[發(fā)明專(zhuān)利]基于標(biāo)簽差頻轉(zhuǎn)發(fā)的線(xiàn)性調(diào)頻連續(xù)波的定位系統(tǒng)與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710717835.2
• 申請(qǐng)日: 2017-08-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107708201B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳祝明;徐聰;王毅;伯巍;王子晟
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04W64/00
• 分類(lèi)號(hào): H04W64/00;G01S5/00
• 代理公司: 成都行之專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 廖慧敏

本發(fā)明公開(kāi)了基于標(biāo)簽差頻轉(zhuǎn)發(fā)的線(xiàn)性調(diào)頻連續(xù)波的定位系統(tǒng)與方法，包括主控模塊、M個(gè)基站、N個(gè)待定位標(biāo)簽，主控模塊用于產(chǎn)生LFMCW信號(hào)和整個(gè)系統(tǒng)的參考信號(hào)并傳輸至基站，接收來(lái)自基站的轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)并處理、根據(jù)處理后的轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)解算待定位標(biāo)簽的位置信息；基站用于接收主控模塊傳輸?shù)腖FMCW信號(hào)和參考信號(hào)，將處理后的LFMCW信號(hào)發(fā)射至待定位標(biāo)簽，接收、處理來(lái)自待定位標(biāo)簽的轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)，并將處理后的轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)傳輸至主控模塊；基站在對(duì)LFMCW信號(hào)和轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)進(jìn)行處理時(shí)均進(jìn)行了混頻處理，參考信號(hào)作為混頻處理使用的本振信號(hào)產(chǎn)生時(shí)的參考源；待定位標(biāo)簽用于接收和差頻轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)自基站的LFMCW信號(hào)。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)主控模塊、基站和待定位標(biāo)簽之間精確的同步控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種室內(nèi)定位技術(shù)，具體涉及基于標(biāo)簽差頻轉(zhuǎn)發(fā)的線(xiàn)性調(diào)頻連續(xù)波的定位系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起，基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)等區(qū)域定位技術(shù)越來(lái)越受到研究者們的關(guān)注。而對(duì)像大型超市、商場(chǎng)、博物館、醫(yī)院和社區(qū)的建筑物內(nèi)的室內(nèi)定位技術(shù)也得以迅速發(fā)展。目前的室內(nèi)定位技術(shù)中，基于線(xiàn)性調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)(LFMCW)體制的定位方案，由于其信號(hào)具有百兆級(jí)的大帶寬，從而具有很強(qiáng)的抗多徑效應(yīng)，很高的定位精度，很強(qiáng)的室內(nèi)穿透能力，因此擁有著廣闊的應(yīng)用前景。

目前的基于LFMCW體制的定位方案大都是基于測(cè)距的算法，利用LFMCW信號(hào)的頻率隨時(shí)間線(xiàn)性變化的特性，將發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)作差拍處理，提取差頻項(xiàng)進(jìn)而解算出定位標(biāo)簽和發(fā)射基站之間的距離，最后采用雙曲線(xiàn)定位算法或圓圓定位算法確定待定位標(biāo)簽的位置。

中國(guó)專(zhuān)利(公開(kāi)號(hào)：CN104133191A)公開(kāi)了一種自差拍接收標(biāo)簽。通過(guò)接收到的各個(gè)基站信號(hào)的頻率差得到信號(hào)發(fā)射基站到標(biāo)簽的距離差。這種每次通過(guò)兩個(gè)基站向標(biāo)簽發(fā)射LFMCW信號(hào)并計(jì)算頻率差的結(jié)構(gòu)，需要基站之間嚴(yán)格的同步以保證室內(nèi)定位的實(shí)時(shí)性和高精度的要求。

中國(guó)專(zhuān)利(公開(kāi)號(hào)：CN103558598A)公開(kāi)了通過(guò)A、B兩個(gè)裝置互發(fā)LFMCW信號(hào)，然后提取發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)之間的頻率差來(lái)計(jì)算A、B之間的距離從而實(shí)現(xiàn)定位。該方案中A、B兩個(gè)裝置各自發(fā)射LFMCW信號(hào)，由于晶振源存在時(shí)差，導(dǎo)致收發(fā)兩端的定時(shí)器件難以保持一致性，而如果按該方案中提到的采用超高精度的晶振源，其價(jià)格會(huì)非常昂貴，導(dǎo)致整個(gè)方案的實(shí)施性差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于標(biāo)簽差頻轉(zhuǎn)發(fā)的線(xiàn)性調(diào)頻連續(xù)波的定位系統(tǒng)與方法，以解決現(xiàn)有定位技術(shù)中存在的基站、主控模塊、標(biāo)簽之間無(wú)法精確地同步控制而導(dǎo)致的實(shí)時(shí)性差的問(wèn)題。

本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：基于標(biāo)簽差頻轉(zhuǎn)發(fā)的線(xiàn)性調(diào)頻連續(xù)波的定位系統(tǒng)，包括主控模塊、M個(gè)基站、N個(gè)待定位標(biāo)簽，其中，M為不小于3的自然數(shù)，M個(gè)基站不共線(xiàn)且位置已知，N為不小于1的自然數(shù)；所述主控模塊用于產(chǎn)生LFMCW信號(hào)和整個(gè)系統(tǒng)的參考信號(hào)并傳輸至基站，接收來(lái)自基站的轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)并處理、根據(jù)處理后的轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)解算待定位標(biāo)簽的位置信息；所述基站用于接收主控模塊傳輸?shù)腖FMCW信號(hào)和參考信號(hào)，并對(duì)LFMCW信號(hào)進(jìn)行處理，將處理后的LFMCW信號(hào)發(fā)射至待定位標(biāo)簽，接收、處理來(lái)自待定位標(biāo)簽的轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)，并將處理后的轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)傳輸至主控模塊；所述基站在對(duì)LFMCW信號(hào)和轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)進(jìn)行處理時(shí)均進(jìn)行了混頻處理，所述參考信號(hào)作為混頻處理使用的本振信號(hào)產(chǎn)生時(shí)的參考源；所述待定位標(biāo)簽用于接收和差頻轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)自基站的LFMCW信號(hào)。