[發明專利]通信定位一體化裝置

有效

• 申請號: 201410400323.X
• 申請日: 2014-08-14
• 公開（公告）號: CN104202063B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 張超;張亞欣
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04B1/38
• 分類號: H04B1/38;G01C21/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本發明涉及通信技術領域，特別涉及一種通信定位一體化裝置。

背景技術

現有的無線通信大多采用無線電信號進行通信，即將通信數據調制到無線電波上，以接收或發送無線電波的方式與其他通信定位一體化裝置、基站或衛星進行通信。

但無線電波在空氣、水和巖石等固體介質或液體中的衰減程度相差很大，且在這些固體介質或液體介質中的傳播很不穩定。由于介質或環境的特殊性信號不穩定無法通信可能會直接影響到用戶的生命安全。

發明內容

本發明的目的旨在至少解決上述的技術缺陷之一。

為此，本發明需要提供一種通信定位一體化裝置。

有鑒于此，本發明的實施例提出一種通信定位一體化裝置，包括：接收模塊，用于接收磁信號，并將所述磁信號轉換為通信數據和定位信息；以及發射模塊，用于將通信數據和所述定位信號轉換為磁信號，并發送所述磁信號以與其他通信定位一體化裝置進行通信和定位。

根據本發明實施例的通信定位一體化裝置，實現了在一條鏈路上同時進行定位和通信，擴展了裝置的應用范圍，通過將電信號轉換為磁信號，并以磁信號與其他通信定位一體化裝置進行通信和定位，從而減少了通信信號在水下或地下等情況下的信號衰減，保證了通信質量。

在本發明的一個實施例中，所述接收模塊具體包括：接收單元，用于接收所述磁信號并轉換為模擬電信號；放大器，用于對所述模擬電信號進行放大；模數轉換器，用于對放大后的所述模擬電信號進行模數轉換以得到數字信號；以及解調單元，用于將轉換后的數字信號解調為通信數據和所述定位信息。

在本發明的一個實施例中，所述發射模塊具體包括：調制單元，用于將所述通信數據和所述定位信號調制為數字信號；數模轉換器，用于對所述數字信號進行數模轉換以得到模擬電信號；以及功率放大器，用于將所述模擬電信號進行放大；以及發射單元，用于將所述放大后的模擬電信號變換為磁信號并發射。

在本發明的一個實施例中，所述接收單元包括三軸線圈，通過所述三軸線圈接收所述磁信號。

在本發明的一個實施例中，所述發射單元包括三軸線圈，通過所述三軸線圈發射所述磁信號。

在本發明的一個實施例中，所述發射模塊還包括：定位信號生成單元，該定位信號生成單元所生成的定位信號由功率放大器放大后，與所述放大后的模擬電信號一起由所述發射單元變換為磁信號并發射。

在本發明的一個實施例中，在所述接收模塊還包括：定位解算單元，用于從放大后的所述模擬電信號中提取定位信號，根據所述定位信號獲得發射方通信定位一體化裝置的位置參數和姿態參數，并根據所述位置參數和所述姿態參數確定所述發射方通信定位一體化裝置的位置。

在本發明的一個實施例中，所述接收模塊還包括：信號分離單元，用于根據所述定位信號分離所述模擬電信號，以將接收到的所述模擬信號還原為發射端三個線圈分別發射的信號。

在本發明的一個實施例中，所述位置參數和所姿態參數通過如下公式得到，所述公式為，

其中，[B_xB_yB_z]表示所述發射方通信定位一體化裝置的三軸線圈發射信號時的磁場分布，[B_x'B_y'B_z']為所述接收模塊在x'y'z'坐標系所接收到的磁場分布，x,y,z為所述位置參數，為所述姿態參數。

本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中，

圖1為根據本發明一個實施例的通信定位一體化裝置的結構框圖；

圖2為根據本發明一個實施例的接收模塊的結構框圖；

圖3為根據本發明一個實施例的發射模塊發射的信號數據；

圖4為根據本發明一個實施例的三軸線圈的示意圖；

圖5為根據本發明一個實施例的發射模塊的結構框圖；

圖6為根據本發明一個實施例的兩個通信定位一體化裝置的仿真示意圖；

圖7為根據本發明一個實施例的地下終端發射的定位信號和通信信號的示意圖；

圖8為根據本發明一個實施例的距離測量精度與理論精度的比較示意圖；

圖9為根據本發明一個實施例的距角度測量精度的誤差示意圖；