专利名称：一种基于无线电鉴相技术的定位方法
技术领域：
本发明一种基于无线电鉴相技术的定位方法，属于无线电技术领域，涉及一种基于无线电鉴相技术的厘米级定位方法，确切地讲，就是将无线电鉴相技术应用于运动目标或静止目标定位的方法。
背景技术：
目前的卫星定位和雷达定位具有定位范围广的特点，但精度很难达到厘米级。利用GPS和RTK技术的发明专利有“一种机动车行驶精确定位方法”，专利号为“CN 101477745A”，虽然能够实现厘米级定位，但费用很高。目前用于炼焦厂机车定位的Y射线定位方法和编码电缆定位方法精度都能达到厘米级，但安装及维修费用都很高。此外，Y 射线具有放射性，对保护装置的要求较高，难以普及。在IOOm半径内定位的“高精度局部无线定位系统”，专利号为“CN101782643A”，该系统的中心处理模块包括10个鉴相器，一个带有10路A/D转换器的微处理器MCU，一片实现数字调制解调功能的FPGA芯片，该系统是对无线电信号解调后鉴相，精度为50cm，系统复杂度高。“一种无线电通讯、测距及区域定位系统”，专利号为“CN 1339879A”，该系统利用无线电信号解调后鉴相，定位谱线的位置在 20kHz 200kHz之间，定位精度为1.細。综上所述，在目前的定位技术中，能够实现厘米级定位的系统造价高，而造价低的系统，精度达不到厘米级。
发明内容
本发明一种基于无线电鉴相技术的定位方法，其目的在于，为了克服上述现有技术的缺点，从而公开一种采用倍频技术以减少天线数目和防止干扰、使系统结构简单、可靠性高、定位精度达到厘米级和可对载波信号进行鉴相的基于无线电鉴相技术的定位方法的技术方案。本发明一种基于无线电鉴相技术的定位方法，其特征在于是一种采用倍频技术以减少天线数目和防止干扰、使系统结构简单、可靠性高、定位精度达到厘米级和可对载波信号进行鉴相的定位方法，该方法采用同时发出基频和倍频无线电波的两个或两个以上的无线电发射机，被测目标上装有接收天线和接收设备，对接收到的无线电信号进行处理和相位比较，并利用相位差确定目标的位置，其无线电发射机采用两个晶体振荡器分别产生频率fH和4的两个振荡信号S1 (t)和m(t)，其中fH= 18&，并将m(t)调制到S1 (t)上得到调幅波，再经功率放大后用天线Tp发送出去，安装在被测目标上的接收天线和接收设备将接收到的信号进行解调得到信号m(t)，并对载波进行限幅放大得到信号S1 (t)，然后分别送往鉴相f和鉴相e。上述一种基于无线电鉴相技术的定位方法，其特征在于无线发射和接收设备中， 分别采用倍频技术和分频技术，发射设备首先产生信号S1 (t)，再经2倍频得到频率为2fH的信号&(0，然后将!11(0分别调制到S1 (t)和上得到信号Sp (t)和 (t)，用天线Tp和 Tq发送出去，1和Tq分别置于被测范围的两侧，接收设备将收到的信号％(0放大后送到鉴相e的一个输入端，并将收到的信号、(t)放大后经2分频再送到鉴相e的另一个输入端， 两路信号通过鉴相器输出一个与相位差成线性关系的电压。上述一种基于无线电鉴相技术的定位方法，其特征在于所述的接收设备中利用温顿天线接收信号和SQ (t) ο上述一种基于无线电鉴相技术的定位方法，其特征在于所述的被测目标包括运动目标或静止目标，对运动目标或静止目标进行N维定位，其中N = 1，2，3，方法是在定位范围外侧安装N+1套无线电发射设备，在被测目标上安装N+1套无线电接收设备和N套鉴相电路，定位区间的半径为0 IMm，定位误差彡Icm0本发明一种基于无线电鉴相技术的定位方法，与现有的定位方法相比，具有定位精度高、费用低、便于安装和维修等优点。在保证定位精度的基础上使系统得到了简化，缩短了天线的长度，减少了天线的数量，并克服了各路信号之间的干扰。
图1是无线电鉴相定位系统原理框2是无线电鉴相定位发送设备与接收设备框3是温顿天线示意图，图中①、②为馈电端点图4是4:1巴伦示意5是无线电鉴相技术的2维定位系统示意6是无线电鉴相技术的3维定位系统示意图
具体实施例方式实施方式1无线电鉴相技术在1维定位系统中的应用设线段Αδ=288 m,延线应=两二18 m,BPPQ=324 m。在P、Q点各设置一个
发射塔，分别发射无线电信号&(0和 (0。便可对人δ上的运动目标或静止目标进行ι 维定位，绝对误差不超过lcm。具体实现步骤如下I整体结构如图1所示，设被测目标的运动轨迹为线段人豆，在人g的延线上分别取点P和点 Q，使FA=:^。在P、Q点各设置一个发射塔，分别发射无线电信号和 (t)。Sp(t)= U· [ 1 +Wp(i)].COS[27t/Hi+仰(χ)]U, [ 1 +wQ(0] .COS[4ti/H 什识 Q(X)]无线电鉴相定位发送设备与接收设备框图见附图2。II细定位现有鉴相器的分辨力可达到1°，为使定位精度达到1cm，可取载波波长 λΗ = 3. 6m。由于光速 c = 299792458 士 lm/s，所以载波频率 fH = c/AH = 83 275 683Hz ^ 83. 3MHz。设中点为0，当被测目标处于0点时，χ = 0，卿(0)二灼(0)=0°，当被测目标沿涵右移λΗ/360 = Icm时，使卿(1)=1。，灼⑴二-1。，相位差Δρ=卿⑴-灼(1)=2。。由于鉴相
器的分辨力可达到1°，因此单从鉴相器的分辨力来说，定位精度可达0.5cm。但考虑到其它误差，所以本系统的定位精度约为1cm。为保证定位精度，fH由晶体振荡器产生，晶体振荡器的精度可以达到10_5，由它所产生的定位误差可以控制在0. 5cm以下。III粗定位被测目标上的接收设备将接收到的送往鉴相e的一个输入端，将接收到的 sQ(t)分频后送往鉴相e的另一个输入端，鉴相后得到输出电压
权利要求
1.一种基于无线电鉴相技术的定位方法，其特征在于是一种采用倍频技术以减少天线数目和防止干扰、使系统结构简单、可靠性高、定位精度达到厘米级和可对载波信号进行鉴相的定位方法，该方法采用同时发出基频和倍频无线电波的两个或两个以上的无线电发射机，被测目标上装有接收天线和接收设备，对接收到的无线电信号进行处理和相位比较，并利用相位差确定目标的位置，其无线电发射机采用两个晶体振荡器分别产生频率为fH和 &的两个振荡信号S1 (t)和m(t)，其中fH= 180fL，并将m(t)调制到S1 (t)上得到调幅波 %(t)，再经功率放大后用天线Tp发送出去，安装在被测目标上的接收天线和接收设备将接收到的信号进行解调得到信号m(t)，并对载波进行限幅放大得到信号S1 (t)，然后分别送往鉴相f和鉴相e。
2.按照权利要求1所述一种基于无线电鉴相技术的定位方法，其特征在于无线发射和接收设备中，分别采用倍频技术和分频技术，发射设备首先产生信号S1 (t)，再经2倍频得到频率为2fH的信号&⑴，然后将m⑴分别调制到S1⑴和&⑴上得到信号％⑴和sQ⑴， 用天线Tp和Tq发送出去，Tp和Tq分别置于被测范围的两侧，接收设备将收到的信号sP(t) 放大后送到鉴相e的一个输入端，并将收到的信号sQ (t)放大后经2分频再送到鉴相e的另一个输入端，两路信号通过鉴相器输出一个与相位差有线性关系的电压。
3.按照权利要求1所述一种基于无线电鉴相技术的定位方法，其特征在于所述的接收设备中利用温顿天线接收信号和SQ (t)。
4.按照权利要求1所述一种基于无线电鉴相技术的定位方法，其特征在于所述的被测目标包括运动目标或静止目标，对运动目标和静止目标进行N维定位，其中N = 1，2，3，方法是在定位范围外侧安装N+1套无线电发射设备，在被测目标上安装N+1套无线电接收设备和N套鉴相电路，定位区间的半径为0 IMm，定位误差彡Icm0
全文摘要
一种基于无线电鉴相技术的定位方法，属于无线电技术领域，涉及一种基于无线电鉴相技术的厘米级定位方法，该方法是利用无线电波产生的相位差来确定目标的位置。本发明将调制、解调技术和倍频、分频技术用于无线电波的发射和接收设备中，它与现有的定位技术相比，在保证原有定位精度的基础上使系统得到了简化，降低了系统造价，提高了系统的可靠性。本发明可在半径为0～144m的定位区间内使定位误差≤1cm，适用于各种运动目标或静止目标的位置监测。
文档编号G01S5/10GK102508199SQ20111036179
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月12日 优先权日2011年11月12日
发明者于丽君, 吴双娥, 宋成明, 王丽娟, 萧宝瑾, 萧英喆, 贺康 申请人:太原理工大学