CN103383447A

CN103383447A - 基于漏泄通讯电缆信号衰减差值的位移定位系统及其定位方法

Info

Publication number: CN103383447A
Application number: CN2013103042266A
Authority: CN
Inventors: 童建伟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2013-11-06

Abstract

本发明涉及基于漏泄通讯电缆信号衰减差值的位移定位系统，包括上位机、已知长度的漏泄通讯电缆L和移动站，所述漏泄通讯电缆L的两端连接第一基站和第二基站，所述移动站沿漏泄通讯电缆L移动；并通过漏泄通讯电缆L与第一基站和第二基站射频通讯，或由所述漏泄通讯电缆L两端的第一基站和第二基站发送相同信号强度的射频信号，由移动站接收。本发明通过同一信号进入漏泄通讯电缆L传输到两端产生不同的衰减值，利用其接收信号强度容易测量，其衰减值差值与传输距离正相关的特性，分析计算出移动站和基站之间的精确距离，实现封闭巷道的实时精确定位，完全免除了读卡器的安装，简化了系统，减少了安装工作量和后期维护工作量，提高了系统的稳定性。

Description

基于漏泄通讯电缆信号衰减差值的位移定位系统及其定位方法

技术领域

本发明涉及位移传感定位领域，尤其是一种基于射频漏泄通讯技术的位移传感定位系统及其定位方法。

背景技术

目前，传统的封闭巷道位置定位系统绝大部分采用在定位线路上，各个定位点安装射频读卡器，移动目标携带射频标示卡，在读卡器信号范围内进行门禁式定位，此类定位技术需要大量安装读卡器，工作量大，后期的维护工作量大，系统故障率高，覆盖区域有限，盲区多。中国专利CN202614244U公开了一种基于漏泄通讯电缆射频通讯技术的位移传感定位系统及方法，该技术采用往返两根漏泄通讯电缆利用信号往返飞行时间测定距离实现定位。该技术虽能实现全程精确定位，但对移动站自身的晶振和电气性能要求高，成本较高。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于漏泄通讯技术的巷道内运动物体位移定位系统，其无需在定位线路上安装读卡器、优于传统读卡器门禁定位方式，又异于用往返两根漏泄通讯电缆，利用漏泄通讯电缆上射频信号传输的功率衰减量与其固定频率缆上传输衰减系数和传输距离相关的物理特性。经比较计算漏泄通讯两端的衰减值确定移动站位置信息，系统结构简单、技术实现方便、稳定性强、定位精度高。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：基于漏泄通讯电缆信号衰减差值的位移定位系统，包括上位机、已知长度的漏泄通讯电缆L和移动站，所述漏泄通讯电缆L的两端连接第一基站和第二基站，所述移动站沿漏泄通讯电缆L移动；并通过漏泄通讯电缆L与第一基站和第二基站射频通讯，或由所述漏泄通讯电缆L两端的第一基站和第二基站发送相同信号强度的射频信号，由移动站接收；每两个基站和一根已知长度漏泄通讯电缆L形成定位通讯子单元，所述上位机通过通讯电缆或光纤与若干个子单元连接通讯。若干个所述子单元采用串联或并联连接。

所述第一、二基站和移动站内均设置数据处理芯片和射频收发模块，所述数据处理芯片和射频收发模块连接。

所述漏泄通讯电缆L是在射频同轴电缆屏蔽层每隔一定距离开槽或孔，以使缆上射频信号与外界通过漏泄窗口相互通讯，漏泄信号沿缆方向根据开孔的间隔距离，进行连续漏泄通讯，或每间隔一段距离漏泄通讯。

本发明的另一目的是提供该系统的定位方法，包括以下步骤：

1）、移动站沿漏泄通讯电缆L移动并向漏泄通讯电缆L发送射频信号，射频信号经过空间耦合在定位点D处进入漏泄通讯电缆L后，分别向缆两端的第一基站和第二基站传送并被两者接收；向两端传输前在漏泄通讯电缆L上的D处的射频信号为同一个信号和同一个信号强度，在达到第一基站和第二基站时的射频信号强度因距离不同产生差值，分别记为A（db)和B（db)；系统通过第一基站和第二基站测得其收发信号强度值并计算差值；

2）、由于衰减系数一定，信号在同一根缆上的传输衰减值与传输长度正相关，缆长L一定，因此射频信号从D到第一基站和从D到第二基站的传输衰减值之间的差值也就是A（db)-B（db)，此差值与移动站所在定位点D处到两端第一基站和第二基站之间距离的差值成正比；系统通过比较和运算，确定移动站所在D处的位置，实现对移动站的定位。

进一步：所述步骤2中，当A（db)-B（db)的差值接近0，D的位置接近缆中间点，移动站到两端之间距离差值为0；当A（db)-B（db)的差值最大,移动站位置在第一基站端；当A（db)-B（db)的差值最小负值，移动站位置在第二基站端；通过计算A（db)-B（db)的差值与该射频信号在缆上传输衰减系数的比值，系统确定定位点D距离两端基站距离的差值，以确定定位点D的位置。

本发明的系统也可以由两端基站发送相同信号强度的射频信号，由移动站接收并进行信号强度差值计算，同理获得位置信息后发送至系统和上位机。

由上述技术方案可知：本发明较读卡器的定位方式有明显的优势，能实现全线平滑实时定位，并完全免除了读卡器的安装，简化了系统，减少了安装工作量和后期维护工作量，提高了系统的稳定性。与CN202614244U公开的技术方案相比，本发明结构更简单、系统稳定性强、定位精度更高、更方便、成本更低。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图；

具体实施方式

如图1所示，本发明的系统包括上位机1、已知长度的漏泄通讯电缆L4和移动站5，漏泄通讯电缆L4两端连接第一基站2和第二基站3，移动站5沿漏泄通讯电缆L4移动；并通过漏泄通讯电缆L与第一基站2和第二基站3射频通讯；所述第一基站与上位机通讯。

第一基站2、第二基站3和移动站5内均设置数据处理芯片和射频收发模块，数据处理芯片和射频收发模块电连接。移动站5与第一基站2、第二基站3只通过漏泄通讯电缆L4 通讯，不直接通过空间传输通讯。每两个基站和一根已知长度漏泄通讯电缆L4形成定位通讯子单元，上位机通过通讯电缆或光纤与若干子单元连接通讯。各子单元可串联也可并联，上位机与子单元的基站通过通讯电缆或光纤连接通讯，形成定位通讯系统。

所述漏泄通讯电缆L是在射频同轴电缆屏蔽层每隔一定距离开槽或孔或其他形状窗口，以使缆上射频信号与外界通过漏泄窗口相互通讯，漏泄信号沿缆方向根据开孔的间隔距离，可以是连续漏泄通讯也可以是每间隔一段距离漏泄通讯。

在第一基站和第二基站之间的移动站C沿漏泄缆L移动，在定位点D处，其向漏泄通讯电缆L4上发送一个射频信号f,经过空间耦合信号在定位点D处进入漏泄通讯电缆L4后继续分别向两端第一基站2和第二基站3传输。设第一基站2和第二基站3分别为A点和B点，那么到达A和B点时接收信号强度值分别设为A(db）、B（db）。由于该射频信号在漏泄通讯电缆L4上的传输衰减系数（即百米衰减值）一定，漏泄通讯电缆L4上传输衰减值与传输距离成正比。该信号进入缆后向两端传输经过不同距离到达A、B点产生不同的衰减值，由于该信号在耦合进入缆上之前为同一个信号且同一个信号强度，因此只需测定比较该信号到达第一基站2和第二基站3时的接收信号强度并进行比较运算信号差值，根据同样条件下信号在缆上衰减的差值与其传输距离差值成正相关，即可确定移动站5所在定位点D的位置，实现系统对移动站的通讯定位。即当A（db)-B（db)的差值接近0，D的位置接近缆中间点，其到两端之间距离差值为0；当A（db)-B（db)的差值最大,其位置在A端；当A（db)-B（db)的差值最小为负，其位置在B端；通过A（db)-B（db)的差值与该信号在缆上传输衰减系数的比值，系统即可确定定位点D距离两端距离差值，以确定D点的位置，实现系统对移动站的位移定位。

本发明也可由所述漏泄通讯电缆L两端的第一基站和第二基站发送相同信号强度的射频信号，由移动站接收。计算方法类同，在此不再赘述。

总之，本发明通过同一信号进入漏泄通讯电缆L传输到两端产生不同的衰减值，利用其接收信号强度容易测量，其衰减值差值与传输距离正相关的特性，分析计算出移动站和基站之间的精确距离，实现封闭巷道的实时精确定位，完全免除了读卡器的安装，简化了系统，减少了安装工作量和后期维护工作量，提高了系统的稳定性。

上述仅为本发明的实施例而已，对本领域的技术人员来说，本发明有多种更改和变化。凡在本发明的发明思想和原则之内，作出任何修改，等同替换，改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims

1.基于漏泄通讯电缆信号衰减差值的位移定位系统，其特征在于：该系统包括上位机、已知长度的漏泄通讯电缆L和移动站，所述漏泄通讯电缆L的两端连接第一基站和第二基站，所述移动站沿漏泄通讯电缆L移动；并通过漏泄通讯电缆L与第一基站和第二基站射频通讯，或由所述漏泄通讯电缆L两端的第一基站和第二基站发送相同信号强度的射频信号，由移动站接收；每两个基站和一根已知长度漏泄通讯电缆L形成定位通讯子单元，所述上位机通过通讯电缆或光纤与若干个子单元连接通讯。

2.根据权利要求1所述的基于漏泄通讯电缆信号衰减差值的位移定位系统，其特征在于：若干个所述子单元采用串联或并联连接。

3.根据权利要求1所述的基于漏泄通讯电缆信号衰减差值的位移定位系统，其特征在于：所述第一、二基站和移动站内均设置数据处理芯片和射频收发模块，所述数据处理芯片和射频收发模块连接。

4.根据权利要求1所述的基于漏泄通讯电缆信号衰减差值的位移定位系统，其特征在于：所述漏泄通讯电缆L是在射频同轴电缆屏蔽层每隔一定距离开槽或孔，以使缆上射频信号与外界通过漏泄窗口相互通讯，漏泄信号沿缆方向根据开孔的间隔距离，进行连续漏泄通讯，或每间隔一段距离漏泄通讯。

5.根据权利要求1-4任一项所述位移定位系统的定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）、移动站沿漏泄通讯电缆L移动并向漏泄通讯电缆L发送射频信号，射频信号经过空间耦合在定位点D处进入漏泄通讯电缆L后，分别向缆两端的第一基站和第二基站传送并被两者接收；向两端传输前在漏泄通讯电缆L上的D处的射频信号为同一个信号和同一个信号强度，在达到第一基站和第二基站时的射频信号强度因传输距离不同产生差值，分别记为A（db)和B（db)；系统通过第一基站和第二基站测得其收发信号强度值并计算差值；

2）、由于缆L衰减系数一定，衰减系数是指缆上射频信号强度每百米衰减值，信号在同一根缆上的传输衰减值与传输长度正相关，缆长L一定，因此射频信号从D到第一基站和从D到第二基站的传输衰减值之间的差值也就是A（db)-B（db)，此差值与移动站所在定位点D处到两端第一基站和第二基站之间距离的差值成正比；系统通过比较和运算，确定移动站所在D处的位置，实现对移动站的定位。

6.根据权利要求5所述位移定位系统的定位方法，其特征在于：所述步骤2中，当A（db)-B（db)的差值接近0，D的位置接近缆中间点，移动站到两端之间距离差值为0；当A（db)-B（db)的差值最大,移动站位置在第一基站端；当A（db)-B（db)的差值最小负值，移动站位置在第二基站端；通过计算A（db)-B（db)的差值与该射频信号在缆上传输衰减系数的比值，系统确定定位点D距离两端基站距离的差值，以确定定位点D的位置。