[發(fā)明專利]一種基于波束循環(huán)掃描的離開(kāi)角定位系統(tǒng)和定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110639819.2
• 申請(qǐng)日: 2021-06-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113376575B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周昊蘇;呂振彬;曾媛;劉真富;李義龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海航天測(cè)控通信研究所
• 主分類號(hào): G01S5/02
• 分類號(hào): G01S5/02;H01Q3/30
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 黃超宇;胡晶

1.一種基于波束循環(huán)掃描的離開(kāi)角定位系統(tǒng)，其特征在于，包括基站模塊和目標(biāo)模塊，其中：

所述基站模塊，用于根據(jù)測(cè)向通信協(xié)議通過(guò)快速遍歷射頻移相碼以及射頻開(kāi)關(guān)循環(huán)連接天線向所述目標(biāo)模塊廣播無(wú)線電信號(hào)；

每個(gè)所述基站模塊包括第一主控器、射頻信號(hào)發(fā)生器、射頻移相碼庫(kù)、射頻移相器、射頻開(kāi)關(guān)和天線陣，其中：

所述第一主控器與所述射頻信號(hào)發(fā)生器、射頻移相碼庫(kù)、射頻移相器和射頻開(kāi)關(guān)連接，用于控制射頻信號(hào)發(fā)生器、射頻移相碼庫(kù)、射頻移相器和射頻開(kāi)關(guān)；

所述射頻信號(hào)發(fā)生器與所述第一主控器和射頻移相器連接，用于根據(jù)測(cè)向通信協(xié)議生成射頻信號(hào)；

所述射頻移相碼庫(kù)與所述第一主控器和射頻移相器連接，用于根據(jù)陣列天線流形結(jié)合不同的離開(kāi)角所生成的相位矢量建立進(jìn)而使得射頻移相碼與離開(kāi)角所生成的相位矢量一一對(duì)應(yīng)；

所述射頻移相器與所述第一主控器、射頻信號(hào)發(fā)生器、射頻移相碼庫(kù)和射頻開(kāi)關(guān)連接，用于射頻移相碼對(duì)應(yīng)的相位矢量補(bǔ)償，以及當(dāng)各個(gè)射頻通道長(zhǎng)度不一致時(shí)補(bǔ)償與天線相連的各個(gè)射頻通道饋線相位；

所述射頻開(kāi)關(guān)與射頻移相器和天線陣連接，用于根據(jù)循環(huán)電掃模式快速切換至對(duì)應(yīng)天線；

所述天線陣與所述射頻開(kāi)關(guān)連接，用于輻射射頻信號(hào)；

所述目標(biāo)模塊，用于得到每個(gè)所述基站模塊的離開(kāi)角并根據(jù)每個(gè)所述基站模塊的離開(kāi)角數(shù)據(jù)、基站模塊空間位置進(jìn)行融合估計(jì)目標(biāo)模塊空間位置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于波束循環(huán)掃描的離開(kāi)角定位系統(tǒng)，其特征在于，所述射頻信號(hào)發(fā)生器按照時(shí)分復(fù)用、頻分復(fù)用模式單一或多種組合的方式生成射頻信號(hào)，用于避免目標(biāo)模塊接收信號(hào)碰撞。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于波束循環(huán)掃描的離開(kāi)角定位系統(tǒng)，其特征在于，所述目標(biāo)模塊包括天線、ADC、第二主控器、譯碼器和信號(hào)處理器，其中：

所述ADC與所述天線和譯碼器連接，用于將所述天線接收的射頻模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成基帶數(shù)字信號(hào)并獲得信號(hào)接收信號(hào)強(qiáng)度指示值；

所述第二主控器與所述譯碼器和信號(hào)處理器連接，用于控制所述譯碼器和信號(hào)處理器；

所述譯碼器與所述ADC、第二主控器和信號(hào)處理器連接，用于實(shí)時(shí)譯碼基帶數(shù)字信號(hào)且實(shí)時(shí)檢測(cè)是否有測(cè)向通信協(xié)議包的標(biāo)識(shí)碼進(jìn)而判斷能否通過(guò)循環(huán)冗余校驗(yàn)并反饋至所述第二主控器；

所述信號(hào)處理器與所述第二主控器和譯碼器連接，用于結(jié)合一段時(shí)間內(nèi)的多個(gè)基站模塊離開(kāi)角數(shù)據(jù)、基站模塊空間位置進(jìn)行目標(biāo)模塊融合定位。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于波束循環(huán)掃描的離開(kāi)角定位系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)處理器根據(jù)目標(biāo)定位實(shí)時(shí)性要求設(shè)置時(shí)間間隔進(jìn)而通過(guò)多源異構(gòu)傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)將時(shí)間間隔內(nèi)所有基站模塊離開(kāi)角數(shù)據(jù)、基站模塊空間位置進(jìn)行融合從而得到目標(biāo)模塊空間位置的估計(jì)。

5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種基于波束循環(huán)掃描的離開(kāi)角定位系統(tǒng)，其特征在于，所述離開(kāi)角基于各個(gè)基站天線陣坐標(biāo)系確定，所述基站模塊中各個(gè)基站的天線陣坐標(biāo)系的X軸、Y軸、Z軸朝向存在不一致時(shí)通過(guò)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換關(guān)系使得各個(gè)基站朝向一致，并基于轉(zhuǎn)換關(guān)系修正離開(kāi)角。

6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種基于波束循環(huán)掃描的離開(kāi)角定位系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)處理器根據(jù)一段時(shí)間內(nèi)的多個(gè)基站廣播信號(hào)接收信號(hào)強(qiáng)度指示值參與目標(biāo)模塊融合定位，用于輔助提高定位精度。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于波束循環(huán)掃描的離開(kāi)角定位系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)處理器中使用的基站模塊空間位置可以通過(guò)基站廣播信號(hào)傳輸、存儲(chǔ)器讀取或移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)獲取的方式獲得。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于波束循環(huán)掃描的離開(kāi)角定位系統(tǒng)，其特征在于，所述基站模塊與目標(biāo)模塊之間具有測(cè)向通信協(xié)議，所述測(cè)向通信協(xié)議中應(yīng)至少包含如下信息：

用于表明基站模塊身份的唯一標(biāo)識(shí)碼；

用于目標(biāo)模塊識(shí)別測(cè)向通信協(xié)議包的標(biāo)識(shí)碼；

用于表明基站模塊無(wú)線電信號(hào)離開(kāi)角的信息碼；

用于校驗(yàn)測(cè)向通信協(xié)議的校驗(yàn)碼。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于波束循環(huán)掃描的離開(kāi)角定位系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)向通信協(xié)議中還包括如下信息：

用于表明基站模塊空間位置的信息碼；或，

用于標(biāo)記基站廣播無(wú)線電信號(hào)時(shí)刻的時(shí)間戳。