專利名稱：一種基于無線電鑒相技術(shù)的定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種基于無線電鑒相技術(shù)的定位方法，屬于無線電技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于無線電鑒相技術(shù)的厘米級(jí)定位方法，確切地講，就是將無線電鑒相技術(shù)應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)或靜止目標(biāo)定位的方法。
背景技術(shù)：
目前的衛(wèi)星定位和雷達(dá)定位具有定位范圍廣的特點(diǎn)，但精度很難達(dá)到厘米級(jí)。利用GPS和RTK技術(shù)的發(fā)明專利有“一種機(jī)動(dòng)車行駛精確定位方法”，專利號(hào)為“CN 101477745A”，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)厘米級(jí)定位，但費(fèi)用很高。目前用于煉焦廠機(jī)車定位的Y射線定位方法和編碼電纜定位方法精度都能達(dá)到厘米級(jí)，但安裝及維修費(fèi)用都很高。此外，Y 射線具有放射性，對(duì)保護(hù)裝置的要求較高，難以普及。在IOOm半徑內(nèi)定位的“高精度局部無線定位系統(tǒng)”，專利號(hào)為“CN101782643A”，該系統(tǒng)的中心處理模塊包括10個(gè)鑒相器，一個(gè)帶有10路A/D轉(zhuǎn)換器的微處理器MCU，一片實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制解調(diào)功能的FPGA芯片，該系統(tǒng)是對(duì)無線電信號(hào)解調(diào)后鑒相，精度為50cm，系統(tǒng)復(fù)雜度高?！耙环N無線電通訊、測距及區(qū)域定位系統(tǒng)”，專利號(hào)為“CN 1339879A”，該系統(tǒng)利用無線電信號(hào)解調(diào)后鑒相，定位譜線的位置在 20kHz 200kHz之間，定位精度為1.細(xì)。綜上所述，在目前的定位技術(shù)中，能夠?qū)崿F(xiàn)厘米級(jí)定位的系統(tǒng)造價(jià)高，而造價(jià)低的系統(tǒng)，精度達(dá)不到厘米級(jí)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一種基于無線電鑒相技術(shù)的定位方法，其目的在于，為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，從而公開一種采用倍頻技術(shù)以減少天線數(shù)目和防止干擾、使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、定位精度達(dá)到厘米級(jí)和可對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行鑒相的基于無線電鑒相技術(shù)的定位方法的技術(shù)方案。本發(fā)明一種基于無線電鑒相技術(shù)的定位方法，其特征在于是一種采用倍頻技術(shù)以減少天線數(shù)目和防止干擾、使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、定位精度達(dá)到厘米級(jí)和可對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行鑒相的定位方法，該方法采用同時(shí)發(fā)出基頻和倍頻無線電波的兩個(gè)或兩個(gè)以上的無線電發(fā)射機(jī)，被測目標(biāo)上裝有接收天線和接收設(shè)備，對(duì)接收到的無線電信號(hào)進(jìn)行處理和相位比較，并利用相位差確定目標(biāo)的位置，其無線電發(fā)射機(jī)采用兩個(gè)晶體振蕩器分別產(chǎn)生頻率fH和4的兩個(gè)振蕩信號(hào)S1 (t)和m(t)，其中fH= 18&，并將m(t)調(diào)制到S1 (t)上得到調(diào)幅波，再經(jīng)功率放大后用天線Tp發(fā)送出去，安裝在被測目標(biāo)上的接收天線和接收設(shè)備將接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)得到信號(hào)m(t)，并對(duì)載波進(jìn)行限幅放大得到信號(hào)S1 (t)，然后分別送往鑒相f和鑒相e。上述一種基于無線電鑒相技術(shù)的定位方法，其特征在于無線發(fā)射和接收設(shè)備中， 分別采用倍頻技術(shù)和分頻技術(shù)，發(fā)射設(shè)備首先產(chǎn)生信號(hào)S1 (t)，再經(jīng)2倍頻得到頻率為2fH的信號(hào)&(0，然后將!11(0分別調(diào)制到S1 (t)和上得到信號(hào)Sp (t)和 (t)，用天線Tp和 Tq發(fā)送出去，1和Tq分別置于被測范圍的兩側(cè)，接收設(shè)備將收到的信號(hào)％(0放大后送到鑒相e的一個(gè)輸入端，并將收到的信號(hào)、(t)放大后經(jīng)2分頻再送到鑒相e的另一個(gè)輸入端， 兩路信號(hào)通過鑒相器輸出一個(gè)與相位差成線性關(guān)系的電壓。上述一種基于無線電鑒相技術(shù)的定位方法，其特征在于所述的接收設(shè)備中利用溫頓天線接收信號(hào)和SQ (t) ο上述一種基于無線電鑒相技術(shù)的定位方法，其特征在于所述的被測目標(biāo)包括運(yùn)動(dòng)目標(biāo)或靜止目標(biāo)，對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)或靜止目標(biāo)進(jìn)行N維定位，其中N = 1，2，3，方法是在定位范圍外側(cè)安裝N+1套無線電發(fā)射設(shè)備，在被測目標(biāo)上安裝N+1套無線電接收設(shè)備和N套鑒相電路，定位區(qū)間的半徑為0 IMm，定位誤差彡Icm0本發(fā)明一種基于無線電鑒相技術(shù)的定位方法，與現(xiàn)有的定位方法相比，具有定位精度高、費(fèi)用低、便于安裝和維修等優(yōu)點(diǎn)。在保證定位精度的基礎(chǔ)上使系統(tǒng)得到了簡化，縮短了天線的長度，減少了天線的數(shù)量，并克服了各路信號(hào)之間的干擾。


圖1是無線電鑒相定位系統(tǒng)原理框2是無線電鑒相定位發(fā)送設(shè)備與接收設(shè)備框3是溫頓天線示意圖，圖中①、②為饋電端點(diǎn)圖4是4:1巴倫示意5是無線電鑒相技術(shù)的2維定位系統(tǒng)示意6是無線電鑒相技術(shù)的3維定位系統(tǒng)示意圖
具體實(shí)施例方式實(shí)施方式1無線電鑒相技術(shù)在1維定位系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)線段Αδ=288 m,延線應(yīng)=兩二18 m,BPPQ=324 m。在P、Q點(diǎn)各設(shè)置一個(gè)
發(fā)射塔，分別發(fā)射無線電信號(hào)&(0和 (0。便可對(duì)人δ上的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)或靜止目標(biāo)進(jìn)行ι 維定位，絕對(duì)誤差不超過lcm。具體實(shí)現(xiàn)步驟如下I整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，設(shè)被測目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡為線段人豆，在人g的延線上分別取點(diǎn)P和點(diǎn) Q，使FA=:^。在P、Q點(diǎn)各設(shè)置一個(gè)發(fā)射塔，分別發(fā)射無線電信號(hào)和 (t)。Sp(t)= U· [ 1 +Wp(i)].COS[27t/Hi+仰(χ)]U, [ 1 +wQ(0] .COS[4ti/H 什識(shí) Q(X)]無線電鑒相定位發(fā)送設(shè)備與接收設(shè)備框圖見附圖2。II細(xì)定位現(xiàn)有鑒相器的分辨力可達(dá)到1°，為使定位精度達(dá)到1cm，可取載波波長 λΗ = 3. 6m。由于光速 c = 299792458 士 lm/s，所以載波頻率 fH = c/AH = 83 275 683Hz ^ 83. 3MHz。設(shè)中點(diǎn)為0，當(dāng)被測目標(biāo)處于0點(diǎn)時(shí)，χ = 0，卿(0)二灼(0)=0°，當(dāng)被測目標(biāo)沿涵右移λΗ/360 = Icm時(shí)，使卿(1)=1。，灼⑴二-1。，相位差Δρ=卿⑴-灼(1)=2。。由于鑒相
器的分辨力可達(dá)到1°，因此單從鑒相器的分辨力來說，定位精度可達(dá)0.5cm。但考慮到其它誤差，所以本系統(tǒng)的定位精度約為1cm。為保證定位精度，fH由晶體振蕩器產(chǎn)生，晶體振蕩器的精度可以達(dá)到10_5，由它所產(chǎn)生的定位誤差可以控制在0. 5cm以下。III粗定位被測目標(biāo)上的接收設(shè)備將接收到的送往鑒相e的一個(gè)輸入端，將接收到的 sQ(t)分頻后送往鑒相e的另一個(gè)輸入端，鑒相后得到輸出電壓
權(quán)利要求
1.一種基于無線電鑒相技術(shù)的定位方法，其特征在于是一種采用倍頻技術(shù)以減少天線數(shù)目和防止干擾、使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、定位精度達(dá)到厘米級(jí)和可對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行鑒相的定位方法，該方法采用同時(shí)發(fā)出基頻和倍頻無線電波的兩個(gè)或兩個(gè)以上的無線電發(fā)射機(jī)，被測目標(biāo)上裝有接收天線和接收設(shè)備，對(duì)接收到的無線電信號(hào)進(jìn)行處理和相位比較，并利用相位差確定目標(biāo)的位置，其無線電發(fā)射機(jī)采用兩個(gè)晶體振蕩器分別產(chǎn)生頻率為fH和 &的兩個(gè)振蕩信號(hào)S1 (t)和m(t)，其中fH= 180fL，并將m(t)調(diào)制到S1 (t)上得到調(diào)幅波 %(t)，再經(jīng)功率放大后用天線Tp發(fā)送出去，安裝在被測目標(biāo)上的接收天線和接收設(shè)備將接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)得到信號(hào)m(t)，并對(duì)載波進(jìn)行限幅放大得到信號(hào)S1 (t)，然后分別送往鑒相f和鑒相e。
2.按照權(quán)利要求1所述一種基于無線電鑒相技術(shù)的定位方法，其特征在于無線發(fā)射和接收設(shè)備中，分別采用倍頻技術(shù)和分頻技術(shù)，發(fā)射設(shè)備首先產(chǎn)生信號(hào)S1 (t)，再經(jīng)2倍頻得到頻率為2fH的信號(hào)&⑴，然后將m⑴分別調(diào)制到S1⑴和&⑴上得到信號(hào)％⑴和sQ⑴， 用天線Tp和Tq發(fā)送出去，Tp和Tq分別置于被測范圍的兩側(cè)，接收設(shè)備將收到的信號(hào)sP(t) 放大后送到鑒相e的一個(gè)輸入端，并將收到的信號(hào)sQ (t)放大后經(jīng)2分頻再送到鑒相e的另一個(gè)輸入端，兩路信號(hào)通過鑒相器輸出一個(gè)與相位差有線性關(guān)系的電壓。
3.按照權(quán)利要求1所述一種基于無線電鑒相技術(shù)的定位方法，其特征在于所述的接收設(shè)備中利用溫頓天線接收信號(hào)和SQ (t)。
4.按照權(quán)利要求1所述一種基于無線電鑒相技術(shù)的定位方法，其特征在于所述的被測目標(biāo)包括運(yùn)動(dòng)目標(biāo)或靜止目標(biāo)，對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和靜止目標(biāo)進(jìn)行N維定位，其中N = 1，2，3，方法是在定位范圍外側(cè)安裝N+1套無線電發(fā)射設(shè)備，在被測目標(biāo)上安裝N+1套無線電接收設(shè)備和N套鑒相電路，定位區(qū)間的半徑為0 IMm，定位誤差彡Icm0
全文摘要
一種基于無線電鑒相技術(shù)的定位方法，屬于無線電技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于無線電鑒相技術(shù)的厘米級(jí)定位方法，該方法是利用無線電波產(chǎn)生的相位差來確定目標(biāo)的位置。本發(fā)明將調(diào)制、解調(diào)技術(shù)和倍頻、分頻技術(shù)用于無線電波的發(fā)射和接收設(shè)備中，它與現(xiàn)有的定位技術(shù)相比，在保證原有定位精度的基礎(chǔ)上使系統(tǒng)得到了簡化，降低了系統(tǒng)造價(jià)，提高了系統(tǒng)的可靠性。本發(fā)明可在半徑為0～144m的定位區(qū)間內(nèi)使定位誤差≤1cm，適用于各種運(yùn)動(dòng)目標(biāo)或靜止目標(biāo)的位置監(jiān)測。
文檔編號(hào)G01S5/10GK102508199SQ20111036179
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月12日
發(fā)明者于麗君, 吳雙娥, 宋成明, 王麗娟, 蕭寶瑾, 蕭英喆, 賀康 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)