便携式智能定位设备的制作方法

1.本实用新型涉及移动通讯领域，具体是指一种便携式智能定位设备。


背景技术：

2.对lte移动终端的定位技术，在应急救援、技术侦察等领域具有广泛的应用。
3.目前lte移动终端定位设备在捕捉到目标移动终端信号后，往往人工转动定向天线对目标终端的方位继续测量，根据不同方向移动终端反馈的信号强度差异人工判断目标终端的方位。这对操作人员的经验要求较高，定位精度和效率往往因操作人员的水平高低区别较大。经验不足的操作人员定位移动终端较为困难，甚至会发生无法定位的情况。另外，定位设备经常需要长时间户外工作，对长时间连续工作有较高的要求，常见的定位设备无法满足当前的需要。
4.因此，需要一种能够对目标移动终端的方位能够智能判断，且可以长时间连续工作的高性能定位设备。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足智能性好、定位准确、工作时间长的便携式智能定位设备。
6.为了实现上述目的，本实用新型的便携式智能定位设备如下：
7.该便携式智能定位设备，其主要特点是，所述的系统包括相控阵天线、射频模块、主控单元、通讯模块和电源模块，所述的射频单元分别与相控阵天线的射频接口和主控单元相连，在主控单元的控制下，通过相控阵天线与周围基站和移动终端通讯，获取移动终端上报信息，所述的主控单元分别与射频模块、相控阵天线的控制接口和通讯模块相连，所述的主控单元通过通讯模块从手持终端获取控制信号，控制射频模块、相控阵天线收发、处理与周围电信基站和移动终端的通讯数据，并将结果上报给手持终端。
8.较佳地，所述的相控阵天线相由阵列天线、馈电网络和数控移相器组成，所述的阵列天线发出射频信号，所述的数控移相器配置不同的参数实现射频波束的定向控制，所述的阵列天线由多个天线辐射单元组成，采用一维方式排列或者二维方式排列，设备通过不断调整数字移相器参数，实现天线主瓣方向的变化，达到对不同方向扫描的目的。
9.较佳地，所述的通讯模块为定位设备与手持终端通讯的接口，采用无线形式或采用有线形式。
10.较佳地，所述的供电结构包括内置续航供电模块、可更换电池模块、在线充电接口和应急充电接口，所述的内置续航供电模块与可更换电池模块、在线充电接口和应急充电接口均相连接，所述的内置续航供电模块提供一定时间的应急电力供应，用于更换电池模块或连接应急充电口。
11.采用了本实用新型的便携式智能定位设备，在捕捉到移动通讯终端信号后，通过波束成形技术对目标智能终端的方位进行精确测量、智能定位；同时，通过优化的供电结
构，实现设备长时间户外持续工作。相比现有的技术方案定位过程工作量大，定位速度和精度依赖操作人员的经验，续航能力不强的情况，本实用新型实现了目标移动终端的自动扫描，智能定位，操作人员无需反复人工移动设备进行扫描，依赖经验判断移动方向，仅需要按照设备提示移动，直到完成定位任务，定位效率显著提升；同时，优化的结构具有多种的供电方式在不打断当前定位操作的前提下，显著提升设备户外续航能力。
附图说明
12.图1为本实用新型的便携式智能定位设备的便携式智能定位设备原理框图。
13.图2为本实用新型的便携式智能定位设备的相控阵天线结构框图。
14.图3为本实用新型的便携式智能定位设备的阵列天线示意图。
15.图4为本实用新型的便携式智能定位设备的相控阵天线主瓣示意图。
16.图5为本实用新型的便携式智能定位设备的供电结构框图。
具体实施方式
17.为了能够更清楚地描述本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
18.本实用新型的该便携式智能定位设备，其中包括相控阵天线、射频模块、主控单元、通讯模块和电源模块，所述的射频单元分别与相控阵天线的射频接口和主控单元相连，在主控单元的控制下，通过相控阵天线与周围基站和移动终端通讯，获取移动终端上报信息，所述的主控单元分别与射频模块、相控阵天线的控制接口和通讯模块相连，所述的主控单元通过通讯模块从手持终端获取控制信号，控制射频模块、相控阵天线收发、处理与周围电信基站和移动终端的通讯数据，并将结果上报给手持终端。
19.作为本实用新型的优选实施方式，所述的相控阵天线相由阵列天线、馈电网络和数控移相器组成，所述的阵列天线发出射频信号，所述的数控移相器配置不同的参数实现射频波束的定向控制，所述的阵列天线由多个天线辐射单元组成，采用一维方式排列或者二维方式排列，设备通过不断调整数字移相器参数，实现天线主瓣方向的变化，达到对不同方向扫描的目的。
20.作为本实用新型的优选实施方式，所述的通讯模块为定位设备与手持终端通讯的接口，采用无线形式或采用有线形式。
21.作为本实用新型的优选实施方式，所述的供电结构包括内置续航供电模块、可更换电池模块、在线充电接口和应急充电接口，所述的内置续航供电模块与可更换电池模块、在线充电接口和应急充电接口均相连接，所述的内置续航供电模块提供一定时间的应急电力供应，用于更换电池模块或连接应急充电口。
22.本实用新型的具体实施方式中，提供了一种对移动通讯终端智能定位、长时间持续续航的便携式定位设备。该设备通过集成相控阵天线，在捕捉到移动通讯终端信号后，通过波束成形技术对目标终端多方位智能扫描和智能定位；同时，通过优化的供电结构，在不打断当前定位操作的前提下，切换电池模块或连接应急充电口。本实用新型实现了目标移动终端的智能定位，操作人员无需反复人工移动设备进行扫描，依赖经验判断移动方向，仅需要按照设备提示移动，完成定位任务，定位效率显著提升；同时，优化的供电结构显著提
升设备续航能力，实现设备长时间户外持续工作。
23.一、定位设备在捕捉到目标移动设备信号后，采用波束成形技术对一定角度范围内移动终端的按照一定规律进行扫描，采集不同扫描角度下移动终端反馈的信号强度值，并根据这些数值智能判断，给出精确的目标方位。
24.二、定位设备通过优化电源结构，包括内置续航供电模块，配合大容量可更换电池模块，配备在线充电接口、应急充电接口等措施，具备了长时间连续户外工作的能力。
25.其中第一部分功能的实现步骤如下：
26.步骤1：定位设备配置相控阵天线以默认主瓣方向采集周围移动终端信息，直到捕获到目标移动终端的imsi相匹配的射频信号；
27.步骤2：定位设备根据移动终端反馈的信号强度值，在一定范围内按照一定步长调整天线波束方向，等待移动终端返回信号强度；如果移动终端没有任何返回，根据情况调整扫描参数或者进行下一步扫描；如果获取到移动终端返回的信号强度，则记录并进行下一步扫描；
28.步骤3：根据定位设备在不同采集方向天线增益的偏差值，对采集到的信号强度进行补偿，得到更接近真实信号强度信息；
29.步骤4：根据补偿过的各方向信号强度信息，判断出信号最强的方向；
30.步骤5：提示操作人员向指示方向移动，人员移动后，可以通过人工操作或者根据传感器的数据自动开始步骤1的工作，判断下一步移动方向，直到目标移动终端足够接近为止。
31.上述步骤中，波束成形技术主要通过相控阵天线实现。定位设备的通讯天线选用相控阵天线。相控阵天线由阵列天线、馈电网络和数控移相器组成。天线接收射频信号分别通过天线辐射单元，经过馈电网络，在相应的数控移相器的调整下，进入设备射频单元；发射射频信号是一个参数相同的逆过程。相控阵天线中数控移相器配置不同的参数可实现射频波束的定向控制。阵列天线由多个天线辐射单元组成，可以采用一维或者二维方式排列。一维排列时，主瓣方向仅能够沿单轴方向转动；在二维排列时，主瓣方向能够沿两个轴方向分别转动。辐射单元越多，天线主瓣越窄，定位精度越高。设备通过不断调整移相器参数，实现不同方向的扫描。
32.步骤1中，设备默认主瓣的方向可以是中心位置方向也可以是指定的任意方向；
33.步骤2中，设备主瓣扫描的角度范围和步长可以是固定的也可以是变化的；扫描可以是从默认方向两侧展开，也可以从一侧向另外一侧，或者其他任意方式；扫描范围可以是关于默认方向对称也可以是不对称的。
34.步骤3的信号强度补偿是推荐步骤，但并不是必须的，可以直接跳过，进行步骤4；
35.步骤4的最大强度判断算法这里不限定具体判断算法，可以采用但不限于最大值法、样条插值法、曲线拟合法等。
36.步骤5中提到的操作人员移动和步骤1-5可以分别继续，也可以同步进行；是否继续进行步骤1以获取更加接近的定位位置，可以但不限于使用gps、北斗、惯性导航等位置传感器获取实时位置来自动判断。
37.其中第二部分功能的具体实现如下：
38.供电结构包括内置续航供电模块、可更换电池模块、在线充电接口和应急充电接
口；
39.目标移动终端智能定位功能硬件上由相控阵天线实现，相控阵由数控移相器、馈电网络和阵列天线组成。目标移动终端智能定位功能通过自动对多方向目标移动终端接收信号强度的测量，估计目标移动终端方向，对定位移动的方向进行准确提示。供电结构中内置续航供电模块提供一定时间的应急电力供应，用于更换电池模块或连接应急充电口。
40.定位设备内置续航供电模块作用是在设备当前电池模块电力耗尽时，为确保当前定位过程不被打断，提供一定时间的应急电力供应，方便更换电池模块或者应急供电。该模块可以使用电池或者超级电容实现；
41.电池模块采用可更换设计，在电池模块电力耗尽时，可以使用备用模块快速替换；
42.应急充电接口采用usb接口，兼容现有qc2.0、qc3.0及以上的充电宝或其他通用应急供电设备，可以在电池模块全部耗尽时，以通用供电设备保持定位设备的持续运转；
43.在线充电接口在对设备进行充电的同时，可以保持设备正常工作。该接口在物理形式上可以和应急充电接口是同一接口，也可以是分别两个接口。
44.图1至图5为本实用新型的一种具体实施例，该实施例为一种便携式智能定位设备，用于解决现有方案定位过程工作量大，定位速度和精度依赖操作人员的经验，续航能力不强的问题，使用波束成形技术和优化的供电结构实现了目标智能定位和户外长时间连续工作。
45.本实施例由定位设备和手持终端组成。手持终端主要功能是提供定位功能的人机界面；定位设备主要功能是收发射频信息，接收操作指令，上报设备结果。
46.本实施例的定位设备包含相控阵天线、射频模块、主控单元、通讯模块、电源模块以及其他必要模块。
47.其中的相控阵天线相由阵列天线、馈电网络和数控移相器组成。天线接收射频信号分别通过天线辐射单元，经过馈电网络，在相应的数控移相器的调整下，进入设备射频单元；发射射频信号是一个参数相同的逆过程。相控阵天线中数控移相器配置不同的参数可实现射频波束的定向控制。阵列天线由多个天线辐射单元组成，可以采用一维或者二维方式排列。一维排列时，主瓣方向仅能够沿单轴方向转动；在二维排列时，主瓣方向能够沿两个轴方向分别转动。辐射单元越多，天线主瓣越窄，定位精度越高。设备通过不断调整数字移相器参数，实现天线主瓣方向的变化，达到对不同方向扫描的目的。
48.其中的射频单元分别与相控阵天线的射频接口和主控单元相连，在主控单元的控制下，通过相控阵天线与周围基站和移动终端通讯，获取移动终端上报信息；
49.其中的主控单元连接射频模块、相控阵天线的控制接口和通讯模块，通过通讯模块，主控单元可以从手持终端获取控制信号，控制射模块、相控阵天线收发、处理与周围电信基站和移动终端的通讯数据，并将结果上报给手持终端；
50.其中的通讯模块是定位设备与手持终端通讯的接口，可以采用无线形式，也可以采用有线形式。无线形式包括但不限于wifi、蓝牙等；有线形式包括但不限于rs232/485、rj45、usb等形式。
51.其基本工作流程为：定位设备根据手持终端下发控制指令，在一定的频率和功率下，开始主动探测周围移动终端信息，当捕获到目标移动终端信号时，开始进入终端定位阶段。主控单元会控制相控阵天线对周围一定角度范围内对目标移动设备进行扫描，对不同
扫描角度反馈的信号强度值，进行智能判断，给出精确的目标方位。
52.本实施例的定位设备内置续航供电模块作用是在设备当前电池模块电力耗尽时，为确保当前定位过程不被打断，提供一定时间的应急电力供应，方便更换电池模块或者应急供电。该模块可以使用电池或者超级电容实现；
53.电池模块采用可更换设计，在电池模块电力耗尽时，可以使用备用模块快速替换；
54.应急充电接口采用usb接口，兼容现有qc2.0、qc3.0及以上的充电宝或其他通用应急供电设备，可以在电池模块全部耗尽时，以通用供电设备保持定位设备的持续运转；
55.在线充电接口在对设备进行充电的同时，可以保持设备正常工作。该接口在物理形式上可以和应急充电接口是同一接口，也可以是分别两个接口。
56.采用了本实用新型的便携式智能定位设备，在捕捉到移动通讯终端信号后，通过波束成形技术对目标智能终端的方位进行精确测量、智能定位；同时，通过优化的供电结构，实现设备长时间户外持续工作。相比现有的技术方案定位过程工作量大，定位速度和精度依赖操作人员的经验，续航能力不强的情况，本实用新型实现了目标移动终端的自动扫描，智能定位，操作人员无需反复人工移动设备进行扫描，依赖经验判断移动方向，仅需要按照设备提示移动，直到完成定位任务，定位效率显著提升；同时，优化的结构具有多种的供电方式在不打断当前定位操作的前提下，显著提升设备户外续航能力。
57.在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。