一种基于定向天线和频率编码的定位装置及其工作方法与流程

本发明涉及无线定向定位领域，特别是涉及一种基于定向天线和频率编码的定位装置。

背景技术：

目前公知的定位方式主要有三种：第一种是基于卫星定位信号和移动数据网络来实现，这种方式在卫星定位信号和移动数据网络不支持或者覆盖不佳地区无法实现定向和定位；第二种是基于监测目标发射电磁波信号强度的不同进行定向定位，但是电磁波反射和衍射等原因使得这种方式受障碍物影响大、定向误差大；第二种是基于预设的定位节点进行定位，但是这种定位方式需要预先铺设大量定位节点，成本高且使用场所受到很大限制。

如果能提供一种克服上述三种技术方案缺陷的定位技术，将是十分有意义的。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种基于定向天线和频率编码的定位装置，包括若干主频率发射终端和若干显示终端 ，所述主频率发射终端设置有指南针、定向天线，所述显示终端设置有指南针、信号接收装置、频率检测模块设置有指示灯的面板。

所述主频率发射终端能够发射若干不同编码频率信息；所述指南针提供方向信息，定向天线根据方向信息发射需要的编码频率信号；所有编码频率信号组成一个信号覆盖圆面；信号覆盖圆面被划分为扇形的信号单独覆盖区域及扇形的信号重叠覆盖区域。

所述存储模块用于植入信号覆盖圆面各个区域与对应编码频率信号、各个指示灯亮灭情况的映射关系表。

所述信号接收装置用于接收主频率发射终端发射的信号。

频率检测模块用于识别接收到的信号的频率，识别频率所在信号覆盖圆面的区域，并根据映射关系表控制对应的指示灯亮。

所述面板上设置有两对相对设置的的指示灯，相对指示灯的连线互相垂直，所述指示灯在频率检测模块的控制下亮或者灭。

显示终端的指南针用于提供方向信息，进而根据亮的指示灯确定主频率发射终端相对指示端所在方向。

进一步的，所述主频率发射终端能够发送四种编码频率信号，分别覆盖信号覆盖圆面上互相垂直的两条直径的两端所指四个方向上呈钝角的扇形区域，所述四个方向分别对应于地理坐标上的东、南、西、北方向。

进一步的，四个编码频率信号分别覆盖135度方向角的扇形区域，相邻扇形区域组成为45度方向角的扇形信号重叠覆盖区域。

进一步的，各个指示灯具有代表不同亮度的亮度刻度。

进一步的，显示终端具有电源开关。

上述基于定向天线和频率编码的定位装置的工作方法，包括如下步骤：

步骤1：主频率发射终端预先定义的某种或者某几种编码频率信号。

步骤2：显示终端接收编码频率信号，频率检测模块识别信号的频率，识别频率所在信号覆盖圆面的区域，并根据映射关系表控制对应的指示灯亮。

步骤3：根据指南针确定地理位置的南北方向，确定主频率发射终端相对指示终端的具体方向。

本发明的有益效果为：

本发明提供了一种不需卫星定位信号和移动数据网络服务就可实现的定向定位方案，该方案基于定向天线和频率编码，可以在没有卫星定位信号和移动数据网络的环境下实现定向定位，而且根据定向天线的精度和发射的编码频率不同可以实现较高的定向定位精度。

附图说明

图1是具有编码的信号覆盖圆面示意图。

图2为指示终端外观示意图。

具体实施方式

本发明的设计构思为：该发明的装置由主频率发射终端和显示终端组成。所述主频率终端发射的不同编码频率信号，显示终端接收频率信号，由指南针设备配合进行定向，根据显示终端接收到的信号判断指示终端相对主频率发射终端的地理位置。

下面对基于定向天线和频率编码的定位装置及其工作方法进行详细说明。

所述装置包括若干主频率发射终端和若干显示终端 ，所述主频率发射终端设置有定向天线及指南针，所述显示终端设置有指南针、信号接收装置、频率检测模块设置有指示灯的面板。应该理解，各个主频率发射终端的结构和功能应该一致，若干显示终端的结构和功能一致。

所述主频率发射终端能够发射若干不同编码频率信息。所述指南针提供方向信息，定向天线根据方向信息发射需要的编码频率信号。所有编码频率信号应该组成一个信号覆盖圆面；信号覆盖圆面被划分为扇形的信号单独覆盖区域及扇形的信号重叠覆盖区域。信号覆盖圆面具有明确的东、南、西、北指向，对应于地理坐标上的东、南、西、北。优选的，为了方便区分，应对各个区域进行一个编码，以方便后续所述映射关系的建立。

所述存储模块用于植入信号覆盖圆面各个区域与对应编码频率信号、各个指示灯亮灭情况的映射关系表。

所述信号接收装置用于接收主频率发射终端发射的信号。

频率检测模块用于识别接收到的信号的频率，识别频率所在信号覆盖圆面的区域，并根据映射关系表控制对应的指示灯亮。

所述面板上设置有两对相对设置的指示灯，相对指示灯的连线互相垂直，四个指示灯的所在方向可以分别对应信号覆盖圆面上的东、南、西、北方向。所述指示灯在频率检测模块的控制下亮或者灭。优选的，指示灯上设置有亮度刻度，以方便识别信号强度。

显示终端的指南针用于提供方向信息，进而根据亮的指示灯确定主频率发射终端相对指示端所在方向。

优选的，显示终端还设置有电源开关，以控制显示终端是否工作。

下面对本发明的工作方法进行说明。

步骤1：主频率发射终端预先定义的某种或者某几种编码频率信号。

步骤2：显示终端接收编码频率信号，频率检测模块识别信号的频率，识别频率所在信号覆盖圆面的区域，并根据映射关系表控制对应的指示灯亮。

步骤3：根据指南针确定地理位置的南北方向，确定主频率发射终端相对指示终端的具体方向。

下面举例对本装置进行更加详细的功能介绍。

主频率发射终端产生几个不同的编码频率信号，以四个单一频率为例，根据从其指南针获取到的方向信息，通过控制定向天线的工作状态和天线上加载的编码频率信号A、B、C、D，使得特定编码频率分别指向且仅指向东、北、西、南四个方向，如图1中1、2所示为分别指向东和北的编码频率信号A和B，每个编码频率信号覆盖范围为135度方向角的扇形区域，与相邻编码频率信息的重叠区域方向角为45度。这些编码频率信号由不同的频率信号按照一定方式编码得到。对于应用较密集的场所，可以通过改变编码方式和频率信号的数量来增加容量。

指示终端打开图2中所示电源开关后，收到主频率发射终端发射的定向编码频率信号时，将自动进行辨识，并根据主频率发射终端发射的编码频率信号对应的特定方向，控制指示面板上对应指示灯点亮。如果指示终端面板上只有一个指示灯最亮，如在图2中指示灯W，此时指示终端处在图1中3所示编码频率信号A向东单独覆盖的45度区域内，则该最亮的指示灯在指示终端面板上所对应的方向W（西）即为主频率发射终端所在方向；如果指示终端面板上一个指示灯最亮，如在图2中指示灯W，临近的另外一个指示灯，如图2中指示灯S，也比较亮，此时指示终端处在图1中34所示编码频率信号A和编码频率信号B共同覆盖区域内，其重叠覆盖范围为45度，则主频率发射终端在指示面板上这两个指示灯W（西）和S（南）所对应方位之间（西南方向）。同理，可以确定指示终端何时在图1所示45、5、56、6、36区域内。然后就可以根据图2中所示7指南针确定地理方向北，然后确定主频率发射终端相对指示终端的具体方向。由于该指示终端在开关开启时是连续工作的，可以随时根据指示终端上的指示灯显示主频率发射终端所在方向。