本发明专利技术公开了一种基于波束循环扫描的离开角定位系统和定位方法，包括基站模块和目标模块，所述基站模块，用于根据测向通信协议通过快速遍历射频移相码以及射频开关循环连接天线向所述目标模块广播无线电信号；所述目标模块，用于得到每个所述基站模块的离开角并根据每个所述基站模块的离开角数据、基站模块空间位置等数据进行融合估计目标模块空间位置。本发明专利技术具有基于波束循环扫描的离开角定位且定位精度高的技术特点，有利于构建的面向用户的多基站联合定位系统。的多基站联合定位系统。的多基站联合定位系统。
【技术实现步骤摘要】
一种基于波束循环扫描的离开角定位系统和定位方法
[0001]本专利技术涉及协作无线通信测向定位
，特别涉及一种基于波束循环扫描的离开角定位系统和定位方法。
技术介绍
[0002]万物互联时代，不仅需要目标的时间、状态等信息，更需要目标的位置信息。无线电测向是依据电磁波传播特性，测向装置所在地电磁环境中电波达到的方向，通常是非协作模式。无线电测向通常的最终目的是要确定“辐射源的方向”和“辐射源的具体位置”。
[0003]本专利技术深入研究无线电协作通信离开角测向技术，提出了一种基于波束循环扫描的离开角定位方法与系统，通过相控阵方式控制阵列天线的波束方向，只有波束方向覆盖范围内的目标才能准确解调解码测向通讯协议(例如，通过循环冗余校验)，目标根据解协议获得阵列天线波束离开角，结合基站空间位置等信息融合定位目标位置。此外，由于基站在布设时天线阵朝向不一致会影响融合定位精度，需要通过相应的转换关系使得各个基站天线阵朝向一致，并且基于转换关系修正离开角。
技术实现思路
[0004]为了克服现有技术中的不足，本专利技术提供一种基于波束循环扫描的离开角定位系统和定位方法，具有基于波束循环扫描的离开角定位且定位精度高的技术特点，有利于构建的面向用户的多基站联合定位系统。
[0005]为了达到上述专利技术目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：
[0006]本专利技术公开了一种基于波束循环扫描的离开角定位系统，包括基站模块和目标模块，其中：
[0007]所述基站模块，用于根据测向通信协议通过快速遍历射频移相码以及射频开关循环连接天线向所述目标模块广播无线电信号；
[0008]所述目标模块，用于得到每个所述基站模块的离开角并根据每个所述基站模块的离开角数据、基站模块空间位置进行融合估计目标模块空间位置。
[0009]进一步的，每个所述基站模块包括第一主控器、射频信号发生器、射频移相码库、射频移相器、射频开关和天线阵，其中：
[0010]所述第一主控器与所述射频信号发生器、射频移相码库、射频移相器和射频开关连接，用于控制射频信号发生器、射频移相码库、射频移相器和射频开关；
[0011]所述射频信号发生器与所述第一主控器和射频移相器连接，用于根据测向通信协议生成射频信号；
[0012]所述射频移相码库与所述第一主控器和射频移相器连接，用于根据阵列天线流形结合不同的离开角所生成的相位矢量建立进而使得射频移相码与离开角所生成的相位矢量一一对应；
[0013]所述射频移相器与所述第一主控器、射频信号发生器、射频移相码库和射频开关
连接，用于射频移相码对应的相位矢量补偿，以及当各个射频通道长度不一致时补偿与天线相连的各个射频通道馈线相位；
[0014]所述射频开关与射频移相器和天线阵连接，用于根据循环电扫模式快速切换至对应天线；
[0015]所述天线阵与所述射频开关连接，用于辐射射频信号。
[0016]进一步的，所述射频信号发生器按照时分复用、频分复用模式单一或多种组合的方式生成射频信号，用于避免目标模块接收信号碰撞。
[0017]进一步的，所述目标模块包括天线、ADC、第二主控器、译码器和信号处理器，其中：
[0018]所述ADC与所述天线和译码器连接，用于将所述天线接收的射频模拟信号转换成基带数字信号并获得信号接收信号强度指示值；
[0019]所述第二主控器于所述译码器和信号处理器连接，用于控制所述译码器和信号处理器；
[0020]所述译码器与所述ADC、第二主控器和信号处理器连接，用于实时译码基带数字信号且实时检测是否有测向通信协议包的标识码进而判断能否通过循环冗余校验并反馈至所述第二主控器；
[0021]所述信号处理器与所述第二主控器和译码器连接，用于结合一段时间内的多个基站模块离开角数据、基站模块空间位置进行目标模块融合定位。
[0022]进一步的，所述信号处理器根据目标定位实时性要求设置时间间隔进而通过多源异构传感器数据融合技术将时间间隔内所有基站模块离开角数据、基站模块空间位置数据进行融合从而得到目标模块空间位置的估计。
[0023]进一步的，所述离开角基于各个基站天线阵坐标系确定，所述基站模块中各个基站的天线阵坐标系的X轴、Y轴、Z轴朝向存在不一致时通过相应的转换关系使得各个基站朝向一致，并基于转换关系修正离开角。
[0024]进一步的，所述信号处理器根据一段时间内的多个基站广播信号接收信号强度指示值参与目标模块融合定位，用于辅助提高定位精度。
[0025]进一步的，所述信号处理器中使用的基站模块空间位置可以通过基站广播信号传输、存储器读取或移动通信网络获取的方式获得。
[0026]进一步的，所述基站模块与目标模块之间具有测向通信协议，所述测向通信协议中应至少包含如下信息：
[0027]用于表明基站模块身份的唯一标识码；
[0028]用于目标模块识别测向通信协议包的标识码；
[0029]用于表明基站模块无线电信号离开角的信息码；
[0030]用于校验测向通信协议的校验码。
[0031]进一步的，所述测向通信协议中还包括如下信息：
[0032]用于表明基站模块空间位置的信息码；或，
[0033]用于标记基站广播无线电信号时刻的时间戳。
[0034]本专利技术另外公开了一种基于波束循环扫描的离开角定位方法，利用上述一种基于波束循环扫描的离开角定位系统进行定位，包括以下步骤：
[0035]步骤1：基站模块根据测向通信协议通过快速遍历射频移相码以及射频开关循环
连接天线向目标模块广播无线信号；
[0036]步骤2：目标模块接收基站模块发射的无线信号，并通过解调解码获得无线信号中的离开角信息；
[0037]步骤3：目标模块按照规则重新组合各个基站的离开角并结合对应基站的空间位置进行多基站融合定位。
[0038]进一步的，所述步骤2或步骤3中，所述离开角基于各个基站天线阵坐标系确定，所述基站模块中各个基站的天线阵坐标系的X轴、Y轴、Z轴朝向存在不一致时通过相应的转换关系使得各个基站朝向一致，并基于转换关系修正离开角。
[0039]本专利技术由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
[0040]本专利技术提供一种基于波束循环扫描的离开角定位系统，通过相控阵方式控制阵列天线的波束方向，只有波束方向覆盖范围内的目标才能准确解调解码测向通讯协议(通过循环冗余校验)，目标根据解协议获得阵列天线波束离开角，结合基站空间位置等信息融合定位目标位置；具有基于波束循环扫描的离开角定位且定位精度高的技术特点，有利于构建的面向用户的多基站联合定位系统。
附图说明
[0041]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于波束循环扫描的离开角定位系统，其特征在于，包括基站模块和目标模块，其中：所述基站模块，用于根据测向通信协议通过快速遍历射频移相码以及射频开关循环连接天线向所述目标模块广播无线电信号；所述目标模块，用于得到每个所述基站模块的离开角并根据每个所述基站模块的离开角数据、基站模块空间位置进行融合估计目标模块空间位置。2.根据权利要求1所述的一种基于波束循环扫描的离开角定位系统，其特征在于，每个所述基站模块包括第一主控器、射频信号发生器、射频移相码库、射频移相器、射频开关和天线阵，其中：所述第一主控器与所述射频信号发生器、射频移相码库、射频移相器和射频开关连接，用于控制射频信号发生器、射频移相码库、射频移相器和射频开关；所述射频信号发生器与所述第一主控器和射频移相器连接，用于根据测向通信协议生成射频信号；所述射频移相码库与所述第一主控器和射频移相器连接，用于根据阵列天线流形结合不同的离开角所生成的相位矢量建立进而使得射频移相码与离开角所生成的相位矢量一一对应；所述射频移相器与所述第一主控器、射频信号发生器、射频移相码库和射频开关连接，用于射频移相码对应的相位矢量补偿，以及当各个射频通道长度不一致时补偿与天线相连的各个射频通道馈线相位；所述射频开关与射频移相器和天线阵连接，用于根据循环电扫模式快速切换至对应天线；所述天线阵与所述射频开关连接，用于辐射射频信号。3.根据权利要求2所述的一种基于波束循环扫描的离开角定位系统，其特征在于，所述射频信号发生器按照时分复用、频分复用模式单一或多种组合的方式生成射频信号，用于避免目标模块接收信号碰撞。4.根据权利要求2所述的一种基于波束循环扫描的离开角定位系统，其特征在于，所述目标模块包括天线、ADC、第二主控器、译码器和信号处理器，其中：所述ADC与所述天线和译码器连接，用于将所述天线接收的射频模拟信号转换成基带数字信号并获得信号接收信号强度指示值；所述第二主控器于所述译码器和信号处理器连接，用于控制所述译码器和信号处理器；所述译码器与所述ADC、第二主控器和信号处理器连接，用于实时译码基带数字信号且实时检测是否有测向通信协议包的标识码进而判断能否通过循环冗余校验并反馈至所述第二主控器；所述信号处理器与所述第二主控器和译码器连接，用于结合一段时间内的多个基站模块离开角数据、基站模块空间位置进行目标模块融合定位。5.根据权利要求4所述的一种基于波束循环扫描的离开角定位系统...
【专利技术属性】
技术研发人员：周昊苏，吕振彬，曾媛，刘真富，李义龙，
申请(专利权)人：上海航天测控通信研究所，
类型：发明
国别省市：
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