[發明專利]基于出發角的無線電定位方法及系統

有效

• 申請號: 202010327525.1
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111526477B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 賀沖;曹岸杰;李海亭;易觀理
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W64/00;G01S5/26
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種基于出發角的無線電定位方法，其特征在于，包括：

基站定位步驟：基站端發射定位信號，所述定位信號中包含基站的真北方位和定位基站位置信息，移動端通過接收基站端發射的定位信號來估計移動端相對于基站端的方位，再通過三角測量實現自身定位；

調制步驟：根據單刀雙擲射頻開關對基站端發射的信號進行周期性調制，在一個調制周期內，定位信號分別接到兩個天線單元并向空間輻射出去；

計算步驟：移動端計算接收的定位信號中的基波分量與第一次諧波分量，再利用基波分量與第一次諧波分量的數學關系估計移動端相對于基站端的方位；

所述調制步驟包括：

在定位基站，發射的窄帶定位信號的中心頻點為F_c，信號的帶寬為B，射頻開關的調制頻率為F_p，周期為T_p，滿足：

F_pB

在一個調制周期T_p內，發射信號連接到定位基站天線單元1的時間為(0,T_p/2]，連接到天線單元2的時間為(T_p/2,T_p]，發射的定位信號經過周期性調制后，產生中心頻率為F_c的基波分量以及中心頻率為F_c±kF_p的諧波分量，并通過兩個天線單元向空間輻射，定位基站發射的窄帶定位信號為：

其中，s_l(t)為基帶信號，k表示諧波階數，j表示虛數單位，t表示時間，e表示自然對數；

將定位信號周期性地接通定位基站的兩個天線單元并向空間輻射，則在θ方向上，遠場移動端接收的定位信號為：

其中，A₀為由空間傳播引起的復損耗，D為定位基站的兩個天線單元的間距，K為載頻F_c對應的波數，m表示周期性調制時序的周期序號；

將s_r(t)簡寫為：

其中U(t)為周期函數：

將U(t)用傅里葉級數展開為：

α_k表示：第k次諧波分量；

其中基波分量α₀和第一次諧波分量分別為：

在移動端，對接收的定位信號進行頻譜分析，通過比較其中的基波分量α₀和第一次諧波分量α₁的關系，移動端相對于定位基站的方向為：

若兩個定位基站A和B的位置分別為(-L/2,0)和(L/2,0)，則真北方位均為正北方向，在移動端C測得其相對于A和B的方向分別為θ₁和θ₂，則移動端C的位置為：

L表示：定位基站A和B之間的距離。

2.一種基于出發角的無線電定位系統，其特征在于，包括：

基站定位模塊：基站端發射定位信號，所述定位信號中包含基站的真北方位和定位基站位置信息，移動端通過接收基站端發射的定位信號來估計移動端相對于基站端的方位，再通過三角測量實現自身定位；

調制模塊：根據單刀雙擲射頻開關對基站端發射的信號進行周期性調制，在一個調制周期內，定位信號分別接到兩個天線單元并向空間輻射出去；

計算模塊：移動端計算接收的定位信號中的基波分量與第一次諧波分量，再利用基波分量與第一次諧波分量的數學關系估計移動端相對于基站端的方位；

所述調制模塊包括：

在定位基站，發射的窄帶定位信號的中心頻點為F_c，信號的帶寬為B，射頻開關的調制頻率為F_p，周期為T_p，滿足：

F_pB

在一個調制周期T_p內，發射信號連接到定位基站天線單元1的時間為(0,T_p/2]，連接到天線單元2的時間為(T_p/2,T_p]，發射的定位信號經過周期性調制后，產生中心頻率為F_c的基波分量以及中心頻率為F_c±kF_p的諧波分量，并通過兩個天線單元向空間輻射，定位基站發射的窄帶定位信號為：

其中，s_l(t)為基帶信號，k表示諧波階數，j表示虛數單位，t表示時間，e表示自然對數；

將定位信號周期性地接通定位基站的兩個天線單元并向空間輻射，則在θ方向上，遠場移動端接收的定位信號為：

其中，A₀為由空間傳播引起的復損耗，D為定位基站的兩個天線單元的間距，K為載頻F_c對應的波數，m表示周期性調制時序的周期序號；

將s_r(t)簡寫為：

其中U(t)為周期函數：

將U(t)用傅里葉級數展開為：

α_k表示：第k次諧波分量；

其中基波分量α₀和第一次諧波分量分別為：

在移動端，對接收的定位信號進行頻譜分析，通過比較其中的基波分量α₀和第一次諧波分量α₁的關系，移動端相對于定位基站的方向為：

若兩個定位基站A和B的位置分別為(-L/2,0)和(L/2,0)，則真北方位均為正北方向，在移動端C測得其相對于A和B的方向分別為θ₁和θ₂，則移動端C的位置為：

L表示：定位基站A和B之間的距離。