CN108391228B - 一种基于tc-ofdm技术的定位装置 - Google Patents

一种基于tc-ofdm技术的定位装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于TC‑OFDM技术的定位装置，所述定位装置包括多个可移动的定位基站设备，多个所述定位基站设备在应用时设置在目标建筑物周围的多个预定位置处；每一个所述定位基站设备包括导航定位电文生成单元、定位信号生成单元和发射单元；所述导航定位电文生成单元用于获取其所在的定位基站设备的位置信息并生成定位电文；所述定位信号生成单元用于根据通信信息和所述定位电文生成信号帧；所述发射单元用于将信号帧转换为射频信号并向所述目标建筑物发射所述射频信号，其中所述射频信号还包含发射时间信息。本发明提供的定位装置可使建筑物内的待定位的定位终端进行准确定位。

Description

一种基于TC-OFDM技术的定位装置
技术领域
本发明涉及导航定位技术领域，特别涉及一种基于TC-OFDM技术的定位装置。
背景技术
随着无线电技术和无线局域网技术的进步以及定位服务需求的增加，定位技术的需求也与日俱增，特别是在应对紧急情况时，对发生紧急情况的位置进行定位更是显得尤为重要。
目前，主要通过GPS(Global Positioning System，全球定位系统)技术或者BDS(BeiDou Navigation Satellite System，中国北斗卫星导航系统)来进行定位。具体地，定位终端接收卫星发送的信号，并根据接收到的信号计算出其所在的地理位置的信息。
在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：
由于卫星与地面之间的距离较远，卫星发送到地面上的信号强度较弱，在建筑物内的定位终端一般很难收到卫星发射的信号或者接收到的信号很弱，无法实现准确定位。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种基于TC-OFDM(Time Code–FrequencyDivisionMultiplexing，时间码-正交频分复用)技术的定位装置，可使建筑物内的待定位的定位终端进行准确定位。
具体而言，包括以下的技术方案：
本发明提供了一种基于时间码-正交频分复用TC-OFDM技术的定位装置，所述定位装置包括多个可移动的定位基站设备，多个所述定位基站设备在应用时设置在目标建筑物周围的预定位置处；
每一个所述定位基站设备包括导航定位电文生成单元、定位信号生成单元和发射单元；
所述导航定位电文生成单元用于获取其所在的定位基站设备的位置信息并生成定位电文；
所述定位信号生成单元用于根据通信信息和所述定位电文生成信号帧；
所述发射单元用于将信号帧转换为射频信号并向所述目标建筑物发射所述射频信号，其中所述射频信号还包含发射时间信息。
可选择地，所述定位基站设备还包括多个系留式无人机，所述多个定位基站设备一一对应地设置在所述多个系留式无人机上。
可选择地，所述定位装置还包括多个无人机飞控系统，用于一一对应地控制所述多个系留式无人机的飞行状态。
可选择地，所述定位装置还包括多个车辆，多个所述定位基站设备一一对应的设置在所述多个车辆上。
可选择地，所述定位装置还包括多个系留式无人机和与所述多个系留式无人机一一对应的多个车辆；
每一个所述定位基站设备的所述导航定位电文生成单元和所述定位信号生成单元设置在与其对应的所述车辆上，所述发射单元设置在与该车辆对应的系留式无人机上。
可选择地，所述车辆上设置有无人机飞控系统，所述无人机飞控通过综合线缆与所述系留式无人机连接，用于控制与其相连的系留式无人机的飞行状态。
可选择地，所述定位基站设备还包括时频基准单元，所述时频基准单元用于控制其所在的所述定位基站设备的所述发射单元与其他所述定位基站设备的所述发射单元同步发射所述射频信号。
可选择地，所述定位基站设备还包括功放单元，用于增大所述信号帧的输出功率。
可选择地，所述定位基站设备还包括监控单元，用于获取所述导航定位电文生成单元、所述定位信号生成单元和所述发射单元的工作状态并发送至预设接收器。
可选择地，所述定位基站设备还包括气压测高单元，用于获取其所在的定位基站设备的气压信息；
所述导航定位电文生成单元还用于获取其所在的定位基站设备的气压信息，其生成的定位电文还包括该气压信息。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果：
本发明实施例提供的基于TC-OFDM技术的定位装置，通过设置定位基站设备包括导航定位电文生成单元，便于获取定位基站设备的位置信息并生成定位电文；通过设置定位基站设备包括定位信号生成单元，便于根据通信信息及定位电文生成信号帧；通过设置定位基站设备包括发射单元，便于将信号帧转换为射频信号并向目标建筑物发射射频信号，从而在目标建筑物周围形成信号覆盖区域；由于携射频信号还包含发射时间信息，则目标建筑物内的定位终端可根据接收到射频信号的发射时间信息以及接收时间信息，计算得到定位终端与对应的定位基站设备之间的距离，并进一步根据定位终端与多个定位基站设备之间的距离、以及多个定位基站设备的位置信息，确定定位终端的位置信息；由于多个定位基站设备设置在目标建筑物周围，与目标建筑物的距离较近，发射到目标建筑物内部的射频信号的强度较强，可实现建筑物内的定位终端的准确定位；由于多个定位基站设备为可移动的，在实际应用时可将定位基站设备移动至目标建筑物附近以进行定位，适用性较强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的基于TC-OFDM技术的定位装置的示意图；
图2为本发明实施例提供的定位基站设备的框图。
图中的附图标记分别为：
1、定位基站设备；
101、导航定位电文生成单元；
102、定位信号生成单元；
103、发射单元；
104、时频基准单元；
105、监控单元；
106、气压测高单元；
2、系留式无人机；
3、车辆。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
为了方便理解，下面先对本发明实施例中涉及的名词进行解释：
TC-OFDM技术，是将定位信息和通信信号进行一体化融合形成TC-OFDM 信号，并将TC-OFDM信号发射至待定位的区域的技术，可实现室内定位，定位精度较高。
本发明实施例提供了一种基于TC-OFDM技术的定位装置，如图1所示，该定位装置包括多个可移动的定位基站设备1，多个定位基站设备1在应用时设置在目标建筑物周围的多个预定位置处；如图2所示，每一个定位基站设备1 包括导航定位电文生成单元101、定位信号生成单元102和发射单元103；导航定位电文生成单元101用于获取其所在的定位基站设备1的位置信息并生成定位电文；定位信号生成单元102用于根据通信信息和定位电文生成信号帧；发射单元103用于将信号帧转换为射频信号并向目标建筑物发射射频信号，其中射频信号还包含发射时间信息。
下面对本发明实施例提供的基于TC-OFDM技术的定位装置的使用原理进行描述：
在应用时，将多个定位基站设备1设置在目标建筑物周围的多个预定位置处。其中，目标建筑物是指待定位的某一位置所在的建筑物。
定位基站设备1的导航定位电文生成单元101获取其所在的定位基站设备1 的位置信息，并生成定位电文；定位信号生成单元102根据通信信息和定位电文生成信号帧，并发送信号帧至发射单元103；发射单元103将信号帧转换为射频信号并向目标建筑物发射射频信号，从而在目标建筑物周围形成信号覆盖区域。
目标建筑物内的定位终端接收多个定位基站设备1发射的射频信号，并根据射频信号中包含的发射时间及其接收到信号的时间，计算出其与每个定位基站设备1之间的距离；定位终端根据多个定位基站设备1的位置信息及其与每个定位基站设备1之间的距离，计算得到其位置信息。
在本发明实施例中，如图1所示，以定位基站设备1的数量为4个进行举例说明，但并不限于此。为了使定位终端能根据定位基站设备1的位置信息及其与每个定位基站设备1之间的距离，计算得到其位置信息，定位基站设备1 的数量为3个或3个以上。
其中，定位基站设备1的位置信息可由用户输入。在使用时，用户首先确定目标建筑物周围需要设置定位基站设备1的多个位置的坐标信息，并通过计算机串口向多个定位基站设备1输入对应的坐标信息，之后将多个定位基站设备1一一对应的设置在目标建筑物周围多个位置处。
本发明实施例提供的基于TC-OFDM技术的定位装置，通过设置定位基站设备1包括导航定位电文生成单元101，便于获取定位基站设备1的位置信息并生成定位电文；通过设置定位基站设备1包括定位信号生成单元102，便于根据通信信息和定位电文生成信号帧；通过设置定位基站设备1包括发射单元103，便于将信号帧转换为射频信号并向目标建筑物发射射频信号，从而在目标建筑物周围形成信号覆盖区域；由于射频信号还包含发射时间信息，则目标建筑物内的定位终端可根据接收到的射频信号的发射时间信息以及接收时间信息，计算得到定位终端与对应的定位基站设备1之间的距离，并进一步根据定位终端与多个定位基站设备1之间的距离、以及多个定位基站设备1的位置信息，确定定位终端的位置信息；由于多个定位基站设备1设置在目标建筑物周围，与目标建筑物的距离较近，发射到目标建筑物内部的射频信号的强度较强，可实现建筑物内的定位终端的准确定位；由于多个定位基站设备1为可移动的，在实际应用时可将定位基站设备1移动至目标建筑物附近以进行定位，适用性较强。
在本发明实施例中，通信信息是定位基站设备1将接收的通信基站发送的通信信号进行处理得到的。相应的，定位基站设备1还包括信号接收单元和信号处理单元，其中，信号接收单元用于接收通信基站发送的通信信号，信号处理单元用于对通信信号进行数据处理得到通信信息。
本发明实施例中，如图1所示，基于TC-OFDM技术的定位装置还可包括多个系留式无人机2，多个定位基站设备1一一对应地设置在多个系留式无人机 2上。
如此，在应用时，当目标建筑物内发生紧急状况的位置处于较高的楼层，为了保证该位置处的定位终端接收到的射频信号强度，可采用系留式无人机2 将对应的定位基站设备1设置在目标建筑物较高楼层的附近的预设位置处。
相应地，系留式无人机2下方可设置有悬挂件，用于悬挂定位基站设备1。
为了便于控制系留式无人机2的飞行状态，如图2所示，定位装置还包括多个无人机飞控系统，用于一一对应地控制多个系留式无人机2的飞行状态。
如此，采用无人机飞控系统根据预设位置的位置信息，控制系留式无人机2 飞行至预设位置处，并停留在预设位置处。
在本发明实施例中，如图1所示，定位装置还包括多个车辆3，多个定位基站设备1一一对应的设置在多个车辆3上。
如此，当目标建筑物内发生紧急状况的位置处于较低的楼层时，将车辆3 设置在目标建筑物周围的多个预设位置处，并将多个定位基站设备1一一对应的设置在多个车辆3上。
系留式无人机2和车辆3作为定位基站设备1的载体，可根据需要将多个定位基站设备1设置在进行定位的位置所在的区域周围，便于定位基站设备1 的移动。
进一步地，定位装置可包括多个系留式无人机2和与多个系留式无人机2 一一对应的多个车辆3；每一个定位基站设备1的导航定位电文生成单元101和定位信号生成单元102设置在与其对应的车辆3上，发射单元103设置在与该车辆3对应的系留式无人机2上。
如此设置，将导航定位电文生成单元101和定位信号生成单元102设置在车辆3上，可减轻系留式无人机2的负载。并且，在将定位装置运送至目标建筑物附近时，可将定位基站设备1和无人机2放置在车辆3上，车辆3将定位基站设备1和无人机2运送至目标建筑物附近。
进一步地，无人机飞控系统也设置在车辆3上，无人机飞控系统通过综合线缆与系留式无人机2连接，用于控制与其相连的系留式无人机2的飞行状态。具体地，无人机飞控系统实时采集系留式无人机2的飞行状态数据，并根据系留式无人机2的飞行状态数据生成控制命令，之后将控制命令发送至系留式无人机2的命令执行单元，以使命令执行单元根据控制命令控制无人机的飞行状态。
在本发明实施例中，如图2所示，定位基站设备1还包括时频基准单元104，时频基准单元104用于控制其所在的定位基站设备1的发射单元103与其他定位基站设备1的发射单元103同步发射射频信号。
其中，时频基准单元104可利用GPS或者BDS高精度授时接收机输出的 1PPS信号作为外部参考时间溯源，产生秒脉冲、10MHz频率等同源输出，经校准实现同相。时频基准单元104可输出6路秒脉冲、4路10MHz频率时钟。具体地，时频基准单元104可采用原子钟、晶振、无限时间同步、有限时间同步等方法进行时间同步，从而可保证多个定位基站设备1的发射单元103同步发射射频信号，从而可便于目标建筑物内的定位装置确定其位置信息。
在本发明实施例中，如图2所示，定位基站设备1还可包括气压测高单元 106，用于获取其所在的定位基站设备1的气压信息；导航定位电文生成单元101 还用于获取其所在的定位基站设备1的气压信息，其生成的定位电文还包括该气压信息。
如此，定位基站设备1向目标建筑物发送的射频信号中包含其气压信息，从而定位终端根据其自身的气压信息及接收的射频信号中包含的气压信息可更精确的确定其所在的位置信息。
在本发明实施例中，导航定位电文生成单元101还可获取其所在的定位基站设备1相邻的定位基站设备1的位置信息。当某一定位基站设备1的导航定位电文生成单元101出现错误时，定位终端可根据与该定位基站设备1相邻的定位基站设备1发送的射频信号获取该定位基站设备1的位置信息。
在本发明实施例中，定位信号生成单元102可包括控制模块、编码调制模块、射频激励模块和射频方法模块。其中，控制模块用来对导航定位电文生成单元101生成的定位电文进行格式转换、显示其所在的定位基站设备1的运行状态信息、向远程接收器发送定位基站设备1的运行状态信息、以及接收操作人员输入的控制命令；编码调制模块用来接收定位电文、生成PN码以及对定位电文和通信信号进行扩频调制、滤波，以生成TC-OFDM信号帧；射频激励模块用来将信号帧进行数模转换以及调试并输出信号帧；射频放大模块用来根据控制参数将信号帧的输出功率放大。
在本发明实施例中，定位基站设备1还可包括功放单元，用于进一步增大信号帧的输出功率。
具体地，功放单元可采用两级功放构建模式，将信号帧的功率放大至最终需要的输出功率。功放单元的输出功率可为5W、10W、20W、30W、50W等，但不限于此。
通过定位信号生成单元102的射频放大模块和功放单元提高信号帧输出功率，可使信号帧的输出功率增大，更有利于目标建筑物内的定位终端接收射频信号。
在本发明实施例中，发射单元103可为天线。天线将信号帧转换为射频信号并向目标建筑物发射。
其中，天线可为定向天线，并且为了减小包含天线罩和分馈线损耗的增益以及波瓣角度，天线可为双层天线。在实际中，根据信号覆盖的要求，天线还可以为单层天线或者三层天线。
在本发明实施例中，如图2所示，定位基站设备1还可包括监控单元105，用于获取导航定位电文生成单元101、定位信号生成单元102和发射单元103的工作状态并发送至远程接收器。
如此，操作人员可根据接收器接收到的信息获取导航定位电文生成单元 101、定位信号生成单元102和发射单元103的工作状态，比较方便。
在本发明实施例中，如图2所示，定位装置还包括电源，电源与多个定位基站设备1、系留式无人机2及无人机飞控系统通过电缆连接，为定位基站设备 1、系留式无人机2及无人机飞控系统供电。其中，电源可为发电机或者蓄电池等。
需要说明的是，上述实施例所述的单元或者模块，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元或者功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或者功能模块，以完成以上描述的功能。上述实施例所述的单元或者模块可为能实现其特定功能的软件或者硬件。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于时间码-正交频分复用TC-OFDM技术的定位装置，其特征在于，所述定位装置包括多个可移动的定位基站设备，多个所述定位基站设备在应用时设置在目标建筑物周围的多个预定位置处；
每一个所述定位基站设备包括导航定位电文生成单元、定位信号生成单元、发射单元和时频基准单元；
所述导航定位电文生成单元用于获取其所在的定位基站设备的位置信息并生成定位电文；
所述定位信号生成单元用于根据通信信息和所述定位电文生成信号帧，所述通信信息是所述定位基站设备将接收的通信基站发送的通信信号进行处理得到的；
所述发射单元用于将信号帧转换为射频信号并向所述目标建筑物发射所述射频信号，其中所述射频信号还包含发射时间信息；
所述时频基准单元用于控制其所在的所述定位基站设备的所述发射单元与其他所述定位基站设备的所述发射单元同步发射所述射频信号；
所述装置还包括多个系留式无人机和多个车辆；
当所述目标建筑物内发生紧急状况的位置处于较低的楼层时，将多个车辆设置在所述目标建筑物周围的多个预设位置处，其中，多个定位基站设备一一对应的设置在多个车辆上；
当所述目标建筑物内发生紧急状况的位置处于较高的楼层时，将多个系留式无人机设置在所述目标建筑物较高楼层的附近的预设位置处，其中，多个定位基站设备一一对应地设置在多个系留式无人机上。
2.根据权利要求1所述的基于TC-OFDM技术的定位装置，其特征在于，所述定位装置还包括多个无人机飞控系统，用于一一对应地控制所述多个系留式无人机的飞行状态。
3.根据权利要求1所述的基于TC-OFDM技术的定位装置，其特征在于，所述定位装置还包括多个系留式无人机和与所述多个系留式无人机一一对应的多个车辆；
每一个所述定位基站设备的所述导航定位电文生成单元和所述定位信号生成单元设置在与其对应的所述车辆上，所述发射单元设置在与该车辆对应的系留式无人机上。
4.根据权利要求3所述的基于TC-OFDM技术的定位装置，其特征在于，所述车辆上设置有无人机飞控系统，所述无人机飞控通过综合线缆与所述系留式无人机连接，用于控制与其相连的系留式无人机的飞行状态。
5.根据权利要求1所述的基于TC-OFDM技术的定位装置，其特征在于，所述定位基站设备还包括功放单元，用于增大所述信号帧的输出功率。
6.根据权利要求1所述的基于TC-OFDM技术的定位装置，其特征在于，所述定位基站设备还包括监控单元，用于获取所述导航定位电文生成单元、所述定位信号生成单元和所述发射单元的工作状态并发送至预设接收器。
7.根据权利要求1-6任一项所述的基于TC-OFDM技术的定位装置，其特征在于，所述定位基站设备还包括气压测高单元，用于获取其所在的定位基站设备的气压信息；
所述导航定位电文生成单元还用于获取其所在的定位基站设备的气压信息，其生成的定位电文还包括该气压信息。
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