陆基单点定位系统技术方案

本发明专利技术提供了一种陆基单点系统。该系统包括基站系统、跟踪器、通信和网络规程，其中基站将发射和接收的能量聚集在移动单元所在的方位；移动单元动态地控制发射的功率。本发明专利技术不仅具有高精度和高可靠性的定位通信信号结构，而且具有高可靠性和低成本的定位通信同步方式和通信协议，以及高精度和低成本的单点方向角测量方法。系统结构紧凑简洁，成本低廉，制造、生产和维护相当简易。应用范围广泛，如汽车、摩托车防盗器，车队管理跟踪器，巡行人员跟踪器，１１０报警求助器，自助导游器等。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种定位通信系统，具体地说，是一种陆基单点定位系统。
技术介绍
在许多社会和经济活动场合，利用定位通信可以做到许多普通移动通信做不到的事。例如配备了定位防盗报警器的汽车在被盗时不仅能向控制中心报警，而且控制中心能时刻知道被盗汽车的位置和逃跑的方向。从技术上而言，由于基站能测量移动单元的方向和位置，定位通信还有着普通无线通信技术难以比拟的优势。另外，由于定位通信以定位为主要设计要求，一般而言其通讯的数据传输率相比其它通信系统要低。总之，定位通信与其它无线通信系统相比有其特有的竞争能力。现有技术中，无线定位技术包括两大类卫星定位(GPSGlobal positioningSystem)和陆基多点定位。GPS技术是定位通信中最早发展的一种，至今已有二、三十年的历史。早期主要为军事，导航，地理测量等特殊需要服务，最近几年才开始向商用和消费类用途普及，是目前广泛使用的定位通信产品。其基本原理是移动单元接收太空中现有的24颗定位卫星中的四颗所发出的信号，从中计算出移动单元与每颗卫星的距离；通过这些距离，就可以计算出移动单元所在的三维地理位置(经度、纬度和海拔高度)。如果只计算经度和纬度，则只需三颗卫星的信号。但GPS也存在一些技术缺点。首先，GPS信号是由距离地面2万多公里的卫星发射到地面，其信号强度只有普通无线电话信号最弱强度的几万分之一，任何人为的干扰就可以轻易使GPS接收仪无法工作，因此抗干扰能力很差。其次，GPS接收仪只具有单向通信即接收功能，只适合单一的定位和导航等用途。另外，GPS接收仪要求同时接收三颗以上的卫星信号，在都市环境下工作十分不稳定，通信质量无法保证。陆基多点技术与GPS类似，它利用数个基站接收移动单元发出的信号，然后推出移动单元所在的位置。它又可分为两大类距离类和方向类。对于距离类，三个以上的基站测量出基站与移动单元相隔的距离(或相对距离)，然后利用方程式推算出移动单元的具体位置。对于方向类，两个以上的基站测量出移动单元的方向角，两个方向角的交点即移动单元的位置。理论上而言，对于基站的数量，距离类方法只需三个，方向类方法只需两个。在实际环境下，为了提高测量的精度，常需要数个基站同时参与。陆基多点技术的主要缺点是移动单元要被多个基站覆盖，并且基站的布局要均匀合理，这大大增加了系统的复杂程度和造价。基站中只要有一个的信号受到干扰，就不能正常定位，因此其整体性能在都市环境下表现较差。另外，陆基多点技术主要是对应2001年以后美国无线电话用户拨打911报警电话必须得到定位的法律要求而产生，因此它依赖于无线电话的网络结构。对于其它的应用场合，比如被盗汽车的定位，在技术上就有很大的局限性。由于定位只是无线电话网络的附加功能，因此利用现有无线电话网络来实现具有一般意义的定位功能是很难令人满意的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种陆基单点定位系统，用以克服上述已有技术的不足。本专利技术的系统包括基站系统、跟踪器、通信和网络规程；在射频(RF)电路设计上，它采用了单片收发电路；在基带信号处理上，采用了16位高速DSP处理器；基站将发射和接收的能量聚集在移动单元所在的方位；移动单元动态地控制发射的功率。本系统的天线采用了开关式波束的电路极板天线；系统通过带宽双工滤波器提取出空间中有用的信号，再经过低噪声放大器把有用的输入信号放大后输入到收发信器进行处理；接收端把高频信号转换成低频信号，即DSP能适应的输入信号；在发射端把输入信号转换成设定的空中频率信号；再经过模拟/数字转换器将模拟信号转换为数字信号，然后将需处理的数字信号送入数字信号处理器；数字信号处理器采用强迫同步时钟信号校正编码方式，将捕获的基站信号进行跳频循环算法处理，按调频周期算法表向基站发送有效的方位信号，该信号经过数字/模拟转换器将数字信号转换为模拟信号，再通过功率放大器把设定的频率信号进行放大，使之有较大的能量辐射到空间中去。闪存和微控制器中存储有关控制信号的操作程序。本专利技术具有以下特点(1)、只用一个基站，就可以同时完成对移动单元的方位角和距离的测量。因此，在同样数目的基站前提下，利用本专利技术技术能够覆盖更广的地域。(2)、本系统不仅具有高精度和高可靠性的定位通信信号结构，而且具有高可靠性和低成本的定位通信同步方式和通信协议，以及高精度和低成本的单点方向角测量方法。(3)、应用范围广泛，比如汽车、摩托车防盗器，这是定位技术产品最直接的应用；再比如车队管理跟踪器，巡行人员跟踪器，110报警求助器，自助导游器等。(4)、系统结构紧凑简洁，成本低廉，制造、生产和维护相当简易。附图说明图1是本专利技术的电路跟踪原理框图。图中ADC代表模拟/数字转换器，DAC代表数字/模拟转换器。具体实施例方式本专利技术包括基站系统、跟踪器、通信和网络规程。其中跟踪器与其它类似产品如无线电话手机相比，其结构得到了很大的简化。在射频(RF)电路设计上，它采用了单片收发电路，极大地简化了RF前端的电路设计。在基带信号处理上，采用了16位高速DSP处理器，从而使跟踪器达到高性能但廉价的特点。以上跟踪器的设计为基本模块，实际最终产品要在这个跟踪器的基础上稍加改动，配以不同的控制和显示结构。比如汽车防盗跟踪器就可以设计为主要由汽车电池供电，紧急情况下由跟踪器内置电池供电；该防盗跟踪器还有被盗报警信号输入结构等，在汽车被盗时立即主动通知控制中心，并由基站进行定位跟踪。如图1所示，在天线1设计上，我们采用了开关式波束的电路极板天线，提高了隐秘性，增强了接收性能。系统通过带宽双工滤波器2提取出空间中有用的信号，再经过低噪声放大器3把有用的输入信号放大后输入到收发信器4进行处理。收发信器的基本功能是接收端把高频信号转换成低频信号，即DSP能适应的输入信号；在发射端把输入信号转换成设定的空中频率信号。再经过模拟/数字转换器将模拟信号转换为数字信号，然后将需处理的数字信号送入数字信号处理器6。数字信号处理器采用强迫同步时钟信号校正编码方式，将捕获的基站信号进行跳频循环算法处理，按调频周期算法表向基站发送有效的方位信号，该信号经过数字/模拟转换器将数字信号转换为模拟信号，再通过功率放大器5把设定的频率信号进行放大，使之有较大的能量辐射到空间中去。闪存7和微控制器8中存储了有关控制信号的操作程序。权利要求1.一种陆基单点定位系统，其特征是其包括基站系统、跟踪器、通信和网络规程；在射频(RF)电路设计上，它采用了单片收发电路；在基带信号处理上，采用了16位高速DSP处理器；基站将发射和接收的能量聚集在移动单元所在的方位；移动单元动态地控制发射的功率。2.根据权利要求1所述的陆基单点定位系统，其特征是天线(1)采用了开关式波束的电路极板天线；系统通过带宽双工滤波器(2)提取出空间中有用的信号，再经过低噪声放大器(3)把有用的输入信号放大后输入到收发信器(4)进行处理；接收端把高频信号转换成低频信号，即DSP能适应的输入信号；在发射端把输入信号转换成设定的空中频率信号；再经过模拟/数字转换器将模拟信号转换为数字信号，然后将需处理的数字信号送入数字信号处理器(6)；数字信号处理器采用强迫同步时钟信号校正编码方式，将捕获的基站信号进行跳频循环算法处理，按调频周期算法表向基站发送有效的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陆基单点定位系统，其特征是：其包括基站系统、跟踪器、通信和网络规程；在射频（ＲＦ）电路设计上，它采用了单片收发电路；在基带信号处理上，采用了１６位高速ＤＳＰ处理器；基站将发射和接收的能量聚集在移动单元所在的方位；移动单元动态地控制发射的功率。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢文广，王永庆，
申请(专利权)人：烟台高新区神定通信有限公司，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]