為距 離向分量，
為方位向分量，反映了慢時間變化引起的信號變化。匹配濾 波器對接收到的信號進行匹配濾波可以分離出接收端距離向和方位向的信息，實現(xiàn)對接收 端的定位。
[0040] 接收端接收到的信號以tn為行，t為列排列成一個矩陣，其中行方向又稱為距離 向，列方向又稱為方位向。
[0041] 另外，在本實施方式中，對脈沖信號的匹配濾波方法，具體如圖3所示，包含以下 步驟：
[0042] 步驟301，將脈沖信號沿距離向進行FFT (Fast Fourier Transformation，快速傅 氏變換）。
[0043] 步驟302,對沿距離向FFT后的信號進行距離向匹配濾波。具體地說，是根據(jù)壓縮 因子（即匹配濾波函數(shù)）對信號進行匹配濾波。
[0044] 步驟303,對距離向匹配濾波后的信號進行距離向的IFFT (FFT逆變換）。
[0045] 步驟304,對距離向的IFFT后的信號沿方位向進行FFT。
[0046] 步驟305，對沿方位向FFT后的信號進行方位向匹配濾波。本步驟中也是根據(jù)壓縮 因子（即匹配濾波函數(shù)）對信號進行匹配濾波。
[0047] 步驟306，對方位向匹配濾波后的信號進行方位向IFFT，獲取SAR (Synthetic Aperture Radar,合成孔徑雷達(dá)）圖像，其中，SAR圖像包含接收端的位置信息。
[0048] 另外，在實際應(yīng)用中，兩組中的信號發(fā)射器還可以在控制器的控制下按照排列順 序交錯發(fā)射脈沖信號。當(dāng)然，還可以以其他預(yù)設(shè)的順序發(fā)射脈沖信號，由于發(fā)射順序可以有 多種方式，并不枚勝舉，在此不再一一列舉。
[0049] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，是利用發(fā)射端的控制器根據(jù)初始化信息控制內(nèi)置的兩組信號發(fā) 射器按照預(yù)設(shè)的時序發(fā)射脈沖信號至接收端，接收端對接收的脈沖信號進行處理，獲取接 收端的位置信息。這樣，根據(jù)發(fā)射端發(fā)射的脈沖信號的變化對接收端進行定位，可以使得對 接收端的定位更精確。
[0050] 本發(fā)明的第二實施方式涉及一種定位系統(tǒng)。第二實施方式與第一實施方式大致 相同，主要區(qū)別之處在于：在第一實施方式中，信號發(fā)射器采用現(xiàn)有成熟的廣播式無線信號 發(fā)射器，保證了本發(fā)明實施方式的可行性。而在本發(fā)明第二實施方式中，信號發(fā)射器為LED 燈，利用室內(nèi)照明用的LED燈作為信號發(fā)射器，實現(xiàn)了資源的高效利用，節(jié)約了成本，且易 于推廣。
[0051] 具體地說，LED (Light-Emitting Diode,發(fā)光二極管）作為一種固態(tài)光源具有發(fā)光 效率高、尺寸小、壽命長等優(yōu)點，將取代傳統(tǒng)的照明設(shè)備成為下一代環(huán)保照明光源。作為一 種半導(dǎo)體光子器件，LED的快速響應(yīng)特性使其具有高速調(diào)制的特點，可以將信號以人眼無法 感知的速度調(diào)制到LED光源上進行數(shù)據(jù)傳輸?；贚ED的上述特點，產(chǎn)生了一種深度耦合 照明與數(shù)據(jù)傳輸?shù)男录夹g(shù)，即可見光通信技術(shù)（Visible Light Communication,簡稱VLC)。 VLC技術(shù)作為一種光無線通信技術(shù)具有發(fā)射功率高、無需頻譜申請、帶寬高、無電磁干擾并 且安全可靠等優(yōu)點，可以作為頻譜日益緊張的無線射頻通信技術(shù)的補充。
[0052] 由于定位技術(shù)是現(xiàn)代通信技術(shù)中的一個重要支撐技術(shù)，可見光定位技術(shù)自然成為 VLC技術(shù)的重要支撐技術(shù)，而且，LED燈在照明的同時用于室內(nèi)定位導(dǎo)航，實現(xiàn)了資源的高 效利用。
[0053] 另外，信號發(fā)射器還可以采用無線電磁波信號發(fā)射器，而無線電磁波信號發(fā)射器 具體可以采用無線WiFi信號發(fā)射器。在實際應(yīng)用中，可根據(jù)實際情況進行選擇，保證了本 發(fā)明實施方式的靈活性。而且，無線電磁波信號發(fā)射器為現(xiàn)有成熟的器件，保證了本實施方 式的可行性。
[0054] 本發(fā)明第三實施方式涉及一種定位系統(tǒng)。第三實施方式與第一實施方式大致相 同，主要區(qū)別之處在于：在本發(fā)明第三實施方式中，對信號的方位向FFT被提前，與對信號 的距離向FFT -起進行，然后乘以一個預(yù)設(shè)的相位函數(shù)，以提高方位向匹配濾波精度。除了 不需要再次進行方位向FFT之外，之后的過程與第一實施方式相同。
[0055] 具體地說，本實施方式中，對脈沖信號的匹配濾波方法，具體如圖4所示，包含以 下步驟：
[0056] 步驟401，將脈沖信號沿方位向進行FFT。
[0057] 步驟402,對FFT后的信號乘以一個預(yù)設(shè)的相位函數(shù)。這樣，可以提高方位向匹配 濾波精度。
[0058] 步驟403,將脈沖信號沿距離向進行FFT。
[0059] 步驟404,對距離向FFT后的信號進行距離向匹配濾波。本步驟與第一實施方式中 的步驟302類似，在此不再贅述。
[0060] 步驟405,對距離向匹配濾波后的信號進行距離向的IFFT(FFT逆變換）。本步驟 與第一實施方式中的步驟303類似，在此不再贅述。
[0061] 步驟406,對距離向IFFT后的信號進行方位向匹配濾波。本步驟與第一實施方式 中的步驟305類似，在此不再贅述。
[0062] 步驟407,對方位向匹配濾波后的信號進行方位向IFFT，獲取接收端的位置信息。 本步驟與第一實施方式中的步驟306類似，在此不再贅述。
[0063] 由于不同信號發(fā)射器與接收端之間的距離不同，會導(dǎo)致接收端接收到的來自不同 信號發(fā)射器的脈沖信號位于不同的距離門，即接收端與信號發(fā)射器之間的距離變化超過了 一個距離分辨單元，造成了信號在方位向與距離向的耦合，這種現(xiàn)象稱為距離徙動。采用該 實施方式可以有效補償距離徙動和相位失真，提高定位準(zhǔn)度和精度。
[0064] 本發(fā)明第四實施方式涉及一種定位系統(tǒng)。第四實施方式與第一實施方式大致相 同，主要區(qū)別之處在于：在本發(fā)明第四實施方式中，信號在距離向匹配濾波完成后，進行二 維傅立葉變換到波數(shù)域，然后通過斯托爾特（Stolt)變換在波數(shù)域進行信號處理，最后通 過二維傅立葉逆變換得到目標(biāo)位置信息。也就是，信號在距離向匹配濾波后的處理均是在 波數(shù)域進行的。
[0065] 該實施方式基于波動方程對距離壓縮后的回波信號進行二維頻域分析，通過二維 頻域匹配濾波完成方位向線性調(diào)頻信號的去調(diào)頻壓縮，同時糾正不同脈沖信號的的距離徙 動，補償相位失真，定位精度更高。
[0066] 本發(fā)明第五實施方式涉及一種定位方法，包含以下步驟：
[0067] 首先，由發(fā)射端按照預(yù)設(shè)的時序發(fā)射兩組脈沖信號至接收端；其中，脈沖信號由發(fā) 射端內(nèi)置的兩組信號發(fā)射器在控制器的控制下發(fā)射；發(fā)射端包含N個信號發(fā)射器，N為大于 或者等于6的自然數(shù)，且每組中包含至少3個信號發(fā)射器。
[0068] 接著，接收端根據(jù)接收的脈沖信號獲取接收端的位置信息。
[0069] 不難發(fā)現(xiàn)，本實施方式為與第一實施方式相對應(yīng)的方法實施例，本實施方式可與 第一實施方式互相配合實施。第一實施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)在本實施方式中依然有 效，為了減少重復(fù)，這里不再贅述。相應(yīng)地，本實施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)也可應(yīng)用在 第一實施方式中。
[0070] 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，上述各實施方式是實現(xiàn)本發(fā)明的具體實施例， 而在實際應(yīng)用中，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種定位系統(tǒng)，包含發(fā)射端和接收端，其特征在于， 所述發(fā)射端包含控制器與N個信號發(fā)射器；其中，N為大于或者等于6的自然數(shù)； N個所述信號發(fā)射器分為兩組，每組中包含至少3個所述信號發(fā)射器； 所述控制器控制兩組所述信號發(fā)射器按照預(yù)設(shè)的時序發(fā)射脈沖信號至所述接收端； 所述接收端包含信號接收器與信號處理器； 所述信號接收器將接收的脈沖信號輸出至所述信號處理器；所述信號處理器根據(jù)所述 脈沖信號獲取所述接收端的位置信息。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述信號發(fā)射器為廣播式無線信號 發(fā)射器。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述信號發(fā)射器為LED燈。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述信號發(fā)射器為無線電磁波信號 發(fā)射器。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述無線電磁波信號發(fā)射器為無線 WiFi信號發(fā)射器。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，每組所述信號發(fā)射器呈直線排列或 曲線排列。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，每組所述信號發(fā)射器在所述控制器 的控制下按照排列順序依次發(fā)射所述脈沖信號。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，兩組中的所述信號發(fā)射器在所述控 制器的控制下按照排列順序交錯發(fā)射所述脈沖信號。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述脈沖信號為線性調(diào)頻信號。10. -種定位方法，其特征在于，包含以下步驟： 由發(fā)射端按照預(yù)設(shè)的時序發(fā)射兩組脈沖信號至接收端；其中，所述脈沖信號由所述發(fā) 射端內(nèi)置的兩組信號發(fā)射器在控制器的控制下發(fā)射；所述發(fā)射端包含N個所述信號發(fā)射 器，N為大于或者等于6的自然數(shù)，且每組中包含至少3個所述信號發(fā)射器； 所述接收端根據(jù)接收的脈沖信號獲取所述接收端的位置信息。
【專利摘要】本發(fā)明涉及定位技術(shù)，公開了一種定位系統(tǒng)及方法。本發(fā)明中，包含發(fā)射端和接收端；發(fā)射端包含控制器與N個信號發(fā)射器，N為大于或者等于6的自然數(shù)；N個信號發(fā)射器分為兩組，每組中包含至少3個信號發(fā)射器；控制器控制兩組信號發(fā)射器按照預(yù)設(shè)的時序發(fā)射脈沖信號至接收端；接收端包含信號接收器與信號處理器；信號接收器將接收的脈沖信號輸出至信號處理器；信號處理器根據(jù)接收到的脈沖信號獲取接收端的位置信息。與現(xiàn)有技術(shù)相比，是利用發(fā)射端的控制器控制兩組信號發(fā)射器按照預(yù)設(shè)的時序發(fā)射脈沖信號至接收端，接收端對接收的脈沖信號進行處理，獲取接收端的位置信息。這樣，根據(jù)脈沖信號的變化對接收端進行定位，可以使得對接收端的定位更精確。
【IPC分類】G01S5/08, G01S5/10
【公開號】CN105319533
【申請?zhí)枴緾N201410283744
【發(fā)明人】遲楠, 張自然
【申請人】復(fù)旦大學(xué)
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2014年6月23日