专利名称：单基站无线定位装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无线通信中的无线定位领域，特别是提供了一种单基站无线定位装置。
背景技术：
无线定位技术在军事和民用技术上已经得到了广泛的应用。当前随着数据业务和多媒体 业务的快速增加，人们对基于无线定位技术的新业务的需求日益增大，尤其在复杂的通信环 境，如机场大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场、矿井等环境中，常常需要确定 移动终端或其持有者、设施与物品在室内的位置信息，这些都推动了对无线定位技术的深入 研究。同时，向用户提供精确的定位信息已经成为新一代无线通信系统的标准业务之一，无 线定位技术也已经应用于紧急救援、汽车导航、智能交通、团队管理等方面，参照众多行业 的实际需求，无线定位技术和定位业务的发展前景将十分广阔。
但是受定位时间、定位精度以及复杂室内环境等条件的限制，比较完善的定位技术目前 还无法很好地利用。许多定位技术解决方案，如超声波定位技术、、射频识别技术、超宽带技 术、无线局域网络、光跟踪定位技术、A-GPS (辅助全球定位系统)定位技术、蓝牙技术及 红外线技术等无线定位技术要在移动终端上增加新的硬件，这将对移动站的尺寸和成本带来 不利的影响。利用现代移动通信系统的蜂窝网络提供导航、位置信息是一种新的定位方式。 它由多个基站同时接收检测移动如发出的信号，根据测量到的参数由网络对移动台进行定位 估计。它通过测量到达的一系列固定或移动基站携带的与移动台位置信息有关的信号来确定 移动台位置，可以提供物美价廉的定位业务。
然而，利用蜂窝通信网络对移动台进行无线定位时，现有的方法容易受到各种干扰的影 响，还需要三个以上的基站才能实现定位，并在多数环境下定位误差较大，定位精度不高而 且成本很高。
发明内容
本实用新型针对现有技术的不足，提出一种定位精度高，成本低廉的单基站无线定位装 置。本实用新型利用接收信号的功率，电波到达时间和电波到达角等测量信息来实现移动台 的精确定位，适用于各种定位环境，是一种高精度实用化定位技术。
本实用新型的技术方案是
一种单基站无线定位装置，包括射频天线模块，宽带低噪声放大器，乘法器，自动增益 控制电路，信号解调器，自动频率控制器，载波信号发生器，互相关器，测距单元，信号强度指示器，测角系统，定位信息处理器及定位结果信息显示模块。其特征在于上述各部分共 同连成一个处理系统所述射频天线模块接收连接在所述宽带低噪声放大器LNA的输入端， 所述射频天线模块接收也同时连接至测角系统的输入端。LNA的输出连接至乘法器的第一输 入端，载波信号发生器连接在所述乘法器的第二输入端。所述乘法器的输出端连接至自动增 益控制电路AGC的输入端。所述AGC的第一输出端连接在信号强度指示器RSSI的输入端， 所述AGC的第二输出端连接至信号解调器的输入端。所述信号解调器的第一输出端连接在自 动频率控制电路AFC的输入端，信号解调器的第二输出端连接至互相关器。所述AFC的输 出端连接至载波信号发生器的输入端。互相关器的输出端连接测距单元的输入端。所述定位 信息处理器有三个输入端，依次连接RSSI的输出端，TOA测距单元的输出端及测角系统的 输出端。所述定位信息处理器的输出端连接至定位结果信息显示模块的输入端。
所述射频天线接收由移动台发射过来的电波信号后将电波信号送'至宽带LNA进行低噪 声滤波。所述装置中的用于滤波的LNA为以有源电感为负载的级联型低噪声放大器，为两级 级联电路，其包括电阻R1,R2,R3，R4，R5，R6,R7 、 电感L1,L2，L3，L4,L5,L6 、 电容 C1,C2，C3,C4,C5，C6,C7，C8,C9,C10及三个NPN型三极管NPN1，NPN2，NPN3 。其中电容C1 C7 的 一 端，R5，R7的 一 端及NPN1，NPN3的射端接地。所述LNA电路 NPN1,R1 R3,C1 C8，L1 L4组成所述LNA的第一级电路，用于对噪声和高阶谐波分量的抑 制，NPN2,NPN3， R4 R7， C9 C10， L5 L6构成第二级电路，用于对信号的电平放大。
同时，接收到的信号被送入所述测角系统由测角系统测量电波的到达角以指明移动台的 位置方向。对于一个基站来讲，测角系统的AOA测量可以得出特定移动台所在方向。经过 LNA的电波信号与载波信号发生器产生的本地载波由乘法器进行相乘处理。然后，AGC测 量输入信号解调器的信号电平，并且通过反馈控制电路把信号电平控制在要求的范同内。信 号解调器实现对AGC输出信号的解调，解调后的信号一部分输出至AFC对载波信号发生器 进行频率控制，以自动调节载波信号发生器的工作状态，使其输出信号满足相乘的要求。互 相关器对解调后的另一部分信号进行相关运算，以得到移动台与本装置的同步。信号经过互 相关器同步后，测距单元测得电波的到达时延，并进一步转换为TOA距离信息。信号强度指 示器RSSI预先测量每个基站周围的信号功率损耗等高线，以实现用测量信号功率为基础的定 位技术。移动台以足够高的精度告知基站其发射信号的功率，信号强度指示器RSSI再由接收 到的信号功率计算出信号传输过程中的损耗，进而推算出移动台到基站的距离估计值。定位 信息处理器对信号强度指示器RSSI输出的测距信息、测角系统输出的AOA测量信息及测距 单元的TOA距离信息进行综合计算。定位信息处理器的处理流程是:取RSSI测距信息和TOA 测距信息的平均作为移动台至基站的路径距离值，然后结合移动台AOA信息得出的位置方 向进行简单的运算就得出了移动台的具体位置信息。最终，移动台的具体位置信息通过定位 结果信息显示模块直观的显示出来。
所述的单基站无线定位装置从接收到的达到基站的无线电波信号中定位出移动终端的精确位置，结合测量的电波到达角、接收信号的功率及电波到达时间，实现移动台的精确定位。
一种单基站无线定位装置，所述装置安装于一个基站的通信接收系统中，用来对移动台 进行无线定位，其特征在于射频天线模块采用英国Antenova公司的GPSRADIONOVA射 频天线模块，乘法器采用ADI公司的AD834型号的乘法器或Motorola公司的MC1495型号 的乘法器，自动增益控制电路AGC采用美国ADI公司的AD603器件，信号解调器和自动频 率控制电路AFC采用一块摩托罗拉公司的MC145162型号集成芯片实现，载波信号发生器采 用安捷伦公司的N9310A信号发生器，互相关器采用TMC2032型号相关器，测距单元采用意 大利INFRA微波雷达测速/测距传感器，测角系统采用约克仪器公司的Schaevitz系列角传感 器/测角系统，信号强度指示器采用ADI公司的AD8309器件，定位信息处理器采用CS6079 计算芯片，定位结果信息显示模块采用洪泰显示科技有限公司的HTG9626A型号LCD。
本实用新型与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出性特点和显著优点所述装置 使用单个基站就可以对移动台进行定位，而且本实用新型解决了现有方案中使用多个基站进 行无线定位的缺陷，而且具有成本低廉、使用方便及定位精度高的优点。
本实用新型的有益效果是，结构简单，能以较低的成本和较简便的设备取得更好的定位 效果，可以使定位业务得到更为广泛的应用。
图1为本卖用新型的装置结构图2为本实用新型装置中的LNA电路具体实施方式
以下结合附图和优选实施例对本实用新型进一步说明
参见图l， 一种单基站无线定位装置，包括射频天线模块l，宽带低噪声放大器2，乘法 器3，自动增益控制电路4，信号解调器5，自动频率控制器6，载波信号发生器7，互相关 器8，测距单元9，信号强度指示器IO，测角系统ll，定位信息处理器12及定位结果信息显 示模块13。其特征在于上述各部分共同连成一个处理系统所述射频天线模块1接收连接在 所述宽带低噪声放大器LNA 2的输入端，所述射频天线1接收也同时连接至测角系统11的 输入端。LNA2的输出连接至乘法器3的第一输入端，载波信号发生器7连接在所述乘法器 3的第二输入端。所述乘法器3的输出端连接至自动增益控制电路AGC4的输入端。所述AGC 4的第一输出端连接在信号强度指示器RSSI10的输入端，所述AGC4的第二输出端连接至 信号解调器5的输入端。所述信号解调器5的第一输出端连接在自动频率控制电路AFC6的 输入端，信号解调器5的第二输出端连接至互相关器8。所述AFC 6的输出端连接至载波信 号发生器7的输入端。互相关器8的输出端连接测距单元9的输入端。所述定位信息处理器RSSI10的输出端，测距单元9的输出端及测角系统11的输出端。 所述定位信息处理器12的输出端连接至定位结果信息显示模块13的输入端。
所述射频天线1接收由移动台发射过来的电波信号后将电波信号送至宽带LNA2进行低 噪声滤波。所述装置中的用于滤波的LNA2为以有源电感为负载的级联型低噪声放大器，为 两级级联电路。同时，接收到的信号被送入所述测角系统ll测量电波的到达角以指明移动台 的位置方向。经过LNA2的电波信号与载波信号发生器7产生的本地载波由乘法器3进行相 乘处理。然后，AGC4测量输入信号解调器5的信号电平，并且通过反馈控制电路把信号电 平控制在要求的范同内。信号解调器5实现对AGC输出信号的解调，解调后的信号一部分输 出至AFC6对载波信号发生器进行频率控制，以自动调节载波信号发生器7的工作状态，使 其输出信号满足相乘的要求。互相关器8对解调后的另一部分信号进行相关运算，以得到移 动台与本装置的同步。信号经过互相关器8同步后，测距单元9测得电波的到达时延，并进 一步转换为TOA距离信息。信号强度指示器RSSI10预先测量每个基站周围的信号功率损耗 等高线，以实现用测量信号功率为基础的定位技术。移动台以足够高的精度告知基站其发射 信号的功率，信号强度指示器RSSI 10再由接收到的信号功率计算出信号传输过程中的损耗， 进而推算出移动台到基站的距离估计值。定位信息处理器12对信号强度指示器RSSI10输出 的测距信息、测角系统11输出的AOA测量信息及测距单元9的TOA距离信息进行综合计 算。定位信息处理器12的处理流程是取RSSI测距信息和TOA测距信息的平均作为移动台 至基站的路径距离值，然后结合移动台AOA信息得出的位置方向进行简单的运算就得出了 移动台的具体位置信息。最终，移动台的具体位置信息通过定位结果信息显示模块13直观的 显示出来。
一种单基站无线定位装置，用于对移动台进行无线定位，其选用各模块型号可为射频 天线模块1采用英国Antenova公司的GPS RADIONOVA射频天线模块，乘法器3采用ADI 公司的AD834型号或Motorola公司的MC1495型号的乘法器，自动增益控制电路AGC4采 用美国ADI公司的AD603器件，信号解调器5和自动频率控制电路AFC 6采用一块摩托罗 拉公司的MC145162型号集成芯片实现，载波信号发生器7采用安捷伦公司的N9310A信号 发生器，互相关器8采用TMC2032型号相关器，测距单元9采用意大利INFRA微波雷达测 速/测距传感器，测角系统ll采用约克仪器公司的Schaevitz系列角传感器/测角系统，信号强 度指示器10采用ADI公司的AD8309器件，定位信息处理器12采用CS6079计算芯片，定 位结果信息显示模块13采用洪泰显示科技有限公司的HTG9626A型号LCD。
如图2所示本实用新型装置中的LNA2电路，包括电阻R1,R2，R3，R4,R5,R6， R7 、电感 L1，L2，L3,L4，L5，L6 、 电容C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8,C9，C10及三个NPN型三极管 NPN1，NPN2，NPN3 。所述电路中的电容C1 C7的一端，R5，R7的一端及NPN1,NPN3的射端 接地。所述LNA 2为以有源电感为负载的级联型低噪声放大器，为两级级联电路。 NPN1，R1 R3,C1 C8,L1 L4组成所述LNA2的第一级电路，用于对噪声和高阶谐波分量的
7抑制，NPN2，NPN3， R4 R7， C9 C10， L5 L6构成第二级电路，用于对信号的电平放大。
综上所述，本实用新型使用单个基站从接收到的无线电波信号中定位出移动台的精确位 置，是一种高精度实用化定位技术。所述装置结构简单，适用于各种定位环境，具有成本低、 能耗低及定位精度相当高的优点，可以使定位业务得到更为广泛的应用。
权利要求1、一种单基站无线定位装置，其包括射频天线模块(1)，宽带低噪声放大器(2)，乘法器(3)，自动增益控制电路(4)，信号解调器(5)，自动频率控制器(6)，载波信号发生器(7)，互相关器(8)，测距单元(9)，信号强度指示器(10)，测角系统(11)，定位信息处理器(12)及定位结果信息显示模块(13)。其特征在于上述各部分共同连成一个处理系统所述射频天线模块(1)接收连接在所述宽带低噪声放大器LNA(Low Noise Amplifier)(2)的输入端，所述射频天线(1)接收也同时连接至测角系统(11)的输入端。LNA(2)的输出连接至乘法器(3)的第一输入端，载波信号发生器(7)连接在所述乘法器(3)的第二输入端。所述乘法器(3)的输出端连接至自动增益控制电路AGC(Automatic Gain Control)(4)的输入端。所述AGC(4)的第一输出端连接在信号强度指示器RSSI(Received Signal StrengthIndication)(10)的输入端，所述AGC(4)的第二输出端连接至信号解调器(5)的输入端。所述信号解调器(5)的第一输出端连接在自动频率控制电路AFC(Automatic FrequencyControl)(6)的输入端，信号解调器(5)的第二输出端连接至互相关器(8)。所述AFC(6)的输出端连接至载波信号发生器(7)的输入端。互相关器(8)的输出端连接测距单元(9)的输入端，所述测距单元(9)也称为TOA(Time Of Arrival)测距单元。所述定位信息处理器(12)有三个输入端，依次连接RSSI(10)的输出端，测距单元(9)的输出端及测角系统(11)的输出端。所述定位信息处理器(12)的输出端连接至定位结果信息显示模块(13)的输入端。
2、 如权利要求1所述的单基站无线定位装置，其特征在于从接收到的达到基站的无线 电波信号中定位出移动终端的精确位置，结合测量的电波到达角AOA (Angle Of Arrival)、 接收信号的功率及电波到达时间TOA，实现移动台的精确定位。
3、 如权利要求1所述的单基站无线定位装置，其特征在于所述装置中的LNA (2)为 以有源电感为负载的级联型低噪声放大器，为两级级联电路。所述LNA (2)电路包括电阻 R1,R2，R3，R4,R5，R6，R7 、电感L1,L2,L3，L4,L5，L6 、电容C1,C2， C3,C4,C5，C6,C7,C8,C9,C10及 三个NPN型三极管NPN1，NPN2，NPN3 。其中电容C1 C7的 一端，R5,R7的一端及 NPN1，NPN3的射端接地。NPN1， R1 R3,C1 C8，L1 L4组成所述LNA (2)的第一级电路， 用于对噪声和高阶谐波分量的抑制，NPN2，NPN3， R4 R7， C9 C10， L5 L6构成第二级电 路，用于对信号的电平放大。
4、 一种单基站无线定位装置，所述装置安装于一个基站的通信接收系统中，用来对移动 台进行无线定位,其特征在于:射频天线模块(1 )采用英国Antenova公司的GPS RADIONOVA 射频天线模块，乘法器(3)采用ADI公司的AD834型号或Motorola公司的MC1495型号的 乘法器，自动增益控制电路AGC (4)采用美国ADI公司的AD603器件，信号解调器(5) 和自动频率控制电路AFC (6)采用一块摩托罗拉公司的MC145162型号集成芯片实现，载 波信号发生器(7)采用安捷伦公司的N9310A信号发生器，互相关器(8)采用TMC2032 型号相关器，测距单元(9)采用意大利INFRA iT波雷达测速/测距传感器，测角系统(11)采用约克仪器公司的Schaevitz系列角传感器/测角系统，信号强度指示器(10)采用ADI公 司的AD8309器件，定位信息处理器(12)采用CS6079计算芯片，定位结果信息显示模块 (13)采用洪泰显示科技有限公司的HTG9626A型号LCD。
专利摘要本实用新型公开了一种单基站无线定位装置，其包括射频天线模块，宽带低噪声放大器，乘法器，自动增益控制电路，信号解调器，自动频率控制电路，载波信号发生器，互相关器，测距单元，信号强度指示器，测角系统，定位信息处理器，定位结果信息显示模块。所述装置使用单个基站就可以对移动台进行定位。装置中的测角系统测得移动台的电波到达角信息，移动台至基站的距离信息由测距单元和信号强度指示器测得的参数联合转换而来。本实用新型解决了现有方案中使用多个基站进行无线定位的缺陷，而且具有成本低廉、使用方便及定位精度高的优点。
文档编号H04W52/52GK201294639SQ20082015514
公开日2009年8月19日 申请日期2008年11月10日 优先权日2008年11月10日
发明者兵 彭, 强 石 申请人:石 强;彭 兵