一种无线电定位系统及其定位方法技术方案

技术编号：24254631 阅读：55 留言：0更新日期：2020-05-23 01:17

本发明专利技术公开了一种无线电定位系统及其定位方法，定位系统包括至少三台主设备和若干台从设备；每台主设备均与通过无线链路与每台从设备通信连接，所有主设备中一台主设备作为无线电定位系统的主控制器；每台主设备均包括基带信号产生电路、信号发送电路、相位检测电路、第一主控制及通信电路和信号接收电路；每个从设备均包括第二主控制及通信电路、接收前端电路、混频滤波电路和发送前端电路；本发明专利技术通过改变信号接收电路，减少了系统相位延迟，进而减少了系统复杂度；通过改进的系统测距算法以及增加基带信号产生电路等配套电路，提高了系统测距时的可靠性；本发明专利技术提供的定位系统复杂度低、环境对测距影响小，系统功耗低、带宽占用低。

A radio positioning system and its positioning method

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【技术实现步骤摘要】
一种无线电定位系统及其定位方法
本专利技术属于无线电定位方法
，具体涉及一种无线电定位系统及其定位方法。
技术介绍
随着移动终端以及物联网的快速普及，人们对室内设备的定位需求日益增加，无线电定位系统是指利用无线电波直线恒速传播特性通过测量固定或运动的物体的位置以进行定位的技术；因此，要想实现无线电定位，无线电测距是必不可少的环节，现有的无线电测距主要有RSSI(ReceivedSignalStrengthIndication，接收信号强度指示)以及UWB(UltraWideband，无线载波通信技术)，UWB精度相对较高但是所使用的频带很宽，对系统的设计有较高的要求，相位式测距有占有带宽较低，系统结构简单，但是无线电测距有很大的问题就是多径效应，多径效应会影响电磁波接收时的相位，对数据测量带来很大的问题。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的无线电定位系统及其定位方法解决了无线电定位系统结构复杂、定位精度不够且占用带宽较高的问题。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的...

【技术保护点】
1.一种无线电定位系统，其特征在于，包括至少三台主设备和若干台从设备；/n每台所述主设备均与通过无线链路与每台所述从设备通信连接，所有所述主设备中一台主设备作为无线电定位系统的主控制器；/n每台所述主设备均包括基带信号产生电路、信号发送电路、相位检测电路、第一主控制及通信电路和信号接收电路；/n每个所述从设备均包括第二主控制及通信电路、接收前端电路、混频滤波电路和发送前端电路；/n所述基带信号产生电路的输出端分别与所述信号发送电路的输入端和所述相位检测电路的第一输入端连接，所述信号发送电路的输出端通过无线链路与所述接收前端电路的输入端连接，所述接收前端电路的输出端与所述混频滤波电路的输入端连接...

【技术特征摘要】
1.一种无线电定位系统，其特征在于，包括至少三台主设备和若干台从设备；
每台所述主设备均与通过无线链路与每台所述从设备通信连接，所有所述主设备中一台主设备作为无线电定位系统的主控制器；
每台所述主设备均包括基带信号产生电路、信号发送电路、相位检测电路、第一主控制及通信电路和信号接收电路；
每个所述从设备均包括第二主控制及通信电路、接收前端电路、混频滤波电路和发送前端电路；
所述基带信号产生电路的输出端分别与所述信号发送电路的输入端和所述相位检测电路的第一输入端连接，所述信号发送电路的输出端通过无线链路与所述接收前端电路的输入端连接，所述接收前端电路的输出端与所述混频滤波电路的输入端连接，所述混频滤波电路的输出端与所述发送前端电路的输入端连接，所述发送前端电路的输出端通过无线链路与所述信号接收电路的输入端连接，所述信号接收电路的输出端与所述相位检测电路的第二输入端连接，所述相位检测电路的输出端与所述第一主控制及通信电路的输入端连接，所述第一主控制及通信电路的输出端与所述基带信号产生电路的输入端连接；
所述第二主控制及通信电路分别与所述接收前端电路、混频滤波电路和发送前端电路连接；
所述第一主控制及通信电路与第二主控制及通信电路无线通信连接。

2.根据权利要求1所述的无线电定位系统，其特征在于，所述基带信号产生电路包括可编程波形发生器的芯片U10；
所述芯片U10的COMP引脚与接地电容C75连接；
所述芯片U10的VDD引脚与3.3V电源连接；
所述芯片U10的CAP引脚与接地电容C76连接；
所述芯片U10的DGND引脚接地；
所述芯片U10的MCLK引脚与晶振Y1的OUT引脚连接；
所述芯片U10的VOUT引脚作为基带信号产生电路的输出端BBOUT分别与信号发送电路的输入端BBIN和相位检测电路的第一输入端BBIN1连接；
所述芯片U10的AGND引脚接地；
所述芯片U10的FSYNC引脚与第一主控制及通信电路连接；
所述芯片U10的SCLK引脚与第一主控制及通信电路连接；
所述芯片U10的SDATA引脚与第一主控制及通信电路连接；
所述晶振Y1的GND引脚接地；
所述晶振Y1的VDD引脚与3.3V电源连接，所述3.3V电源分别与接地电容C73和接地电容C74连接。

3.根据权利要求2所述的无线电定位系统，其特征在于，所述信号发送电路包括信号发射的芯片U9、第一滤波子电路和发送天线子电路；
所述芯片U9的GND引脚接地；
所述芯片U9的SPI_SE引脚分别与接地电阻R34与第一主控制及通信电路连接；
所述芯片U9的S引脚与接地电阻R33连接；
所述芯片U9的BX引脚分别与电阻R32的一端与第一主控制及通信电路连接，所述电阻R32的另一端与3.3V电源连接；
所述芯片U9的SPIDATA/CS0引脚分别与电阻R31的一端与第一主控制及通信电路连接，所述电阻R31的另一端与3.3V电源连接；
所述芯片U9的SPILE/CS1引脚分别与电阻R30的一端与第一主控制及通信电路连接，所述电阻R30的另一端与3.3V电源连接；
所述芯片U9的SPICLK/CS2引脚分别与电阻R29的一端与第一主控制及通信电路连接，所述电阻R29的另一端与3.3V电源连接；
所述芯片U9的VDD33_DIG引脚分别与3.3V电源、芯片U9的V2D5_PLL引脚、接地电容C71和电阻R36的一端连接，所述电阻R36的另一端分别与芯片U9的VT_MOD引脚、接地电阻R38和电阻R37的一端连接，所述电阻R37的另一端分别与接地电阻R40、电阻R39的一端和电容C72的一端连接，所述电容C72的另一端和电阻R39的另一端作为信号发送电路的输入端BBIN与基带信号产生电路的输出端BBOUT连接；
所述芯片U9的VDD3V3引脚与3.3V电源连接；
所述芯片U9的REG1D8_1与接地电容C70连接；
所述芯片U9的XTAL1引脚分别与晶振U8的XOUT引脚和接地电容C65连接；
所述芯片U9的XTAL2引脚分别与晶振U8的XIN引脚和接地电容C64连接，所述晶振U8的两个GND引脚均接地；
所述芯片U9的REG1D8引脚与接地电容C69连接；
所述芯片U9的CP引脚与电阻R35的一端连接，所述电阻R35的另一端分别与接地电容C68和电阻R28的一端连接，所述电阻R28的另一端与接地电容C67连接；
所述芯片U9的GND引脚接地；
所述芯片U9的VT引脚与电阻R28的另一端连接；
所述芯片U9的BUFVDD引脚和PAVDD引脚均与3.3V电源连接；
所述芯片U9的RFGND引脚接地；
所述芯片U9的PAOUT2引脚和PAOUT1引脚与发送天线子电路的输入端连接；
所述芯片U9的VCOVDD引脚分别与电阻R27的一端和3.3V电源连接，所述电阻R27的另一端分别与芯片U9的LDO2V5引脚和接地电容C66连接；
所述第一滤波子电路包括接地电容C59、接地电容C60、接地电容C61和接地电容C62，所述接地电容C59、接地电容C60、接地电容C61和接地电容C62的非接地端均与3.3V电源连接；
所述发送天线子电路包括滤波器U7；
所述滤波器U7的IN端分别与接地电感L12和电容C58的一端连接，所述电容C58的另一端与电感L11的一端连接，所述电感L11的另一端与电容C57的一端连接，所述电容C57的另一端作为发送天线子电路的输入端分别与芯片U9的PAOUT1引脚和电感L10的一端连接，所述电感L10的另一端分别与接地电容C63和电阻R26的一端连接，所述电阻R26的另一端与3.3V电源连接；
所述滤波器U7的两个GND端均接地，所述滤波器U7的OUT引脚与接地射频接头P2连接，所述接地射频接头P2作为信号发送电路的输出端通过无线链路与所述接收前端电路的输入端连接。

4.根据权利要求3所述的无线电定位系统，其特征在于，所述相位检测电路包括幅度及相位测量的芯片U16；
所述芯片U16的COMM引脚接地；
所述芯片U16的INPA引脚与电容C95的一端连接，所述电容C95的另一端与接地电阻R48连接，所述电容C95的另一端作为相位检测电路的第一输入端BBIN1与基带信号产生电路的输出端BBOUT连接；
所述芯片U16的OFSA引脚与接地电容C97连接；
所述芯片U16的VPOS引脚与3.3V电源连接，所述3.3V电源还分别与接地电容C93和接地电容C94连接；
所述芯片U16的OFSB引脚与接地电容C98连接；
所述芯片U16的INPB引脚与电容C100的一端连接，所述电容C100的另一端与接地电阻R49连接，所述电容C100的另一端作为相位检测电路的第二输入端BBIN2与信号接收电路的输出端BBOUT2连接；
所述芯片U16的PFLT引脚与接地电容C99连接；
所述芯片U16的VPHS引脚和PSET引脚均与第一主控制及通信电路连接；
所述芯片U16的MSET引脚和VMAG引脚均与第一主控制及通信电路连接；
所述芯片U16的MFLT引脚与接地电容C96连接。

5.根据权利要求4所述的无线电定位系统，其特征在于，信号接收电路包括信号接收的芯片U4、中频放大子电路、中频滤波子电路、基带滤波子电路和滤波及放大子电路；
所述芯片U4的GND引脚和PD_RED_18引脚均接地；
所述芯片U4的LNAVDD引脚分别与接地电容C52、接地电容C51和接地电容C50连接；
所述芯片U4的SPI_DATA/CH2引脚通过电阻R21与第一主控制及通信电路连接；
所述芯片U4的SPI_LE/CH1引脚通过电阻R22与第一主控制及通信电路连接；
所述芯片U4的SPI_CLK/CH0引脚通过电阻R23与第一主控制及通信电路连接；
所述芯片U4的SPI_SE引脚通过电阻R24与第一主控制及通信电路连接；
所述芯片U4的BX引脚通过电阻R25与第一主控制及通信电路连接；
所述芯片U4的VDD33引脚分别与接地电容C48和接地电容C49连接；
所述芯片U4的VSS_SYN3引脚和SS_SYN4引脚均接地；
所述芯片U4的XTAL1引脚分别与接地电容C40和晶振U5的XOUT引脚连接；
所述芯片U4的XTAL2引脚与接地电容C37和晶振U5的XIN引脚连接，所述晶振U5的两个GND端均接地；
所述芯片U4的CP引脚与电容C55的一端连接；
所述芯片U4的VDD_SYN引脚分别与2.5V电源、接地电容C38和接地电容C41连接；
所述芯片U4的S2引脚接地；
所述芯片U4的VT2G引脚分别与电阻R18一端和电容C45的一端连接，所述电阻R18的另一端分别与电容C55的一端和电阻R19的一端连接，所述电容C45的另一端分别与电容C46的一端、电容C55的另一端、接地电容C53和电阻R20的一端连接，所述电阻R20的另一端与接地电容C54连接，所述电阻R19的另一端与电容C46的另一端连接；
所述芯片U4的VCO2GVDD引脚与电容C46的一端连接；
所述芯片U4的VDD25引脚与接地电容C38连接；
所述芯片U4的REG1D8引脚与接地电容C34连接；
所述芯片U4的BCR引脚与接地电阻R16连接；
所述芯片U4的IFINP引脚与中频放大子电路连接；
所述芯片U4的AGC_C引脚与接地电容C30连接；
所述芯片U4的BBVDD0引脚分别与2.5V电源和接地电容C26连接；
所述芯片U4的VAMPREF引脚与接地电容C29连接；
所述芯片U4的BBOUT2引脚与基带滤波子电路连接，并作为信号接收电路的输出端BBOUT与所述相位检测电路的第二输入端BBIN2连接；
所述芯片U4的VAMPIN引脚与基带滤波子电路连接；
所述芯片U4的VAMPVDD引脚分别与接地电容C27、接地电容C23和3.3V电源连接；
所述芯片U4的VAMPOUT引脚与相位检测电路中的第二输入端BBIN2连接；
所述芯片U4的VCO25DVDD1分别与接地电容C28和2.5V电源连接；
所述芯片U4的X1引脚与电阻R12的一端和接地电阻R13连接，所述电阻R12的另一端与2.5V电源连接；
所述芯片U4的X2引脚与电阻R14的一端和接地电阻R15连接，所述电阻R14的另一端与2.5V电源连接；
所述芯片U4的BBVDD1引脚分别与2.5V电源、接地电容C36和接地电容C35连接；
所述芯片U4的IFAOUTN引脚与中频滤波子电路连接；
所述芯片U4的IFAOUTP引脚与中频滤波子电路连接；
所述芯片U4的VDD33_IFA引脚分别与3.3V电源和接地电容C43连接；
所述芯片U4的IFAVDD25引脚分别与2.5V电源和接地电容C42连接；
所述芯片U4的RFGND引脚接地；
所述芯片U4的RFIN引脚分别与中频放大子电路、中频滤波子电路中和滤波及放大子电路连接；
所述芯片U4的LNA_LG引脚接地；
所述中频放大子电路包括电容C7，所述电容C7的一端与芯片U4的IFINP引脚连接，所述电容C7的另一端分别与接地电阻R7和电容C6的一端连接，所述电容C6的另一端分别与电感L1的一端、电阻R4的一端和三极管Q1的集电极连接，所述电感L1的另一端分别与3.3V电源和接地电容C1连接，所述电阻R4的另一端分别与三极管Q1的基极、接地电容C17和电容C11一端连接，所述三极管Q1的发射极接地，所述电容C11的另一端分别与接地电感L3和芯片U4的RFIN引脚连接；
所述中频滤波子电路包括SAW滤波的芯片U3，所述芯片U3的OUT引脚与芯片U4的RFIN引脚连接，所述芯片U3的两个GND引脚均接地，所述芯片U3的IN引脚分别与电感L6的一端和电容C22的一端连接，所述电容C22的另一端分别与电阻R11的一端、电容C25的一端、电容C24的一端和电感L5的一端连接，所述电感L6的另一端分别与电阻R11的另一端、电容C25的另一端、电容C24的另一端和电感L7的一端连接，所述电感L5的另一端分别与接地电容C21、电感L7的另一端、接地电容C31、接地电容C32和2.5V电源连接，所述电感L5的一端与芯片U4的IFAOUTN引脚连接，所述电感L7的另一端与芯片U4的IFAOUTP引脚连接；
所述基带滤波子电路包括电容C16，所述电容C16的一端与芯片U4的BBOUT2引脚连接，所述电容C16的另一端分别与电阻R9的一端、电阻R2的一端和三极管Q2的基极连接，所述电阻R2的另一端分别与接地电容C3和3.3V电源连接，所述电阻R9的另一端与电阻R10的一端连接，所述电阻R10的另一端与三极管Q2的发射极连接，所述三极管Q2的集电极分别与电阻R5的一端和电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与3.3V电源连接，所述电阻R5的另一端分别与接地电容C12、电容C9和电感L2连接，所述电感L2的另一端和电容C9另一端均与电容C13的一端、接地电容C14和电容C10的一端连接，所述电容C13的另一端与接地电感L4连接，所述电容C10的另一端通过电阻R6与芯片U4的VAMPIN引脚连接；
所述滤波及放大子电路包括电容C47，所述电容C47的一端与芯片U4的RFIN引脚连接，所述电容C47的另一端分别与电感L9的一端和晶体管Q3的集电极连接，所述晶体管Q3的发射极接地，所述电感L9的另一端分别电阻R17的一端、接地电容C39和2.5V电源连接，所述电阻R17的另一端分别与接地电容C44和电感L8的一端连接，所述电感L8的另一端分别与三极管Q3的基极和电容C56的一端连接，所述电容C56的另一端分别与滤波器的芯片U6的OUT端连接，所述芯片U6的两个GND端均接地，所述芯片U6的IN引脚作为信号接收电路中的复用天线端口分别与接地射频接头P1和第一主控制及通信电路连接。

6.根据权利要求5所述的无线电定位系统，其特征在于，所述第一主控制及通信电路包括无线微控制器的芯片U13和第一稳压子电路；
所述芯片U13的DGND_USB引脚接地；
所述芯片U13的USB_P引脚分别与接地电容C87和电阻R45的一端连接，所述电阻R45的另一端分别与电阻R46的一端和USB接口J1的D+引脚连接，所述电阻R46的另一端与芯片U13的P1_0引脚连接，所述USB接口J1的VSS引脚接地，所述USB接口J1的电源VCC连接，所述USB接口J1的D-引脚与电阻R44的一端连接，所述电阻R44的另一端分别与芯片U13的USB_N引脚和接地电容C83连接，所述USB...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺永鑫，姜丹丹，叶松，丁川，
申请(专利权)人：成都信息工程大学，成都铱通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51

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