一种测距定位系统、装置及信号发送方法
【专利摘要】本发明公开了一种测距定位系统、装置、及信号发送方法。在该测距定位系统中，至少三个民用无线电发射基站接收雷达测控中心发送的同步控制指令，使上述民用无线电发射基站发射的预设信号中携带自身基站特征信息，该发射信号经被测物反射后形成回波信号；雷达接收站根据同步控制指令，对回波信号进行相应的解调处理，获得各个基站特征信息和其对应的路径时延数据，并将基站特征信息和路径时延数据发送至雷达测控中心，以指示雷达测控中心根据接收的基站特征信息和路径时延数据计算确定被测物的位置，从而实现在无需建立复杂的雷达接收站的同时，提高了对被测物测距定位的精度。
【专利说明】一种测距定位系统、装置及信号发送方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及目标定位领域，尤其涉及一种测距定位系统、装置及信号发送方法。
【背景技术】
[0002]现有的雷达测距定位系统中，对于收发异体的雷达网，通常会为其建设一个或多个专用发射基站，雷达系统通过接收其自身发射基站发射的信号确定被测物的位置，但对于这种雷达系统，为了完成对大范围内的被测物的测距定位，需要为其建设很多发射基站，而该些发射基站建设的成本很高，而且容易被敌方发现，从而遭到摧毁。因此，为了避免上述问题，已有技术利用其他的民用无线电发射基站(例如广播电视基站)作为非相干照射源，通过被动地接收被测物对民用无线电发射基站发射信号(例如广播电视信号)反射产生的回波信号，对被测物进行跟踪和定位。具体地，比如分布于多个地点的雷达接收站接收广播电视基站发出的直波信号，即广播电视信号以及该广播电视信号经被测物反射后形成的回波信号，并从回波信号中解调出被测物反射波路径时延，实现对被测物的测距定位。
[0003]但在上述定位方法中，由于民用无线电发射基站与雷达接收站之间没有任何关系，民用无线电发射基站与雷达接收站工作在非协同的状态下，因此为了确定被测物的空间位置，必须建立非常复杂的雷达接收站系统，而且这种方法实现对被测物的测距定位精度低。
【发明内容】
[0004]本发明实施例提供一种测距定位系统、装置及信号发送方法，用以解决现有技术中存在的雷达接收站系统复杂，对被测物测距定位精度低的问题。
[0005]本发明实施例采用以下技术方案:
[0006]一种测距定位系统，包括至少三个民用无线电发射基站、雷达接收站以及雷达测控中心，其中，
[0007]民用无线电发射基站，用于接收同步控制指令，并根据同步控制指令，产生携带民用无线电发射基站自身的基站特征信息的调制信号，并将调制信号插入民用无线电发射基站预设的发射信号中，经民用无线电发射基站的天线发射；
[0008]雷达接收站，用于接收同步控制指令和回波信号，根据同步控制指令，从回波信号中解调出基站特征信息和路径时延数据，并将基站特征信息和路径时延数据发送至雷达测控中心；其中，回波信号为被测物通过反射民用无线电发射基站预设发射信号而形成的信号;
[0009]雷达测控中心，用于向民用无线电发射基站、雷达接收站发送同步控制指令，并根据接收的基站特征信息和路径时延数据确定被测物的位置。
[0010]一种信号发射方法，包括:
[0011]民用无线电发射基站接收雷达测控中心发送的同步控制指令；
[0012]根据同步控制指令，产生携带所述民用无线电发射基站自身的基站特征信息的调制信号，并将所述调制信号插入民用无线电发射基站预设的发射信号中，经所述民用无线电发射基站的天线发射。
[0013]一种测距定位装置，包括:
[0014]接收单元，用于接收同步控制指令和回波信号；其中，回波信号为被测物通过反射民用无线电发射基站预设发射信号而形成的信号；
[0015]回波处理单元，用于根据接收单元接收的同步控制指令，从回波信号中解调出基站特征信息和路径时延数据将解调出的基站特征信息和路径时延数据发送至雷达测控中心，以指示雷达测控中心根据接收的基站特征信息和路径时延数据确定被测物的位置。本发明的有益效果如下:
[0016]本发明实施例提供的上述方案中，至少三个民用无线电发射基站接收到雷达测控中心发送的同步控制指令后，产生携带上述民用无线电发射基站自身的基站特征信息的调制信号，并将该调制信号插入民用无线电发射基站预设的发射信号中，经所述民用无线电发射基站的天线发射；该预设发射信号经被测物反射后形成回波信号；雷达接收站根据同步控制指令中，对回波信号进行相应的解调处理，获得各个基站特征信息和其对应的路径时延数据，并将基站特征信息和路径时延数据发送至雷达测控中心，以指示雷达测控中心根据接收的基站特征信息和路径时延数据计算确定被测物的位置。相比于现有技术来说，由于预设发射信号中携带了雷达接收站可以识别的各民用无线电发射基站的基站特征信息，雷达接收站通过对回波信号的解调获得基站特征信息，根据基站特征信息确定各民用无线电发射基站的空间位置；并且在同步控制指令的相干控制下，民用无线电发射基站和雷达接收站处于协作同步状态，因此雷达接收站无需经过复杂的计算就能容易、准确地获得各民用无线电发射基站预设发射信号对应的路径时延数据。根据各民用无线电发射基站自身的基站特征信息和其对应的路径时延数据，雷达测控中心就能确定被测物的空间位置。由此可见，本发明实施例提供的测距定位系统在无需建立复杂的雷达接收站的同时，提高了对被测物测距定位的精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明实施例提供的一种测距定位系统结构图；
[0018]图2为本发明实施例提供的以数字电视发射基站作为民用无线电发射基站的测距定位系统结构图；
[0019]图3为本发明实施例提供的一种信号发送方法的方法流程图。
【具体实施方式】
[0020]为解决现有技术中存在的雷达接收站系统复杂且对被测物的测距定位精度低的问题，本发明实施例提出了一种测距定位系统。其中，至少三个民用无线电发射基站在接收到雷达测控中心发送的同步控制指令后，各自产生携带民用无线电发射基站自身的基站特征信息的调制信号，并将上述调制信号插入民用无线电发射基站预设的发射信号中，经所述民用无线电发射基站的天线发射；该些民用无线电发射基站预设的发射信号经被测物反射后形成回波信号；雷达接收站根据同步控制指令，对该些回波信号进行相应的解调处理，获得所有民用无线电发射基站的特征信息和其各自对应的路径时延数据，并将上述基站特征信息和路径时延数据发送至雷达测控中心，以指示雷达测控中心根据接收的基站特征信息和路径时延数据计算确定被测物的位置。本发明实施例提供的测距定位系统中，由于预设发射信号中携带了雷达接收站可以识别的各民用无线电发射基站的基站特征信息，雷达接收站根据获得的基站特征信息确定各民用无线电发射基站的空间位置；并且在同步控制指令的相干控制下，民用无线电发射基站和雷达接收站处于协作同步状态，因此雷达接收站无需经过复杂的计算就能容易、准确地获得各民用无线电发射基站预设发射信号对应的路径时延数据。根据各民用无线电发射基站自身的基站特征信息和其对应的路径时延数据雷达测控中心就能确定被测物的空间位置。由此可见，本发明实施例提供的测距定位系统在无需建立复杂的雷达接收站的同时，提高了对被测物测距定位的精度。
[0021]以下结合说明书附图对本发明的实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。并且在不冲突的情况下，本说明中的实施例及实施列中的特征可以互相结合。
[0022]实施例1
[0023]基于上述基本思想，本发明实施例提供的一种测距定位系统如图1所示。其中，民用无线电发射基站甲11、民用无线电发射基站乙12、民用无线电发射基站丙13，用于在接收到雷达测控中心15发送的同步控制指令后，分别产生携带民用无线电发射基站自身的基站特征信息的调制信号，并将该调制信号插入民用无线电发射基站预设的发射信号中，经所述民用无线电发射基站的天线发射。而雷达接收站14，则用于接收雷达测控中心15发送的同步控制指令和回波信号，并根据同步控制指令，分别从三个回波信号中解调出基站特征信息和路径时延数据，以及将三个基站特征信息和三个路径时延数据发送至雷达测控中心15。其中，该回波信号为被测物通过反射民用无线电发射基站预设发射信号而形成的信号，由于图1所示的系统存在三个基站，因此本发明实施例中有三个回波信号。
[0024]此外，图1中的雷达测控中心15除了用于向民用无线电发射基站甲11、民用无线电发射基站乙12、民用无线电发射基站丙13、雷达接收站14发送同步控制指令外，还用于接收雷达接收站14发送的基站特征信息和路径时延数据，并根据基站特征信息和路径时延数据确定被测物的位置。
[0025]具体地，同步控制指令包含同步时钟和工作指令。其中同步时钟具体用于使民用无线电发射基站甲11的时钟、民用无线电发射基站乙12的时钟、民用无线电发射基站丙13的时钟以及雷达接收站14的时钟与雷达测控中心的时钟同步。工作指令具体用于控制民用无线电发射基站甲11、民用无线电发射基站乙12、民用无线电发射基站丙13发射各自预设的发射信号。
[0026]本发明实施例中，基站特征信息可以包括基站编号或者包括其他一些能表征基站位置信息的信息。以基站特征信息包括基站编号为例，通常基站编号与民用无线电发射基站的基站空间位置坐标(如经度、纬度和高程)可以预先对应存储于雷达接收站14或雷达测控中心15中。从而雷达接收站14或雷达测控中心15根据基站编号就可以确定发射基站的空间位置。可选的，基站特征信息也可以直接包括基站坐标。
[0027]基于上述基站特征信息，雷达测控中心15就可以确定各个民用无线电发射基站的空间位置，如民用无线电发射基站的经度、纬度和高程，结合已知的雷达接收站14的空间位置以及获得的三个回波信号的路径时延数据，雷达测控中心15通过计算确定三个回波信号相交点的空间位置，即被测物的空间位置，再按指定时序将被测物的空间位置连接起来即确定了被测物的运动轨迹。
[0028]另外，基站特征信息还可以包括下述信息的一种或多种:加密信息、应答指令、频率标识、时间标签等。其中，加密信息主要用于对基站编号进行加密控制，以确保基站空间位置信息的安全性。应答指令主要作为辨别敌我的识别信息，例如，在军事运用中，被测物为我方飞机时，当携带应答指令的调制信号经过我方飞机进行反射形成回波信号时，我方飞机会根据预先设置的应答指令与回复报告的对应关系，自动对该应答指令作出相应的回复报告，并将其承载于回波信号中以告知雷达接收站被测物的身份；而当被测物为敌方飞机时，敌方飞机不会对该应答指令作出回复报告，从而使得雷达接收站可以根据回波信号中是否承载有对于应答信号的回复报告辨别出被测物的身份。
[0029]民用无线电发射基站的选取很灵活，例如数字电视发射基站，移动通信基站等。该些民用无线电发射基站都有自身预设的发射信号，例如数字电视基站发射数字电视信号，移动通信基站发射移动通信信号等。
[0030]综上所述，，本发明实施例提供的测距定位系统，由于预设发射信号中携带了雷达接收站可以识别的各民用无线电发射基站的基站特征信息，雷达接收站通过对回波信号的解调获得基站特征信息，根据基站特征信息确定各民用无线电发射基站的空间位置；并且在同步控制指令的相干控制下，民用无线电发射基站和雷达接收站处于协作同步状态，因此雷达接收站无需经过复杂的计算就能容易、准确地获得各民用无线电发射基站预设发射信号对应的路径时延数据。根据各民用无线电发射基站自身的基站特征信息和其对应的路径时延数据，雷达测控中心就能确定被测物的空间位置。由此可见，本发明实施例提供的测距定位系统在无需建立复杂的雷达接收站的同时，提高了对被测物测距定位的精度。
[0031]实施例2
[0032]利用数字电视发射基站作为民用无线电发射基站的测距定位系统如图2所示，该系统由数字电视发射基站A 21、数字电视发射基站B 22、数字电视发射基站C 23、雷达接收站24、雷达测控中心25组成。其中数字电视发射基站A 21，数字电视发射基站B 22，数字电视发射基站C 23的内部结构与实现的功能可以是相同的，下面具体以数字电视发射基站A 21为例具体说明发射基站的结构和功能。
[0033]数字电视发射基站A 21包含数字电视信号产生单元A 211、照源处理单元、同步通信传输单元A213、发射机A214、天线A215五个部分。数字电视发射基站A21通过同步通信传输单元A213接收雷达测控中心25发来的同步控制指令，并产生同步时钟，同时控制照源处理单元A212产生携带本基站特征信息的调制信号，并将调制信号插入数字电视信号产生单元A 211产生的数字电视信号中，通过发射机A 214、天线A 215发射。
[0034]雷达接收站24包含回波处理单元241、接收机242、同步通信传输单元D243和测向天线244四个部分。雷达接收站24通过同步通信传输单元单元D 243接收雷达测控中心25发来的同步控制指令，产生同步时钟，同时控制回波处理单元241采取与数字电视发射基站A 21调制相适应的方式进行解调处理，被测物反射的回波信号经测向天线244接收后送往接收机242放大处理，通过回波处理单元241解调出数字电视发射基站的特征信息、回波路径时延及天线方位角数据，通过同步通信传输单元D 243将该数据发到雷达测控中心35。[0035]雷达测控中心25包含雷达数据处理中心251和同步通信传输单元E 252两个部分，雷达数据处理中心251产生的同步控制指令经同步通信传输单元E252发送到数字电视发射基站A 21，数字电视发射基站B 22，数字电视发射基站C 23和雷达接收站24，使整个测距定位系统在统一时钟下协调同步工作。同步通信传输单元E 252将雷达接收站24发来的基站的特征信息、回波路径时延及天线方位角数据送往雷达数据处理中心251处理，雷达数据处理中心251通过对基站特征信息、回波路径时延、天线方位角等数据进行运算处理，从而确定被测物的空间位置。
[0036]其中，数字电视发射基站A 21、数字电视发射基站B 22、数字电视发射基站C 23、雷达接收站24、雷达测控中心25都分别包含同步通信传输单元。该单元具体用于在数字电视发射基站A 21、数字电视发射基站B 22、数字电视发射基站C 23、雷达接收站24、雷达测控中心25之间建立传输链路，该传输链路可以用于传送同步控制指令、基站特征信息及路径时延数据等信息数据，并提供统一的基准时钟信号。
[0037]综上所述，本发明实施例提供的利用数字电视发射基站作为民用无线电发射基站的测距定位系统中，三个数字电视发射基站A、B、C接收到雷达测控中心发送的同步控制指令后，各个发射基站中包含的照源处理单元分别产生携带各自基站特征信息的调制信号，并将该调制信号插入数字电视信号产生单元产生的数字电视信号中，经各个发射基站的天线发射；该些包含了基站特征信息的数字电视信号经被测物反射后形成回波信号；雷达接收站中的回波处理单元根据同步控制指令，对回波信号进行相应的解调处理，获得各个基站特征信息和其对应的路径时延数据，并将基站特征信息和路径时延数据发送至雷达测控中心，以指示雷达测控中心根据接收的基站特征信息和路径时延数据计算确定被测物的位置。由于数字电视信号中携带了雷达接收站可以识别的各数字电视发射基站的基站特征信息，雷达接收站通过对回波信号的解调获得基站特征信息，根据基站特征信息确定各数字电视发射基站的空间位置；并且在同步控制指令的相干控制下，各个数字电视发射基站和雷达接收站处于协作同步状态，因此雷达接收站无需经过复杂的计算就能容易、准确地获得各数字电视发射基站发射的数字电视信号对应的路径时延数据。根据各数字电视发射基站自身的基站特征信息和其对应的路径时延数据，雷达测控中心就能确定被测物的空间位置。由此可见，本发明实施例提供的测距定位系统在无需建立复杂的雷达接收站的同时，提高了对被测物测距定位的精度。
[0038]针对本发明实施例提供的一种测距定位系统，本发明实施例还提供了一种信号发射方法，该方法流程图如图3所示，该具体包括以下步骤:
[0039]步骤31、民用无线电发射基站接收同步控制指令。其中，同步控制指令包含同步时钟和工作指令。
[0040]步骤32、根据同步控制指令，产生携带民用无线电发射基站自身的基站特征信息的调制信号。
[0041]步骤33、将调制信号插入民用无线电发射基站预设的发射信号中，经民用无线电发射基站的天线发射。
[0042]由于民用无线电发射基站的选取很灵活，基本可以发射电磁波的已有民用发射基站(例如数字电视发射基站，移动通信发射基站)都可以作为民用无线电发射基站，因此选取多个民用无线电发射基站是很容易实现的，并且，选取的发射基站越多，后续雷达接收站获得的路径时延数据就越多，对于被测物的空间位置和运动轨迹的定位就越精确。
[0043]针对本发明实施例提供的一种测距定位方法，本发明实施例还提供了一种测距定位装置。该装置具体包括:
[0044]接收单元，用于接收同步控制指令和回波信号；其中，回波信号为被测物通过反射民用无线电发射基站预设发射信号而形成的信号；
[0045]回波处理单元，用于根据接收单元接收的同步控制指令，从回波信号中解调出基站特征信息和路径时延数据，并将解调出的基站特征信息和路径时延数据发送至雷达测控中心，以指示雷达测控中心根据接收的所述基站特征信息和路径时延数据确定被测物的位置。
[0046]综上所述，在本发明实施例提供的信号发送方法和测距定位装置中，由于预设发射信号中携带了测距定位装置(例如雷达接收站)可以识别的各民用无线电发射基站的基站特征信息，测距定位装置根据获得的基站特征信息确定各民用无线电发射基站的空间位置；并且在同步控制指令的相干控制下，民用无线电发射基站和测距定位装置处于协作同步状态，因此测距定位装置无需经过复杂的计算就能容易、准确地获得各民用无线电发射基站预设发射信号对应的路径时延数据。根据各民用无线电发射基站自身的基站特征信息和其对应的路径时延数据，雷达测控中心就能确定被测物的空间位置。由此可见，本发明实施例提供的测距定位系统在无需建立复杂的测距定位装置的同时，提高了对被测物测距定位的精度。
[0047]本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0048]本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0049]这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0050]这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0051]尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0052]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种测距定位系统，包括至少三个民用无线电发射基站、雷达接收站以及雷达测控中心，其特征在于: 民用无线电发射基站，用于接收同步控制指令，并根据所述同步控制指令，产生携带所述民用无线电发射基站自身的基站特征信息的调制信号，并将所述调制信号插入民用无线电发射基站预设的发射信号中，经所述民用无线电发射基站的天线发射； 雷达接收站，用于接收同步控制指令和回波信号，根据所述同步控制指令，从回波信号中解调出基站特征信息和路径时延数据，并将所述基站特征信息和路径时延数据发送至雷达测控中心；其中，所述回波信号为被测物通过反射民用无线电发射基站预设发射调制信号而形成的信号； 雷达测控中心，用于向民用无线电发射基站、雷达接收站发送同步控制指令，并根据雷达接收站发送来的所述基站特征信息和路径时延数据确定被测物的位置。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述同步控制指令包含同步时钟和工作指令；以及 所述同步时钟具体用于使民用无线电发射基站的时钟、雷达接收站的时钟与雷达测控中心的时钟同步。
3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述基站特征信息除包含基站编号外，还包括下述信息的一个或多 个: 加密信息、应答指令、频率标识、基站坐标及时间标签。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述民用无线电发射基站包括照源处理单元; 所述照源处理单元用于:根据接收的同步控制指令，产生携带民用无线电发射基站自身的基站特征信息的调制信号，并将所述调制信号插入民用无线电发射基站预设的发射信号中，经所述民用无线电发射基站的天线发射。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述雷达接收站包含回波处理单元； 所述回波处理单元具体用于:根据所述同步控制指令，从回波信号中解调出基站特征信息和路径时延数据；将解调出的基站特征信息和路径时延数据发送至雷达测控中心，以指示雷达测控中心根据接收的所述基站特征信息和路径时延数据确定被测物的位置。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，民用无线电发射基站、雷达接收站以及雷达测控中心均包含同步通信传输单元； 所述同步通信传输单元具体用于:在民用无线电发射基站、雷达接收站、雷达测控中心之间建立传输链路；其中，所述传输链路用于传送同步控制指令、基站特征信息及路径时延数据。
7.一种信号发射方法，其特征在于，包括: 民用无线电发射基站接收雷达测控中心发送的同步控制指令； 根据所述同步控制指令，产生携带所述民用无线电发射基站自身的基站特征信息的调制信号，并将所述调制信号插入民用无线电发射基站预设的发射信号中，经所述民用无线电发射基站的天线发射。
8.—种测距定位装置，其特征在于，包括: 接收单元，用于接收同步控制指令和回波信号；其中，所述回波信号为被测物通过反射民用无线电发射基站预设发射信号而形成的信号； 回波处理单元，用于根据所述接收单元接收的同步控制指令，从回波信号中解调出基站特征信 息和路径时延数据，并将解调出的基站特征信息和路径时延数据发送至雷达测控中心，以指示雷达测控中心根据接收的所述基站特征信息和路径时延数据确定被测物的位置。
【文档编号】H04W64/00GK103813443SQ201210454284
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月13日 优先权日:2012年11月13日
【发明者】周颖平 申请人:周颖平