一種基於無線電鑑相技術的定位方法

2023-05-31 08:40:31 2

專利名稱：一種基於無線電鑑相技術的定位方法
技術領域：
本發明一種基於無線電鑑相技術的定位方法，屬於無線電技術領域，涉及一種基於無線電鑑相技術的釐米級定位方法，確切地講，就是將無線電鑑相技術應用於運動目標或靜止目標定位的方法。
背景技術：
目前的衛星定位和雷達定位具有定位範圍廣的特點，但精度很難達到釐米級。利用GPS和RTK技術的發明專利有「一種機動車行駛精確定位方法」，專利號為「CN 101477745A」，雖然能夠實現釐米級定位，但費用很高。目前用於煉焦廠機車定位的Y射線定位方法和編碼電纜定位方法精度都能達到釐米級，但安裝及維修費用都很高。此外，Y 射線具有放射性，對保護裝置的要求較高，難以普及。在IOOm半徑內定位的「高精度局部無線定位系統」，專利號為「CN101782643A」，該系統的中心處理模塊包括10個鑑相器，一個帶有10路A/D轉換器的微處理器MCU，一片實現數字調製解調功能的FPGA晶片，該系統是對無線電信號解調後鑑相，精度為50cm，系統複雜度高。「一種無線電通訊、測距及區域定位系統」，專利號為「CN 1339879A」，該系統利用無線電信號解調後鑑相，定位譜線的位置在 20kHz 200kHz之間，定位精度為1.細。綜上所述，在目前的定位技術中，能夠實現釐米級定位的系統造價高，而造價低的系統，精度達不到釐米級。

發明內容
本發明一種基於無線電鑑相技術的定位方法，其目的在於，為了克服上述現有技術的缺點，從而公開一種採用倍頻技術以減少天線數目和防止幹擾、使系統結構簡單、可靠性高、定位精度達到釐米級和可對載波信號進行鑑相的基於無線電鑑相技術的定位方法的技術方案。本發明一種基於無線電鑑相技術的定位方法，其特徵在於是一種採用倍頻技術以減少天線數目和防止幹擾、使系統結構簡單、可靠性高、定位精度達到釐米級和可對載波信號進行鑑相的定位方法，該方法採用同時發出基頻和倍頻無線電波的兩個或兩個以上的無線電發射機，被測目標上裝有接收天線和接收設備，對接收到的無線電信號進行處理和相位比較，並利用相位差確定目標的位置，其無線電發射機採用兩個晶體振蕩器分別產生頻率fH和4的兩個振蕩信號S1 (t)和m(t)，其中fH= 18&，並將m(t)調製到S1 (t)上得到調幅波，再經功率放大後用天線Tp發送出去，安裝在被測目標上的接收天線和接收設備將接收到的信號進行解調得到信號m(t)，並對載波進行限幅放大得到信號S1 (t)，然後分別送往鑑相f和鑑相e。上述一種基於無線電鑑相技術的定位方法，其特徵在於無線發射和接收設備中， 分別採用倍頻技術和分頻技術，發射設備首先產生信號S1 (t)，再經2倍頻得到頻率為2fH的信號&(0，然後將!11(0分別調製到S1 (t)和上得到信號Sp (t)和 (t)，用天線Tp和 Tq發送出去，1和Tq分別置於被測範圍的兩側，接收設備將收到的信號％(0放大後送到鑑相e的一個輸入端，並將收到的信號、(t)放大後經2分頻再送到鑑相e的另一個輸入端， 兩路信號通過鑑相器輸出一個與相位差成線性關係的電壓。上述一種基於無線電鑑相技術的定位方法，其特徵在於所述的接收設備中利用溫頓天線接收信號和SQ (t) ο上述一種基於無線電鑑相技術的定位方法，其特徵在於所述的被測目標包括運動目標或靜止目標，對運動目標或靜止目標進行N維定位，其中N = 1，2，3，方法是在定位範圍外側安裝N+1套無線電發射設備，在被測目標上安裝N+1套無線電接收設備和N套鑑相電路，定位區間的半徑為0 IMm，定位誤差彡Icm0本發明一種基於無線電鑑相技術的定位方法，與現有的定位方法相比，具有定位精度高、費用低、便於安裝和維修等優點。在保證定位精度的基礎上使系統得到了簡化，縮短了天線的長度，減少了天線的數量，並克服了各路信號之間的幹擾。


圖1是無線電鑑相定位系統原理框2是無線電鑑相定位發送設備與接收設備框3是溫頓天線示意圖，圖中①、②為饋電端點圖4是4:1巴倫示意5是無線電鑑相技術的2維定位系統示意6是無線電鑑相技術的3維定位系統示意圖
具體實施例方式實施方式1無線電鑑相技術在1維定位系統中的應用設線段Αδ=288 m,延線應=兩二18 m,BPPQ=324 m。在P、Q點各設置一個
發射塔，分別發射無線電信號&(0和 (0。便可對人δ上的運動目標或靜止目標進行ι 維定位，絕對誤差不超過lcm。具體實現步驟如下I整體結構如圖1所示，設被測目標的運動軌跡為線段人豆，在人g的延線上分別取點P和點 Q，使FA=:^。在P、Q點各設置一個發射塔，分別發射無線電信號和 (t)。Sp(t)= U· [ 1 +Wp(i)].COS[27t/Hi+仰(χ)]U, [ 1 +wQ(0] .COS[4ti/H 什識 Q(X)]無線電鑑相定位發送設備與接收設備框圖見附圖2。II細定位現有鑑相器的分辨力可達到1°，為使定位精度達到1cm，可取載波波長 λΗ = 3. 6m。由於光速 c = 299792458 士 lm/s，所以載波頻率 fH = c/AH = 83 275 683Hz ^ 83. 3MHz。設中點為0，當被測目標處於0點時，χ = 0，卿(0)二灼(0)=0°，當被測目標沿涵右移λΗ/360 = Icm時，使卿(1)=1。，灼⑴二-1。，相位差Δρ=卿⑴-灼(1)=2。。由於鑑相
器的分辨力可達到1°，因此單從鑑相器的分辨力來說，定位精度可達0.5cm。但考慮到其它誤差，所以本系統的定位精度約為1cm。為保證定位精度，fH由晶體振蕩器產生，晶體振蕩器的精度可以達到10_5，由它所產生的定位誤差可以控制在0. 5cm以下。III粗定位被測目標上的接收設備將接收到的送往鑑相e的一個輸入端，將接收到的 sQ(t)分頻後送往鑑相e的另一個輸入端，鑑相後得到輸出電壓
權利要求
1.一種基於無線電鑑相技術的定位方法，其特徵在於是一種採用倍頻技術以減少天線數目和防止幹擾、使系統結構簡單、可靠性高、定位精度達到釐米級和可對載波信號進行鑑相的定位方法，該方法採用同時發出基頻和倍頻無線電波的兩個或兩個以上的無線電發射機，被測目標上裝有接收天線和接收設備，對接收到的無線電信號進行處理和相位比較，並利用相位差確定目標的位置，其無線電發射機採用兩個晶體振蕩器分別產生頻率為fH和 &的兩個振蕩信號S1 (t)和m(t)，其中fH= 180fL，並將m(t)調製到S1 (t)上得到調幅波 %(t)，再經功率放大後用天線Tp發送出去，安裝在被測目標上的接收天線和接收設備將接收到的信號進行解調得到信號m(t)，並對載波進行限幅放大得到信號S1 (t)，然後分別送往鑑相f和鑑相e。
2.按照權利要求1所述一種基於無線電鑑相技術的定位方法，其特徵在於無線發射和接收設備中，分別採用倍頻技術和分頻技術，發射設備首先產生信號S1 (t)，再經2倍頻得到頻率為2fH的信號&⑴，然後將m⑴分別調製到S1⑴和&⑴上得到信號％⑴和sQ⑴， 用天線Tp和Tq發送出去，Tp和Tq分別置於被測範圍的兩側，接收設備將收到的信號sP(t) 放大後送到鑑相e的一個輸入端，並將收到的信號sQ (t)放大後經2分頻再送到鑑相e的另一個輸入端，兩路信號通過鑑相器輸出一個與相位差有線性關係的電壓。
3.按照權利要求1所述一種基於無線電鑑相技術的定位方法，其特徵在於所述的接收設備中利用溫頓天線接收信號和SQ (t)。
4.按照權利要求1所述一種基於無線電鑑相技術的定位方法，其特徵在於所述的被測目標包括運動目標或靜止目標，對運動目標和靜止目標進行N維定位，其中N = 1，2，3，方法是在定位範圍外側安裝N+1套無線電發射設備，在被測目標上安裝N+1套無線電接收設備和N套鑑相電路，定位區間的半徑為0 IMm，定位誤差彡Icm0
全文摘要
一種基於無線電鑑相技術的定位方法，屬於無線電技術領域，涉及一種基於無線電鑑相技術的釐米級定位方法，該方法是利用無線電波產生的相位差來確定目標的位置。本發明將調製、解調技術和倍頻、分頻技術用於無線電波的發射和接收設備中，它與現有的定位技術相比，在保證原有定位精度的基礎上使系統得到了簡化，降低了系統造價，提高了系統的可靠性。本發明可在半徑為0～144m的定位區間內使定位誤差≤1cm，適用於各種運動目標或靜止目標的位置監測。
文檔編號G01S5/10GK102508199SQ20111036179
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月12日 優先權日2011年11月12日
發明者於麗君, 吳雙娥, 宋成明, 王麗娟, 蕭寶瑾, 蕭英喆, 賀康 申請人:太原理工大學