CN105974458A - 空投物资无线搜寻系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空投物资无线搜寻系统，涉及无线定位和自动识别技术领域。包括手持机和若干个终端机，所述终端机安装于空投物资上，用于与手持机配合完成空投物资定位、物资标识信息的存储与发送以及声光提示自身所在位置；所述手持机通过与若干个终端机交互无线信号，实现对终端机的定位、定向、识别与控制。本系统不需要预设已知坐标的基站，仅通过空投物资无线搜寻系统本身，即可在随机空投地域实现对空投物资的准确定位、识别与搜寻，场景适用性、环境适应性、操作简便性明显增强。

Description

空投物资无线搜寻系统
技术领域
本发明涉及无线定位和自动识别技术领域，尤其涉及一种空投物资无线搜寻系统。
背景技术
物资空投保障是国内外抢险救灾、部队作战进行物资保障的重要手段。在复杂地形和夜间实施物资空投着陆后的快速搜寻与收集，是实施空投保障需要解决的一个重要问题。
目前，国内外搜寻定位系统采用的技术主要有两大类：第一类是卫星定位技术，如美国GPS卫星定位系统，俄罗斯的GLONASS卫星定位系统，欧洲的伽利略卫星定位系统，以及我国正在加速发展的北斗卫星定位系统。采用该类技术的搜寻系统，通过在物资上安装卫星定位模块，将经纬度信息通过无线的方式发送至搜寻设备上。典型应用如美国CSEL（作战幸存者）救生电台，用于飞行员搜救。但是，GPS等国外卫星定位系统对我国来说存在安全风险并有一定应用限制，北斗卫星定位系统目前在定位精度、设备价格、权限申请等方面还不够理想，因此，卫星定位技术在空投物资无线搜寻系统中还不太适用。第二类是多基站无线定位技术，该类定位技术的原理是，已知至少三个基站的位置，通过计算相对多个基站的距离和方位得出定位位置。典型应用如矿井定位采用的RFID（射频识别）技术，依托移动通信网络的手机信号定位技术等。但是，物资空投特别是作战物资空投保障通常空投场地域随机，无法提前布设坐标基站点，因此，多基站定位技术无法用于空投物资定位搜寻系统。
物资空投通常具备一定的特点规律，空投场选择地域一般比较平坦开阔，在一定空投高度条件下空投物资散布规律与散布面积相对固定，空投物资收集时间相对较短。因此，空投物资定位搜寻系统采用无固定基站依托的无线电定位技术将十分适用。目前，针对物资空投采用无线定位技术的定位搜寻系统，在国内还属空白。采用无固定基站依托的无线定位技术开发空投物资定位搜寻装置，在突破关键技术制约后具备可行性，并将是基于卫星定位技术搜寻系统的有益补充。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种空投物资无线搜寻系统，本系统不需要预设已知坐标的基站，仅通过空投物资无线搜寻系统本身，即可在随机空投地域实现对空投物资的准确定位、识别与搜寻，场景适用性、环境适应性、操作简便性明显增强。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种空投物资无线搜寻系统，其特征在于：包括手持机和若干个终端机，所述终端机安装于空投物资上，用于与手持机配合完成空投物资定位、物资标识信息的存储与发送以及声光提示自身所在位置；所述手持机通过与若干个终端机交互无线信号，实现对终端机的定位、定向、识别与控制。
进一步的技术方案在于：所述手持机包括一体化天线、第一无线信号收发装置、自身定位装置、中心处理器和人机交互系统；所述一体化天线通过所述第一无线信号收发装置与所述中心处理器双向连接，第一无线信号收发装置用于通过所述一体化天线进行高频载波信号的发射与接收；所述自身定位装置与所述中心处理器双向连接，用于实现对所述手持机的自身卫星定位与导航，所述人机交互系统与所述中心处理器双向连接，用于实现所述手持机和所述终端机相对位置、地理坐标的图形化显示，并显示空投物资的识别信息，以及实现手持机对终端机的数据读写、关闭操作；所述中心处理器用于实现对所述终端机的测距、测向，以及根据手持机自身方位计算各终端机的坐标，实现对物资的定位。
进一步的技术方案在于：所述一体化天线的天线型式为平面阵列天线，天线极化为圆极化天线，发射天线与接收天线为一体化结构方式。
进一步的技术方案在于：所述第一无线信号收发装置包括无线信号发射器和无线信号接收器。
进一步的技术方案在于：所述自身定位装置包括电子罗盘以及GPS/北斗双模定位模块。
进一步的技术方案在于：所述中心处理器包括测距模块、测向模块和信号分析处理模块。
进一步的技术方案在于：所述人机交互系统包括显示终端、按键和管理软件。
进一步的技术方案在于：所述终端机包括第二无线信号收发装置、信号产生处理装置、启动控制器、信息存储单元、全向天线和声光指示装置，所述全向天线经所述第二无线信号收发装置与所述信号产生处理装置双向连接，第二无线信号收发装置用于通过所述全向天线进行无线信号的发射与接收；所述启动控制器与所述信号产生处理装置的信号输入端连接，用于实现对所述终端机的自动启动感应；所述信息存储单元与所述信号产生处理装置双向连接，用于存储空投物资的类型、种类、数量以及归属单位信息；所述声光提示装置与所述信号产生处理装置的信号输出端连接，用于在信号产生处理装置的控制下发出声光信息，提示自身所在位置；所述信号产生处理装置用于产生和处理相关信号，与手持机配合完成定位。
进一步的技术方案在于：所述启动控制器包括冲击传感器和自启控制电路，当所述冲击传感器感应到一定的冲击信号后，通过自动控制电路自动启动所述终端机，使终端机处于工作状态，自动发出无线位置信号。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述系统不需要预设已知坐标的基站，不依托卫星定位系统，仅通过系统本身，即可在随机空投地域实现物资空投着陆以后的精确定位、快速搜寻和辨别分类，为空投保障的物资快速搜寻提供新手段，从而极大程度上缩短收集时间，提高物资空投保障效率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明所述搜寻系统的原理框图；
图2是本发明所述手持机的功能框图；
图3是本发明所述终端机的功能框图；
图4是本发明所述手持机的原理框图；
图5是本发明所述终端机的原理框图；
图6是本发明中无线测距的基本原理示意图；
其中：1、手持机 2、终端机 3、卫星系统。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，本发明公开了一种空投物资无线搜寻系统，包括手持机1和若干个终端机2。所述终端机2安装于空投物资上，用于与手持机1配合完成空投物资定位、物资标识信息的存储与发送以及声光提示自身所在位置；所述手持机1通过与若干个终端机2交互无线信号，实现对终端机2的定位、定向、识别与控制。
本发明采用无基站依托的无线定位技术，可以通过单台手持机实现对多个终端机的距离、方向测定与显示。相对于现有技术，本系统不需要预设已知坐标的基站，仅通过空投物资无线搜寻系统本身，即可在随机空投地域实现对空投物资的准确定位、识别与搜寻，场景适用性、环境适应性、操作简便性明显增强。
手持机的功能构成如图2所示。包括：终端机管理与设置，能够对终端机进行开启、关闭、数据写入等操控；自身定位与导航，利用北斗定位系统及GPS定位系统实现手持机的组合定位，并实现导航功能；对终端机测距测向，对无线电信号实现精准定位，提供距离方位、坐标两种形式位置信息；终端机位置信息存储与显示；终端机物资标识信息存储与显示，能够对所收集物资进行信息采集、统计汇总、查询与显示；工作状态显示与自检。
如图4所示，在本发明的一个实施例中，所述手持机1包括一体化天线、第一无线信号收发装置、自身定位装置、中心处理器和人机交互系统；所述第一无线信号收发装置包括无线信号发射器和无线信号接收器，所述一体化天线通过所述第一无线信号收发装置与所述中心处理器双向连接，第一无线信号收发装置用于通过所述一体化天线进行高频载波信号的发射与接收；所述自身定位装置包括电子罗盘以及GPS/北斗双模定位模块，所述自身定位装置与所述中心处理器双向连接，用于实现对所述手持机的自身卫星定位与导航。
所述人机交互系统包括显示终端、按键和管理软件，所述人机交互系统与所述中心处理器双向连接，用于实现所述手持机和所述终端机相对位置、地理坐标的图形化显示，并显示空投物资的识别信息，以及实现手持机对终端机的数据读写、关闭操作；所述中心处理器包括测距模块、测向模块和信号分析处理模块，所述中心处理器用于实现对所述终端机的测距、测向，以及根据手持机自身方位计算各终端机的坐标，实现对物资的定位。
终端机的功能构成如图3所示。包括：与手持机配合完成定位；定位信号存储与发送，能够发射无线信号用于手持机对其进行定位；接收手持机配置命令，能够接收手持机的操控信号；物资标识信息存储与发送，实现对空投物资的类型、种类、数量、归属单位等信息的存储，并根据指令发送空投物资标识信息给手持机；声光提示功能，能够发射声光信息来提示自身所在位置；工作状态显示与自检。
如图5所示，在本发明的一个实施例中，所述终端机2包括第二无线信号收发装置、信号产生处理装置、启动控制器、信息存储单元、全向天线和声光指示装置。所述全向天线经所述第二无线信号收发装置与所述信号产生处理装置双向连接，第二无线信号收发装置用于通过所述全向天线进行无线信号的发射与接收；所述启动控制器包括冲击传感器和自启控制电路，当所述冲击传感器感应到一定的冲击信号后，通过自动控制电路自动启动所述终端机，使终端机处于工作状态，自动发出无线位置信号。
进一步的，所述启动控制器与所述信号产生处理装置的信号输入端连接，用于实现对所述终端机的自动启动感应；所述信息存储单元与所述信号产生处理装置双向连接，用于存储空投物资的类型、种类、数量以及归属单位信息；所述声光提示装置与所述信号产生处理装置的信号输出端连接，用于在信号产生处理装置的控制下发出声光信息，提示自身所在位置；所述信号产生处理装置用于产生和处理相关信号，与手持机配合完成定位。
搜寻系统的核心是利用手持机对终端机进行线测距和测角，并辅助利用北斗、电子罗盘、单片机等实现人机交互，对物资进行搜寻。本发明采用主动无线电定位方式，以单基站带多终端的模式进行设计。
测距侧向基本原理如下：本发明采用伪码扩频、伪码测距、码分多址、时分多路技术，通过嵌入式软硬件系统，实现对目标的高精度测距，同时通过码分多址实现对多目标的测距。无线测距模块主要天线分系统、发射接收分系统、信号处理分系统、控制电路分系统四大部分组成，无线测距基本原理如图6所示。
侧角用等信号比幅测角法对目标进行测量。单脉冲天线提供和通道、方位差通道，经两路收发模块，得到两路的接收信号强度，单片机采集后进行信号处理，得到角度，并在显示器上输出。利用双通道接收来自目标的回波信号，根据每个通道接收回波信号的强弱不同，用等信号比幅测角法对目标进行角度测量，根据天线电压方向性函数查找预先制定的表格可以估计出目标偏离角度。
综上，所述系统不需要预设已知坐标的基站，不依托卫星定位系统，仅通过系统本身，即可在随机空投地域实现物资空投着陆以后的精确定位、快速搜寻和辨别分类，为空投保障的物资快速搜寻提供崭新技术手段，从而极大程度上缩短收集时间，提高物资空投保障的效率。

Claims (9)

1.一种空投物资无线搜寻系统，其特征在于：包括手持机（1）和若干个终端机（2），所述终端机（2）安装于空投物资上，用于与手持机（1）配合完成空投物资定位、物资标识信息的存储与发送以及声光提示自身所在位置；所述手持机（1）通过与若干个终端机（2）交互无线信号，实现对终端机（2）的定位、定向、识别与控制。
2.如权利要求1所述的空投物资无线搜寻系统，其特征在于：所述手持机（1）包括一体化天线、第一无线信号收发装置、自身定位装置、中心处理器和人机交互系统；所述一体化天线通过所述第一无线信号收发装置与所述中心处理器双向连接，第一无线信号收发装置用于通过所述一体化天线进行高频载波信号的发射与接收；所述自身定位装置与所述中心处理器双向连接，用于实现对所述手持机的自身卫星定位与导航，所述人机交互系统与所述中心处理器双向连接，用于实现所述手持机和所述终端机相对位置、地理坐标的图形化显示，并显示空投物资的识别信息，以及实现手持机对终端机的数据读写、关闭操作；所述中心处理器用于实现对所述终端机的测距、测向，以及根据手持机自身方位计算各终端机的坐标，实现对物资的定位。
3.如权利要求2所述的空投物资无线搜寻系统，其特征在于：所述一体化天线的天线型式为平面阵列天线，天线极化为圆极化天线，发射天线与接收天线为一体化结构方式。
4.如权利要求2所述的空投物资无线搜寻系统，其特征在于：所述第一无线信号收发装置包括无线信号发射器和无线信号接收器。
5.如权利要求2所述的空投物资无线搜寻系统，其特征在于：所述自身定位装置包括电子罗盘以及GPS/北斗双模定位模块。
6.如权利要求2所述的空投物资无线搜寻系统，其特征在于：所述中心处理器包括测距模块、测向模块和信号分析处理模块。
7.如权利要求2所述的空投物资无线搜寻系统，其特征在于：所述人机交互系统包括显示终端、按键和管理软件。
8.如权利要求1所述的空投物资无线搜寻系统，其特征在于：所述终端机（2）包括第二无线信号收发装置、信号产生处理装置、启动控制器、信息存储单元、全向天线和声光指示装置，所述全向天线经所述第二无线信号收发装置与所述信号产生处理装置双向连接，第二无线信号收发装置用于通过所述全向天线进行无线信号的发射与接收；所述启动控制器与所述信号产生处理装置的信号输入端连接，用于实现对所述终端机的自动启动感应；所述信息存储单元与所述信号产生处理装置双向连接，用于存储空投物资的类型、种类、数量以及归属单位信息；所述声光提示装置与所述信号产生处理装置的信号输出端连接，用于在信号产生处理装置的控制下发出声光信息，提示自身所在位置；所述信号产生处理装置用于产生和处理相关信号，与手持机配合完成定位。
9.如权利要求8所述的空投物资无线搜寻系统，其特征在于：所述启动控制器包括冲击传感器和自启控制电路，当所述冲击传感器感应到一定的冲击信号后，通过自动控制电路自动启动所述终端机，使终端机处于工作状态，自动发出无线位置信号。
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