[發明專利]基于標簽差頻轉發的線性調頻連續波的定位系統與方法

有效

• 申請號: 201710717835.2
• 申請日: 2017-08-21
• 公開（公告）號: CN107708201B
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發明（設計）人: 陳祝明;徐聰;王毅;伯巍;王子晟
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;G01S5/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 廖慧敏

1.基于標簽差頻轉發的線性調頻連續波的定位系統，包括主控模塊、M個基站、N個待定位標簽，其中，M為不小于3的自然數，M個基站不共線且位置已知，N為不小于1的自然數，其特征在于：

所述主控模塊用于產生LFMCW信號和整個系統的參考信號，將參考信號和LFMCW信號合成為一路信號，并將合成的信號傳輸至M個基站；接收來自基站的定位信號并處理、根據處理后的定位信號解算待定位標簽的位置信息；

所述基站用于接收主控模塊傳輸的合成信號，分兩路對合成信號進行濾波得到LFMCW信號和參考信號，并對LFMCW信號進行處理，將處理后的LFMCW信號發射至待定位標簽；接收、處理來自待定位標簽的轉發信號，得到待定位標簽轉發的本基站信號和本地信號差拍去斜后的定位信號，并將定位信號傳輸至主控模塊；所述基站在對LFMCW信號和轉發信號進行處理時均進行了混頻處理，所述參考信號作為混頻處理使用的本振信號產生時的參考源；

所述待定位標簽用于接收和差頻轉發來自基站的LFMCW信號；

其中，所述主控模塊對來自基站的定位信號的處理包括：

(1)將定位信號與主控模塊的頻綜器產生的本振信號混頻，得到基帶定位信號；

(2)將基帶定位信號轉換為數字基帶信號，通過快速離散傅里葉變換得到數字基帶信號的頻譜，通過門限判斷M路基帶定位信號的頻譜峰值；

(3)將頻譜峰值減去系統配置的差頻項得到頻率值，將得到的頻率值兩兩相減得到C(2,M)個頻率差Δf_ij，計算出標簽至基站的距離差ΔR_ij＝Δf_ijT_mc/2B，其中，c為光速，T_m為LFMCW信號的調制周期，B為LFMCW信號的調制帶寬，i,j＝1,2,…,M。

2.根據權利要求1所述的基于標簽差頻轉發的線性調頻連續波的定位系統，其特征在于，所述待定位標簽包括差轉模塊、通信模塊B和電源模塊；

所述差轉模塊用于接收來自基站的LFMCW信號，并對該LFMCW信號進行混頻后轉發給基站，使接收和發射至基站的信號頻率間產生差頻；

所述通信模塊B用于與主控模塊進行通信，主控模塊能夠調度待定位標簽；

所述電源模塊用于為差轉模塊供電，電源模塊還包括控制模塊，所述控制模塊與通信模塊B連接，用于接收和返回主控模塊的指令。

3.根據權利要求2所述的基于標簽差頻轉發的線性調頻連續波的定位系統，其特征在于，所述差轉模塊包括依次連接的天線B1、帶通濾波器D1、低噪聲放大器B、混頻器C、帶通濾波器D2、功率放大器C和天線B2，所述混頻器C連接有頻綜器C。

4.根據權利要求3所述的基于標簽差頻轉發的線性調頻連續波的定位系統，其特征在于，所述主控模塊包括時鐘源、通信模塊A以及依次連接的數字信號處理模塊、頻綜器A、LFMCW產生模塊、合成/分配器，所述合成/分配器的輸出端同時連接有至少M個帶通濾波器A，所述時鐘源與數字信號處理模塊和頻綜器A連接；主控模塊還包括至少M個信號接收單元，所述信號接收單元包括依次連接的A/D模塊A、功率放大器A、低通濾波器A、混頻器A、帶通濾波器B，所述A/D模塊A連接數字信號處理模塊；所述頻綜器A還同時與合成/分配器和所有信號接收單元的混頻器A連接；所述帶通濾波器A的輸出端和帶通濾波器B的輸入端連接基站。

5.根據權利要求4所述的基于標簽差頻轉發的線性調頻連續波的定位系統，其特征在于，各基站都具有相同的內部結構，所述基站包括依次連接的帶通濾波器C2、混頻器B1、帶通濾波器C3、功率分配器B、功率放大器B1和天線A1；基站還包括依次連接的功率放大器B3、帶通濾波器C6、混頻器B3、帶通濾波器C5、混頻器B2、低噪聲放大器A、帶通濾波器C4和天線A2，所述功率分配器B連接混頻器B2；基站還包括帶通濾波器C1，所述帶通濾波器C1連接有頻綜器B，所述頻綜器B與混頻器B1和混頻器B3均連接。

6.根據權利要求1至5任一項所述的基于標簽差頻轉發的線性調頻連續波的定位系統，其特征在于，所述參考信號為單頻信號，且參考信號的頻率不包含在LFMCW信號的頻率范圍中。