專利名稱：陸基單點(diǎn)定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種定位通信系統(tǒng)，具體地說(shuō)，是一種陸基單點(diǎn)定位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在許多社會(huì)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)場(chǎng)合，利用定位通信可以做到許多普通移動(dòng)通信做不到的事。例如配備了定位防盜報(bào)警器的汽車(chē)在被盜時(shí)不僅能向控制中心報(bào)警，而且控制中心能時(shí)刻知道被盜汽車(chē)的位置和逃跑的方向。
從技術(shù)上而言，由于基站能測(cè)量移動(dòng)單元的方向和位置，定位通信還有著普通無(wú)線通信技術(shù)難以比擬的優(yōu)勢(shì)。另外，由于定位通信以定位為主要設(shè)計(jì)要求，一般而言其通訊的數(shù)據(jù)傳輸率相比其它通信系統(tǒng)要低。
總之，定位通信與其它無(wú)線通信系統(tǒng)相比有其特有的競(jìng)爭(zhēng)能力。
現(xiàn)有技術(shù)中，無(wú)線定位技術(shù)包括兩大類衛(wèi)星定位(GPSGlobal positioningSystem)和陸基多點(diǎn)定位。
GPS技術(shù)是定位通信中最早發(fā)展的一種，至今已有二、三十年的歷史。早期主要為軍事，導(dǎo)航，地理測(cè)量等特殊需要服務(wù)，最近幾年才開(kāi)始向商用和消費(fèi)類用途普及，是目前廣泛使用的定位通信產(chǎn)品。其基本原理是移動(dòng)單元接收太空中現(xiàn)有的24顆定位衛(wèi)星中的四顆所發(fā)出的信號(hào)，從中計(jì)算出移動(dòng)單元與每顆衛(wèi)星的距離；通過(guò)這些距離，就可以計(jì)算出移動(dòng)單元所在的三維地理位置(經(jīng)度、緯度和海拔高度)。如果只計(jì)算經(jīng)度和緯度，則只需三顆衛(wèi)星的信號(hào)。
但GPS也存在一些技術(shù)缺點(diǎn)。首先，GPS信號(hào)是由距離地面2萬(wàn)多公里的衛(wèi)星發(fā)射到地面，其信號(hào)強(qiáng)度只有普通無(wú)線電話信號(hào)最弱強(qiáng)度的幾萬(wàn)分之一，任何人為的干擾就可以輕易使GPS接收儀無(wú)法工作，因此抗干擾能力很差。其次，GPS接收儀只具有單向通信即接收功能，只適合單一的定位和導(dǎo)航等用途。另外，GPS接收儀要求同時(shí)接收三顆以上的衛(wèi)星信號(hào)，在都市環(huán)境下工作十分不穩(wěn)定，通信質(zhì)量無(wú)法保證。
陸基多點(diǎn)技術(shù)與GPS類似，它利用數(shù)個(gè)基站接收移動(dòng)單元發(fā)出的信號(hào)，然后推出移動(dòng)單元所在的位置。它又可分為兩大類距離類和方向類。對(duì)于距離類，三個(gè)以上的基站測(cè)量出基站與移動(dòng)單元相隔的距離(或相對(duì)距離)，然后利用方程式推算出移動(dòng)單元的具體位置。對(duì)于方向類，兩個(gè)以上的基站測(cè)量出移動(dòng)單元的方向角，兩個(gè)方向角的交點(diǎn)即移動(dòng)單元的位置。理論上而言，對(duì)于基站的數(shù)量，距離類方法只需三個(gè)，方向類方法只需兩個(gè)。在實(shí)際環(huán)境下，為了提高測(cè)量的精度，常需要數(shù)個(gè)基站同時(shí)參與。
陸基多點(diǎn)技術(shù)的主要缺點(diǎn)是移動(dòng)單元要被多個(gè)基站覆蓋，并且基站的布局要均勻合理，這大大增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度和造價(jià)?；局兄灰幸粋€(gè)的信號(hào)受到干擾，就不能正常定位，因此其整體性能在都市環(huán)境下表現(xiàn)較差。
另外，陸基多點(diǎn)技術(shù)主要是對(duì)應(yīng)2001年以后美國(guó)無(wú)線電話用戶撥打911報(bào)警電話必須得到定位的法律要求而產(chǎn)生，因此它依賴于無(wú)線電話的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。對(duì)于其它的應(yīng)用場(chǎng)合，比如被盜汽車(chē)的定位，在技術(shù)上就有很大的局限性。由于定位只是無(wú)線電話網(wǎng)絡(luò)的附加功能，因此利用現(xiàn)有無(wú)線電話網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)具有一般意義的定位功能是很難令人滿意的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種陸基單點(diǎn)定位系統(tǒng)，用以克服上述已有技術(shù)的不足。
本發(fā)明的系統(tǒng)包括基站系統(tǒng)、跟蹤器、通信和網(wǎng)絡(luò)規(guī)程；在射頻(RF)電路設(shè)計(jì)上，它采用了單片收發(fā)電路；在基帶信號(hào)處理上，采用了16位高速DSP處理器；基站將發(fā)射和接收的能量聚集在移動(dòng)單元所在的方位；移動(dòng)單元?jiǎng)討B(tài)地控制發(fā)射的功率。
本系統(tǒng)的天線采用了開(kāi)關(guān)式波束的電路極板天線；系統(tǒng)通過(guò)帶寬雙工濾波器提取出空間中有用的信號(hào)，再經(jīng)過(guò)低噪聲放大器把有用的輸入信號(hào)放大后輸入到收發(fā)信器進(jìn)行處理；接收端把高頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成低頻信號(hào)，即DSP能適應(yīng)的輸入信號(hào)；在發(fā)射端把輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成設(shè)定的空中頻率信號(hào)；再經(jīng)過(guò)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后將需處理的數(shù)字信號(hào)送入數(shù)字信號(hào)處理器；數(shù)字信號(hào)處理器采用強(qiáng)迫同步時(shí)鐘信號(hào)校正編碼方式，將捕獲的基站信號(hào)進(jìn)行跳頻循環(huán)算法處理，按調(diào)頻周期算法表向基站發(fā)送有效的方位信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，再通過(guò)功率放大器把設(shè)定的頻率信號(hào)進(jìn)行放大，使之有較大的能量輻射到空間中去。
閃存和微控制器中存儲(chǔ)有關(guān)控制信號(hào)的操作程序。
本發(fā)明具有以下特點(diǎn)(1)、只用一個(gè)基站，就可以同時(shí)完成對(duì)移動(dòng)單元的方位角和距離的測(cè)量。因此，在同樣數(shù)目的基站前提下，利用本發(fā)明技術(shù)能夠覆蓋更廣的地域。(2)、本系統(tǒng)不僅具有高精度和高可靠性的定位通信信號(hào)結(jié)構(gòu)，而且具有高可靠性和低成本的定位通信同步方式和通信協(xié)議，以及高精度和低成本的單點(diǎn)方向角測(cè)量方法。(3)、應(yīng)用范圍廣泛，比如汽車(chē)、摩托車(chē)防盜器，這是定位技術(shù)產(chǎn)品最直接的應(yīng)用；再比如車(chē)隊(duì)管理跟蹤器，巡行人員跟蹤器，110報(bào)警求助器，自助導(dǎo)游器等。(4)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)潔，成本低廉，制造、生產(chǎn)和維護(hù)相當(dāng)簡(jiǎn)易。


圖1是本發(fā)明的電路跟蹤原理框圖。圖中ADC代表模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，DAC代表數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明包括基站系統(tǒng)、跟蹤器、通信和網(wǎng)絡(luò)規(guī)程。其中跟蹤器與其它類似產(chǎn)品如無(wú)線電話手機(jī)相比，其結(jié)構(gòu)得到了很大的簡(jiǎn)化。在射頻(RF)電路設(shè)計(jì)上，它采用了單片收發(fā)電路，極大地簡(jiǎn)化了RF前端的電路設(shè)計(jì)。在基帶信號(hào)處理上，采用了16位高速DSP處理器，從而使跟蹤器達(dá)到高性能但廉價(jià)的特點(diǎn)。
以上跟蹤器的設(shè)計(jì)為基本模塊，實(shí)際最終產(chǎn)品要在這個(gè)跟蹤器的基礎(chǔ)上稍加改動(dòng)，配以不同的控制和顯示結(jié)構(gòu)。比如汽車(chē)防盜跟蹤器就可以設(shè)計(jì)為主要由汽車(chē)電池供電，緊急情況下由跟蹤器內(nèi)置電池供電；該防盜跟蹤器還有被盜報(bào)警信號(hào)輸入結(jié)構(gòu)等，在汽車(chē)被盜時(shí)立即主動(dòng)通知控制中心，并由基站進(jìn)行定位跟蹤。
如圖1所示，在天線1設(shè)計(jì)上，我們采用了開(kāi)關(guān)式波束的電路極板天線，提高了隱秘性，增強(qiáng)了接收性能。系統(tǒng)通過(guò)帶寬雙工濾波器2提取出空間中有用的信號(hào)，再經(jīng)過(guò)低噪聲放大器3把有用的輸入信號(hào)放大后輸入到收發(fā)信器4進(jìn)行處理。收發(fā)信器的基本功能是接收端把高頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成低頻信號(hào)，即DSP能適應(yīng)的輸入信號(hào)；在發(fā)射端把輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成設(shè)定的空中頻率信號(hào)。再經(jīng)過(guò)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后將需處理的數(shù)字信號(hào)送入數(shù)字信號(hào)處理器6。數(shù)字信號(hào)處理器采用強(qiáng)迫同步時(shí)鐘信號(hào)校正編碼方式，將捕獲的基站信號(hào)進(jìn)行跳頻循環(huán)算法處理，按調(diào)頻周期算法表向基站發(fā)送有效的方位信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，再通過(guò)功率放大器5把設(shè)定的頻率信號(hào)進(jìn)行放大，使之有較大的能量輻射到空間中去。
閃存7和微控制器8中存儲(chǔ)了有關(guān)控制信號(hào)的操作程序。
權(quán)利要求
1.一種陸基單點(diǎn)定位系統(tǒng)，其特征是其包括基站系統(tǒng)、跟蹤器、通信和網(wǎng)絡(luò)規(guī)程；在射頻(RF)電路設(shè)計(jì)上，它采用了單片收發(fā)電路；在基帶信號(hào)處理上，采用了16位高速DSP處理器；基站將發(fā)射和接收的能量聚集在移動(dòng)單元所在的方位；移動(dòng)單元?jiǎng)討B(tài)地控制發(fā)射的功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陸基單點(diǎn)定位系統(tǒng)，其特征是天線(1)采用了開(kāi)關(guān)式波束的電路極板天線；系統(tǒng)通過(guò)帶寬雙工濾波器(2)提取出空間中有用的信號(hào)，再經(jīng)過(guò)低噪聲放大器(3)把有用的輸入信號(hào)放大后輸入到收發(fā)信器(4)進(jìn)行處理；接收端把高頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成低頻信號(hào)，即DSP能適應(yīng)的輸入信號(hào)；在發(fā)射端把輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成設(shè)定的空中頻率信號(hào)；再經(jīng)過(guò)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后將需處理的數(shù)字信號(hào)送入數(shù)字信號(hào)處理器(6)；數(shù)字信號(hào)處理器采用強(qiáng)迫同步時(shí)鐘信號(hào)校正編碼方式，將捕獲的基站信號(hào)進(jìn)行跳頻循環(huán)算法處理，按調(diào)頻周期算法表向基站發(fā)送有效的方位信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，再通過(guò)功率放大器(5)把設(shè)定的頻率信號(hào)進(jìn)行放大，使之有較大的能量輻射到空間中去；閃存(7)和微控制器(8)中存儲(chǔ)有關(guān)控制信號(hào)的操作程序。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種陸基單點(diǎn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括基站系統(tǒng)、跟蹤器、通信和網(wǎng)絡(luò)規(guī)程，其中基站將發(fā)射和接收的能量聚集在移動(dòng)單元所在的方位；移動(dòng)單元?jiǎng)討B(tài)地控制發(fā)射的功率。本發(fā)明不僅具有高精度和高可靠性的定位通信信號(hào)結(jié)構(gòu)，而且具有高可靠性和低成本的定位通信同步方式和通信協(xié)議，以及高精度和低成本的單點(diǎn)方向角測(cè)量方法。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)潔，成本低廉，制造、生產(chǎn)和維護(hù)相當(dāng)簡(jiǎn)易。應(yīng)用范圍廣泛，如汽車(chē)、摩托車(chē)防盜器，車(chē)隊(duì)管理跟蹤器，巡行人員跟蹤器，110報(bào)警求助器，自助導(dǎo)游器等。
文檔編號(hào)G01S1/08GK1548983SQ0311221
公開(kāi)日2004年11月24日 申請(qǐng)日期2003年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月13日
發(fā)明者謝文廣, 王永慶 申請(qǐng)人:煙臺(tái)高新區(qū)神定通信有限公司