具有光纤接口参考节点的UWB定位系统技术方案

本实用新型专利技术公开了具有光纤接口参考节点的UWB定位系统，包括光纤接口参考节点（1）、UWB定位主机（2）、光纤接口（3）、光纤（4）和移动节点（5），光纤接口（3）固定在光纤接口参考节点（1）上，光纤接口参考节点（1）与UWB定位主机（2）通过光纤（4）连接；UWB定位主机（2）内部包括至少一路光电转换电路。该系统使用光纤将参考节点与定位主机相连接，能够使超宽带时域脉冲信号的波形实现高保真传输；同时，该系统可以实现参考节点远距离布设和信号传输，可满足超宽带（UWB）定位参考节点的大范围信号传输应用需求。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
具有光纤接口参考节点的UWB定位系统
本技术属于电子科学
，涉及电磁波传输技术，具体涉及超宽带(UWB)定位系统。
技术介绍
超宽带(UWB)时域脉冲技术广泛应用在探地雷达、UWB通讯、UWB定位等领域，具有信息容量大，分辨力高，保密性强等优点。超宽带时域脉冲在系统中的传输，需要经过特殊设计的时域宽带天线，这类天线除了拥有频域宽带特性，还必须具有群时延一致性及相位均衡的能力。使用超宽带时域脉冲技术的系统，天线和系统设备之间往往有一定的距离，一般依靠同轴电缆相连接。同轴电缆虽然具有较宽的带宽，但总体损耗大，且存在低频和高频的损耗不均衡的缺点。根据电磁波传输理论，电磁波在传输线上传播时会产生衰减，传输信号的频率越高，随距离增加所产生的衰减越大。UWB时域脉冲信号的带宽可达几个GHz以上，相对带宽达50%以上，使用同轴电缆进行传输，脉冲信号的高端频率成分衰减速度远远高于低端频率成分，使脉冲信号波形产生严重失真，随着传输距离的增加，失真会越来严重，最终导致接收系统不能识别，这样就限制了电缆传输的距离。
技术实现思路
本技术提供一种具有光纤接口参考节点的UWB定位系统，该系统使用光纤将参考节点与定位主机相连接，能够使超宽带时域脉冲信号的波形实现高保真传输；同时，该系统可以实现参考节点远距离布设和信号传输，可满足超宽带(UWB)定位参考节点的大范围信号传输应用需求。为解决上述的技术问题，本技术采用以下技术方案:一种具有光纤接口参考节点的UWB定位系统，包括光纤接口参考节点、UWB定位主机、光纤接口、光纤和移动节点，所述的光纤接口固定在光纤接口参考节点上，所述的光纤接口参考节点与UWB定位主机通过光纤连接；所述的UWB定位主机内部包括至少一路光电转换电路。作为优选，所述的UWB定位主机的内部还包括一个或多个光解调器。作为优选，UWB定位主机的内部也可以没有光解调器，通过短电缆与一个或多个外部光解调器连接。作为优选，所述的光纤接口参考节点有多个，通过光纤与UWB定位主机相连，形成一个定位系统，实现对移动节点的精确定位。作为优选，所述的光纤接口参考节点内部包括时域脉冲天线和光调制器，光纤接口参考节点的外部提供光纤接口，通过光纤与UWB定位主机内的光解调器相连。[0011 ] 作为优选，光纤接口参考节点的内部还包括放大器。作为优选，所述的光纤接口参考节点的内部还包括A/D变换电路。作为优选，所述的光纤接口参考节点的内部还包括金属地板、介质天线罩和安装板；所述的时域天线和金属地板处于光纤接口参考节点的前部，由金属地板构成的天线，由于金属地板的反射作用，其辐射方向图从全空间变成半空间，有利于减小部件间的相互干扰和提高天线增益；所述的放大器和光调制器位于金属地板和安装板之间，所述的光纤接口位于光纤接口参考节点的后部；光纤接口参考节点整体由介质天线罩覆盖保护。作为优选，所述的安装板为Φ 160mmX 2mm圆形招板，金属地板为C1IOOmmX Imm圆形铝板，时域天线为0 3mmX18mm铜柱，工作频率为3.1~4.5GHz，中心频率为3.8GHz ;介质天线罩的天线罩为圆锥形玻璃钢材料，厚度为1mm ;光纤接口为FC螺旋接口座；放大器工作频率为3.1~4.5GHz，增益为20dB ;光调制器采用1310 μ m激光调制。与现有技术相比，本技术的有益效果是:充分利用了光纤具有的传输损耗小，传输带宽大的特点，使UWB定位参考节点接收到的时域脉冲信号，能够在长距离传输中，实现信号波形的不失真传输；同时，使UWB定位系统中参考节点的有效覆盖范围大幅提高，减少参考节点数量，降低UWB定位系统的建造成本，有利于这种高精度定位系统的大规模推广和应用。【附图说明】图1是本技术的整体结构示意图。图2是本技术的光纤接口参考节点的工作原理示意图。图3是本技术实施例1的光纤接口参考节点结构示意图。图4是本技术实施例2的光纤接口参考节点结构示意图。图5是本技术实施例3的光纤接口参考节点结构示意图。其中光纤接口参考节点由时域脉冲天线、放大器、A/D变换电路和光调制器组成。图6是本技术实施例1或2的UWB定位系统主机结构示意图，内部有一个或多个光解调器。图7是本技术实施例3的UWB定位系统主机示意图。图8是本技术4的具有光纤接口参考节点的UWB定位系统框图。【具体实施方式】下面结合附图对本技术作进一步阐述。首先来说一下本技术的整体结构，如图1所示，一种具有光纤接口参考节点的UWB定位系统，包括光纤接口参考节点1、UWB定位主机2、光纤接口 3、光纤4和移动节点5，光纤接口 3固定在光纤接口参考节点I上，光纤接口参考节点I与UWB定位主机2通过光纤4连接；UWB定位主机2内部包括至少一路光电转换电路。本技术工作原理如下:光纤传输系统中主要使用半导体激光器作为光源，半导体光源通过PN结的电光效应实现电信号到光信号的转换。激光器要发送稳定的相干线性光，驱动电流必须高于阈值电流，阈值电流受温度影响很大，随温度升高而增加。在设计本技术一具有光纤接口参考节点的UWB定位系统时，先根据需要收发的时域脉冲信号的脉宽和波形，确定脉冲信号的工作频率范围，确定调制方式，选择合适的调制驱动电路，确定和计算阈值电流，根据传输距离等系统参数要求，确定光输出功率、电光延迟量等要求，最后确定时域脉冲天线的形式和增益等参数，组合成整体的光纤接口参考节点，并由多个参考节点与UWB定位主机一起形成定位系统。本技术一具有光纤接口参考节点的UWB定位系统整体工作过程如下:需要定位的物体和人员佩戴的UWB标签，以一定周期发出UWB脉冲信号，位于定位区域内的几个(三个以上)具有光纤接口的参考天线收到UWB脉冲信号，并调制成光信号，通过光纤传输到UWB定位主机，解调出UWB脉冲信号，进行采样分析，根据信号到达时间的不同，计算出标签的坐标位置。图2是本技术的光纤接口参考节点的工作原理示意图。空间脉冲信号通过时域天线接收后，又经光调制器调制到光信号上，经光纤传输到光解调器，重新还原成脉冲信号。下面再具体来介绍本技术的几个具体实施例。实施例1一种具有光纤接口参考节点的UWB定位系统，包括光纤接口参考节点1、UffB定位主机2、光纤接口 3、光纤4和移动节点5，光纤接口 3固定在光纤接口参考节点I上，光纤接口参考节点I (一个或多个)与UWB定位主机2通过光纤4连接；形成一个定位系统，实现对移动节点5的精确定位。UWB定位主机2内部包括一路光电转换电路。在本实施例中，在UWB定位主机2的内部还包括一个或多个光解调器。同时，在本实施例中，光纤接口参考节点I内部由时域脉冲天线和光调制器组成(如图3所示)，光纤接口参考节点I的外部提供光纤接口，通过光纤与UWB定位主机内的光解调器相连。本实施例中，UWB定位主机2的内部还包括一个或多个光解调器(如图6所示)。实施例2本实例与实施I不同之处在于，本实施例中，光纤接口参考节点I内部由时域脉冲天线、放大器和光调制器组成(如图4所示)。本实施的优势在于，当参考节点与UWB定位标签距离较远，收到的UWB脉冲信号很弱时，放大器可以放大UWB脉冲信号，以到达光调制器正常工作的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有光纤接口参考节点的UWB定位系统，其特征在于：包括光纤接口参考节点（1）、UWB定位主机（2）、光纤接口（3）、光纤（4）和移动节点（5），所述的光纤接口（3）固定在光纤接口参考节点（1）上，所述的光纤接口参考节点（1）与UWB定位主机（2）通过光纤（4）连接；所述的UWB定位主机（2）内部包括至少一路光电转换电路。

【技术特征摘要】
1.一种具有光纤接口参考节点的UWB定位系统，其特征在于:包括光纤接口参考节点(1)、UWB定位主机(2)、光纤接口(3)、光纤(4)和移动节点(5)，所述的光纤接口(3)固定在光纤接口参考节点(1)上，所述的光纤接口参考节点(1)与UWB定位主机(2)通过光纤(4)连接；所述的UWB定位主机(2)内部包括至少一路光电转换电路。2.根据权利要求1所述的具有光纤接口参考节点的UWB定位系统，其特征在于:所述的UWB定位主机(2)的内部还包括一个或多个光解调器。3.根据权利要求1所述的具有光纤接口参考节点的UWB定位系统，其特征在于:所述的UWB定位主机(2)的内部没有光解调器，通过短电缆与一个或多个外部光解调器连接。4.根据权利要求1所述的具有光纤接口参考节点的UWB定位系统，其特征在于:所述的光纤接口参考节点(1)有多个，通过光纤(4)与UWB定位主机相连，形成一个定位系统，实现对移动节点(5)的精确定位。5.根据权利要求1所述的具有光纤接口参考节点的UWB定位系统，其特征在于:所述的光纤接口参考节点(1)内部包括时域脉冲天线和光调制器，光纤接口参考节点(1)的外部提供光纤接口，通过光纤与UWB定位主机内的光解调器相连。6.根据权利要求5所述的具有光纤接口参考节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨德强，严炜，
申请(专利权)人：成都昂迅电子有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51