CN102411137B - 对信号源进行定位的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种对信号源进行定位的装置，由天线部分、控制开关、低噪音放大器、检波器、放大器部分、整形电路部分、CPU与A/D模块转换电路部分构成，其中，天线部分由至少四组天线机构排列构成，天线机构由主天线与副天线构成，通过相连接的控制开关切换分别检测主天线与副天线接收的信号大小；由四个天线机构的方向图相交部分所组成的方向图在天线机构的正前方组成一个四边形的立体接收区域。本发明还提供一种对信号源进行定位的方法。本发明采用四组接收天线构成，每一组比较接收信号的大小，根据信号的大小确定信号源的在天线的前、后方向，再通过方向图的组合就可以确定信号区域，从而实现信号源的极小的区域定位功能。

Description

对信号源进行定位的方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种信号定位技术，尤其是一种对信号源进行定位的装置。 

背景技术

现有的近距离微波定位技术有很多种，从技术的特点看，主要有超宽带及远距离无源读卡定位技术。 

超宽带技术的基本原理是收发装置各自发射出超窄的1ns左右宽度的脉冲，通过接收这样的超窄脉冲，计算脉冲的间距，求出收发装置之间的距离，这种技术的通讯距离在10米左右，测距精度在厘米级，可实现精确定位。缺陷是价格昂贵，以一套收发装置计算，单价在人民币5万元左右，一般客户很难接受。 

远距离无源读卡定位技术是目前正在流行的应用技术，从定位应用角度看，可以通过适当的调节实现近距离的测距功能。这种技术的优点是设备价格低廉，缺点是收发灵敏度很低，对使用条件有较高的要求。 

其他的各种近距离微波定位技术，一般仅限于比较大的区域定位，且在不同的条件下区域定位的误差较大。 

发明内容

针对所述技术中存在的不足之处，本发明提供一种可以确定信号区域，从而实现可在极小的区域对信号源进行定位功能的对信号源进行定位的装置。 

为实现所述目的，本发明提供一种对信号源进行定位的方法，包括以下步骤： 

a、接收设备接收基频信号，并比较基频信号的大小，确定信号源在接收设备的哪个方向； 

b、接收设备生成信号源的方向图； 

c、将多张方向图进行组合以确定信号源的区域位置。 

在步骤a中，接收设备比较基频信号中的电压大小，并根据电压的大小确定信号源在接收设备的前方或后方。 

在步骤b中，方向图生成的数量与接收设备的数量相同。 

在步骤c中，对多张方向图进行比较，根据方向图中信号源的位置从而确定信号源的区域位置。 

在步骤c中，由多个接收设备的方向图相交部分所组成的方向图在接收设备的正前方组成一个多边形的立体接收区域。 

另外，本发明同时还提供一种实现对信号源进行定位的装置，由天线部分、控制开关、低噪音放大器、检波器、放大器部分、整形电路部分、CPU与A/D模块转换电路部分构成，所述天线部分与所述控制开关相连接，所述天线部分由至少四组天线机构排列构成，所述天线机构由主天线与副天线构成，通过控制开关切换分别检测主天线与副天线接收的信号大小；由四个所述天线机构的方向图相交部分所组成的方向图在所述天线机构的正前方组成一个四边形的立体接收区域。 

所述天线部分的一端依次与所述低噪音放大器、所述检波器、所述放大器部分、所述整形电路部分以及所述CPU相连接，所述A/D模块转换电路部分的两端分别与所述CPU以及所述放大器部分相连接。 

所述放大器部分由第一放大器、第二放大器与第三放大器串联构成，所述第一放大器以及所述第三放大器分别与所述检波器以及所述整形电路部分相连接。 

在所述低噪音放大器与所述检波器之间还连接有带通滤波器。 

所述天线部分与地面相垂直。 

与现有技术相比，本发明具有以下优点： 

本发明中的接收部分采用四组接收天线构成，每一组比较接收信号的大小，根据信号的大小确定信号源的在天线的前后方向，再通过四组的方向图的组合，在满足一定的判定条件下就可以确定信号区域，从而实现可在极小的区域对信号源进行定位功能。另外，将四个接收天线的方向图相交部分所组成的方向图在天线机构的正前方组成一个四边形的立体接收区域，可准确的将信号源定位在该接收区域内。 

本发明采用纯粹的、性价比极高的微波技术实现准确的可调的微波区域定位功能，为微波技术的应用拓展更大的发展空间。 

附图说明

图1为本发明方法部分的流程图； 

图2为本发明装置部分的结构框图； 

图3为本发明中天线部分与地面之间的示意图。 

主要组件符号说明： 

1 第一接收天线机构   2 第二接收天线机构   3 第三接收天线机构 

4 第四接收天线机构   5 主天线             6 副天线 

7 低噪音放大器       8 带通滤波器         9 检波器 

10 放大器部分        11 整形电路部分      12 A/D模块转换电路部分 

13 CPU               14 控制开关 

具体实施方式

以下用实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，将有助于对本发明的技术方案的优点，效果有更进一步的了解，实施例不限定本发明的保护范围，本发明的保护范围由权利要求来决定。 

如图1所示，本发明提供一种对信号源进行定位的方法，包括以下步骤： 

a、接收设备接收基频信号，并比较基频信号的大小，确定信号源在接收设备的哪个方向； 

b、接收设备生成信号源的方向图； 

c、将多张方向图进行组合以确定信号源的区域位置。 

在步骤a中，接收设备比较基频信号中的电压大小，并根据电压的大小确定信号源在接收设备的前方或后方。 

在步骤b中，方向图生成的数量与接收设备的数量相同。 

在步骤c中，对多张方向图进行比较，根据方向图中信号源的位置从而确定信号源的区域位置。由多个接收设备的方向图相交部分所组成的方向图在接收设备的正前方组成一个多边形的立体接收区域。 

如图2所示，本发明同时还提供一种实现对信号源进行定位的装置，由天线部分、控制开关14、低噪音放大器7、检波器9、放大器部分10、整形电路部分11、CPU13与A/D模块转换电路部分12构成，天线部分与控制开关14相连接。天线部 分由第一接收天线机构1、第二接收天线机构2、第三接收天线机构3与第四接收天线机构4排列构成，每组天线机构由主天线5与副天线6构成。控制开关14采用两个PIN管串联的形式，提高隔离度。通过控制开关14切换分别检测主天线5与副天线6接收的信号大小；由四个天线机构的方向图相交部分所组成的方向图在天线机构的正前方组成一个四边形的立体接收区域。 

天线部分的一端依次与低噪音放大器7、检波器9、放大器部分10、整形电路部分11以及CPU13相连接，A/D模块转换电路部分12的两端分别与CPU13以及放大器部分10相连接。放大器部分10采用三级恒流源差分放大技术，由第一放大器、第二放大器与第三放大器串联构成，第一放大器以及第三放大器分别与检波器9以及整形电路部分11相连接。在低噪音放大器7与检波器9之间还连接有带通滤波器8。 

对接收的调制微波信号直接检波再进行数据信号放大，直接检波的数据信号接入CPU的A/D端口，检测回波信号大小。 

每组天线机构中均设置有主天线和副天线，主天线与副天线背靠背对称安装在一起。主副天线分别为微带圆极化定向天线，所有的天线尺寸、性能完全相同。通过控制开关切换分别检测主天线与副天线接收的信号大小，判定信号源在主路或副路天线的前方或后方。采用多付天线通过开关实现一路接收，实现了接收电路的一致性。 

接收设备开始工作时，通过主天线开始接收发射数据，系统首先接收到由发射部分发出的T1数据，即首先实现数据解码，在T2时间里，CPU转入A/D接收通道进行A/D变换，测出电压值V1，T3时刻由主天线转到副天线通道接收并A/D变换出电压值V2，当V1＞V2时，接收数据有效。同理连续测量其他三组的接收电压值，当所有的主路天线接收的数据都大于副路时，接收数据有效，否则接收数据无效。 

多组天线机构组成一个天线阵，由四组天线机构的方向图相交部分组成的方向图可以在天线的正前方组成一个四边形的立体接收区域，此区域的大小与天线的对地距离H有关。在＜β确定时，H越大接收区域面积就越大，反之则越小。 

如图3所示，天线部分与地面垂直的安装方式，目的是实现天线的正前方接收距离最远。＜α和＜β分别是两组天线的夹角，接收范围被限制在立体四边形ABCD的区域内。 

Claims (10)

1.一种对信号源进行定位的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、接收设备接收基频信号，通过主天线开始接收发射数据，首先接收到由发射部分发出的T1数据，即首先实现数据解码，在T2时间里，CPU转入A/D接收通道进行A/D变换，测出电压值V1，T3时刻由主天线转到副天线通道接收并A/D变换出电压值V2，比较V1和V2的大小，确定信号源在接收设备的哪个方向；

b、接收设备生成信号源的方向图；

c、将多张方向图进行组合以确定信号源的区域位置；

以上方法是通过以下设备实现的，该设备由天线部分、控制开关、低噪音放大器、检波器、放大器部分、整形电路部分、CPU与A/D模块转换电路部分构成，所述天线部分与所述控制开关相连接，所述天线部分由至少四组天线机构排列构成，所述天线机构由主天线与副天线构成，通过控制开关切换分别检测主天线与副天线接收的信号大小；由四个所述天线机构的方向图相交部分所组成的方向图在所述天线机构的正前方组成一个四边形的立体接收区域。

2.根据权利要求1所述的对信号源进行定位的方法，其特征在于，在步骤a中，接收设备比较基频信号中的电压大小，并根据电压的大小确定信号源在接收设备的前方或后方。

3.根据权利要求1所述的对信号源进行定位的方法，其特征在于，在步骤b中，方向图生成的数量与接收设备的数量相同。

4.根据权利要求1所述的对信号源进行定位的方法，其特征在于，在步骤c中，对多张方向图进行比较，根据方向图中信号源的位置从而确定信号源的区域位置。

5.根据权利要求1或4所述的对信号源进行定位的方法，其特征在于，在步骤c中，由多个接收设备的方向图相交部分所组成的方向图在接收设备的正前方组成一个多边形的立体接收区域。

6.根据权利要求1所述的实现对信号源进行定位的方法的装置，由天线部分、控制开关、低噪音放大器、检波器、放大器部分、整形电路部分、CPU与A/D模块转换电路部分构成，其特征在于，所述天线部分与所述控制开关相连接，所述天线部分由至少四组天线机构排列构成，所述天线机构由主天线与副天线构成，通过控制开关切换分别检测主天线与副天线接收的信号大小；由四个所述天线机构的方向图相交部分所组成的方向图在所述天线机构的正前方组成一个四边形的立体接收区域。

7.根据权利要求6所述的实现对信号源进行定位的方法的装置，其特征在于，所述天线部分的一端依次与所述低噪音放大器、所述检波器、所述放大器部分、所述整形电路部分以及所述CPU相连接，所述A/D模块转换电路部分的两端分别与所述CPU以及所述放大器部分相连接。

8.根据权利要求7所述的实现对信号源进行定位的方法的装置，其特征在于，所述放大器部分由第一放大器、第二放大器与第三放大器串联构成，所述第一放大器以及所述第三放大器分别与所述检波器以及所述整形电路部分相连接。

9.根据权利要求6所述的实现对信号源进行定位的方法的装置，其特征在于，在所述低噪音放大器与所述检波器之间还连接有带通滤波器。

10.根据权利要求6所述的实现对信号源进行定位的方法的装置，其特征在于，所述天线部分与地面相垂直。