[發(fā)明專利]一種無(wú)線電通訊、測(cè)距及區(qū)域定位系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 00122805.6
• 申請(qǐng)日: 2000-08-25
• 公開（公告）號(hào): CN1339879A
• 公開（公告）日: 2002-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何國(guó)瑜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 何國(guó)瑜
• 主分類號(hào): H04B7/00
• 分類號(hào): H04B7/00
• 代理公司: 航空航天工業(yè)部航空專利事務(wù)所
• 代理人: 杜永保

本發(fā)明涉及一種無(wú)線電通信、測(cè)距及區(qū)域定位系統(tǒng)，屬無(wú)線電通信技術(shù)領(lǐng)域。

現(xiàn)在所用的無(wú)線電通訊設(shè)備，如對(duì)講機(jī)、手機(jī)、車載電話等，都不具備測(cè)距或定位功能，目前廣泛使用的定位系統(tǒng)是GPS，它采用若干顆定位衛(wèi)星發(fā)射定位信號(hào)，用戶設(shè)備接收衛(wèi)星發(fā)射的無(wú)線電波，并根據(jù)傳輸時(shí)間確定距離，然后再計(jì)算出位置。由于GPS系統(tǒng)必須采用24顆衛(wèi)星和高精度時(shí)鐘，研制費(fèi)用昂貴，只有美國(guó)擁有此系統(tǒng)，一般用戶的測(cè)量精度為100米左右。

本發(fā)明的目的是提供一種無(wú)線電通信、測(cè)距及區(qū)域定位系統(tǒng)，它能夠在通話過(guò)程中實(shí)現(xiàn)測(cè)距，在固定基站的配合下，實(shí)現(xiàn)區(qū)域定位。通信與定位聯(lián)合系統(tǒng)的含義包括以下三個(gè)層面：功能擴(kuò)展，既能通信又能定位，滿足多功能用戶的需求；現(xiàn)有頻率資源、現(xiàn)有軟硬件環(huán)境的有效利用。例如，廣播、電視、移動(dòng)通信的硬件和軟件，經(jīng)過(guò)開發(fā)，也可用于定位需要；功能滲透，當(dāng)已知用戶位置時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)功率控制，或利用智能天線提高通信質(zhì)量。

本發(fā)明中，為進(jìn)行測(cè)距和定位，設(shè)定一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)低頻正弦信號(hào)作為定位信號(hào)。定位信號(hào)與原有通信信號(hào)一起構(gòu)成復(fù)合的基帶信號(hào)。該基帶信號(hào)對(duì)高頻載波進(jìn)行調(diào)制，然后發(fā)射。移動(dòng)用戶的接收機(jī)收到該復(fù)合信號(hào)并完成解調(diào)。解調(diào)后定位信號(hào)的相位變化與電波傳播的距離成正比，由此可通過(guò)定位信號(hào)相位變化的測(cè)量完成測(cè)距和定位。本方法對(duì)系統(tǒng)采用的調(diào)制、解調(diào)的方式?jīng)]有限制，可以是調(diào)幅、調(diào)頻或各種編碼體制。本方法對(duì)通信類別也無(wú)限制，可以是模擬信號(hào)通信或數(shù)字信號(hào)通信。

通訊和測(cè)距系統(tǒng)包括兩個(gè)以上用戶機(jī)，每個(gè)用戶機(jī)包括載頻信號(hào)發(fā)生器、話音系統(tǒng)、調(diào)制器、環(huán)行器、天線、接收機(jī)和連接接收機(jī)的受話器，環(huán)行器接收調(diào)制器和天線的信號(hào)并分別發(fā)向天線和接收機(jī)。接收機(jī)和調(diào)制器之間接有一雙擲開關(guān)和與雙擲開關(guān)相接的定位信號(hào)發(fā)生器和鑒相器，雙擲開關(guān)的一種狀態(tài)是接收機(jī)與調(diào)制器直接相連；另一狀態(tài)是接收機(jī)的信號(hào)加給鑒相器，此外，定位信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)也加給鑒相器并同時(shí)加給調(diào)制器。

為了在擴(kuò)大測(cè)量距離的同時(shí)使測(cè)量精度不受影響，每個(gè)用戶機(jī)的定位信號(hào)由兩個(gè)頻率相近的正弦信號(hào)組成，調(diào)制器由兩個(gè)調(diào)制器和接收這兩個(gè)調(diào)制器輸出信號(hào)的功率合成電路組成，兩調(diào)制器都接收載頻信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)，其中一個(gè)還接收話音信號(hào)。載頻信號(hào)和定位信號(hào)均由一頻率合成器產(chǎn)生。

對(duì)于兩用戶間通訊，用戶機(jī)的接收機(jī)部分可包括一個(gè)高頻放大器，它接收從天線經(jīng)環(huán)行器的信號(hào)，高頻放大器的輸出信號(hào)和本機(jī)振蕩器的信號(hào)一起加給混頻器，其輸出的信號(hào)為載頻信號(hào)和本振信號(hào)的差頻分量，并經(jīng)一中頻放大器放大后加到一個(gè)解調(diào)器。解調(diào)器將調(diào)制前的基帶信號(hào)還原出來(lái)，并分別加到三個(gè)帶通濾波器。其中一個(gè)濾波器將話音信號(hào)濾出，放大后送到揚(yáng)聲器或耳機(jī)。第二個(gè)帶通濾波器的低頻輸出信號(hào)和另一低頻本機(jī)振蕩器加到另外一個(gè)下變頻器，該下變頻器的輸出經(jīng)另外兩個(gè)帶通濾波器、一個(gè)下變頻器和中心頻率為兩正弦定位信號(hào)頻率之差的帶通濾波器后，輸出一個(gè)頻率和兩正弦定位信號(hào)頻率之差相等的信號(hào)，用于距離粗測(cè)。第三個(gè)濾波器濾出兩頻率相近的正弦定位信號(hào)中的一個(gè)，用于距離精測(cè)。

對(duì)于多用戶的同時(shí)通信和定位，用戶機(jī)的接收機(jī)可包括一個(gè)寬帶低噪聲高頻放大器，它接收從天線經(jīng)環(huán)行器的信號(hào)，高頻放大器的輸出信號(hào)和一由數(shù)字處理機(jī)控制的線性掃頻發(fā)生器的信號(hào)進(jìn)入下變頻器，其輸出經(jīng)中頻放大和解調(diào)后，與兩個(gè)頻率相近的正弦定位信號(hào)一起進(jìn)入A/D變換器，變成數(shù)字信號(hào)后進(jìn)入數(shù)字處理機(jī)進(jìn)行處理。

本發(fā)明的無(wú)線電區(qū)域定位系統(tǒng)，它包括四個(gè)以上固定位置的無(wú)線電臺(tái)站和用戶機(jī)。區(qū)域定位系統(tǒng)有兩種不同的組成方法：

用戶自己定位：系統(tǒng)的四個(gè)固定臺(tái)站中有一個(gè)為主臺(tái)站，其它為附臺(tái)站。主臺(tái)站有一個(gè)定位信號(hào)發(fā)生器，其輸出信號(hào)隨主臺(tái)站的載頻信號(hào)一起發(fā)射給個(gè)附臺(tái)站和用戶。各附臺(tái)站都有一可解算出主站定位信號(hào)頻率的接收機(jī)，接收機(jī)解算出定位信號(hào)頻率并消除因主站和本附臺(tái)站之間固定距離造成的恒定相位差后，隨各附臺(tái)站的載頻發(fā)射出去，從而用戶機(jī)可收到各臺(tái)站的定位信號(hào)，測(cè)出用戶到各臺(tái)站的距離差，并進(jìn)一步解算出自己的位置。

由至少四個(gè)固定臺(tái)站或基站確定用戶的位置：采用“雙用戶測(cè)距”原理，測(cè)出各基站到用戶的距離，不過(guò)只要各基站測(cè)出它們到用戶的距離就行，因此可去掉用戶機(jī)測(cè)量相位的相應(yīng)部分。

本發(fā)明具有適應(yīng)范圍廣、精度高、成本低、容易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，可用于軍用和民用通信、測(cè)距和定位中。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳述。