；所述接收机包含：依次连接的接收天线模块、射频模块、下变频模块、降采样模块、信道自适应均衡器、频率捕获模块以及方位数字解算模块；其中，所述接收天线模块由一个电子开关和呈圆形均匀分布的多根天线组成，所述电子开关用于依次接通多根天线中的一根。

【技术特征摘要】
1.一种基于无线电技术的定位系统，其特征在于，所述定位系统包括：位于设定区域内的多个被定位设备和位于设定区域内的一个定位设备，将所述多个被定位设备分别作为多个发射机，将所述一个定位设备作为一个接收机；所述多个发射机分别在预设频率范围内发射超短波信号，且每个发射机发射的超短波信号具有不同的频率；所述接收机包含：依次连接的接收天线模块、射频模块、下变频模块、降采样模块、信道自适应均衡器、频率捕获模块以及方位数字解算模块；其中，所述接收天线模块由一个电子开关和呈圆形均匀分布的多根天线组成，所述电子开关用于依次接通多根天线中的一根。2.根据权利要求1所述的一种基于无线电技术的定位系统，其特征在于，所述接收天线模块，用于分时获取多个发射机分别发射的超短波信号；所述射频模块，用于对接收天线接收的超短波信号进行滤波放大，得到滤波放大后的射频信号；所述下变频模块，用于对滤波放大后的射频信号进行混频，得到模拟中频信号；所述降采样模块，用于对所述模拟中频信号进行模数转换，得到数字中频信号；所述信道自适应均衡器，用于调节信道参数使所述数字中频信号的功率维持在设定范围内；所述频率捕获模块，用于获取从信道自适应均衡器输出的数字中频信号的频率，判断所述数字中频信号的频率是否在所述预设频率范围内；所述方位数字解算模块，用于当所述数字中频信号的频率在所述预设频率范围内，提取所述数字中频信号的方位信息。3.根据权利要求2所述的一种基于无线电技术的定位系统，其特征在于，所述提取所述数字中频信号的方位信息，具体为：(1a)设某一发射机发射的超短波信号为：s(t)＝m(t)cos[ωCt+p(t)+c]；其中，m(t)表示超短波信号的幅度，p(t)表示超短波信号的相位调制信号，ωC表示超短波信号的载频角频率，c表示超短波信号的初相，t表示时间变量；(1b)则方位数字解算模块得到的数字中频信号为：其中，ki表示接收天线模块的传输系数，R表示发射机到接收机的距离，ωk表示接收天线中多根天线切换的角频率，表示多普勒频率相关项，θ即为该发射机对应的方位角信息；(1c)对所述数字中频信号进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宝强，路盼，王君方，李瑞，唐宏震，胡山锋，乔建，张忠波，赵微，刘洋，
申请(专利权)人：西安烽火电子科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61