CN113015087A - 超宽带定位标签及定位信号发射方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低功耗的超宽带定位标签及定位信号发射方法，通过在超宽带定位标签中设置两条支路，分别产生超宽带脉冲信号以及与其时序关联的功率放大器的控制信号，来控制功率放大器的通断，从而实现只有在需要发射超宽带脉冲信号时开启功率放大器，令其执行功率放大功能，而在不需要发射超宽带脉冲信号时关闭功率放大器，以最大限度地节约功耗。此外，设置电源转换电路只有在接收到脉冲串数据信号时，才接通高压电源，在没有接收到脉冲串数据信号时，切断后续电路的电源，避免后续电路的负载产生的电量消耗，进一步地降低定位标签的功耗。从而避免频繁为定位标签更换电源，在实现利用超宽带体制带来的高定位精度的同时，解决了能耗问题。

Description

超宽带定位标签及定位信号发射方法
技术领域
本发明涉及定位领域，具体涉及一种低功耗的超宽带定位标签及定位信号发射方法。
背景技术
对于大型建筑内部、城市密集区域，以及桥梁、水坝、山体、基坑等区域的安全监测，有助于实现对人员的安全监控、紧急救援，对物资的运输管理、分配调度，以及对自然灾害的预防和监测等。由于具有建筑群密集，遮挡，环境复杂监测空间狭小GPS、北斗信号往往不能深入覆盖，导致空间监测困难。现有技术中，通过自建定位系统实现在特定区域中对指定目标的定位和监控，通过在待定位区域中架设定位基站，在被定位的人员或物资上增设能够与定位基站交互定位信号的定位标签，来实现定位。超宽带(UWB，Ultra Wideband)是一种无载波通信技术，利用纳秒至皮秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，由于超宽带信号具有超高的时间分辨力，可以实现较高的定位精度。在现有的定位系统中，令定位标签向定位基站发射超宽带定位信号，定位基站接收所述超宽带定位信号并记录定位信号到达自身的时间信息，再利用TDOA(Time Difference of Arrival，到达时间差)或TOA(Time ofArrival，到达时间)定位算法解算定位标签的位置信息，进而获得被定位人员或物资的高精度的位置信息。
现有技术中，定位标签产生超宽带定位信号的方法多为对雪崩二极管反向加较高电压，进而产生超宽带窄脉冲。然而，这种产生超宽带脉冲的方式消耗的电量较大，对于需要对人员和物资长期定位的系统中，需要频繁为定位标签充电，带来极大的管理成本。因此，如何提供一种低功耗、高精度定位、低成本的超宽带定位标签，成为了本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
依据本发明的一个方面公开了一种低功耗超宽带定位标签，包括第一支路、第二支路、功率放大器和天线，其中，第一支路，包括：第一脉冲产生电路，接收脉冲串数据信号，并根据脉冲串数据信号产生第一脉冲信号，其中，第一脉冲信号具有第一脉冲窗口，第一脉冲窗口具有第一脉冲宽度；以及射频振荡器，耦接至第一脉冲产生电路以接收第一脉冲信号，并产生由第一脉冲信号来控制包络的超宽带脉冲信号。第二支路，包括第二脉冲产生电路，接收脉冲串数据信号，并根据脉冲串数据信号产生第二脉冲信号，其中，第二脉冲信号具有第二脉冲窗口，第二脉冲窗口具有第二脉冲宽度，且其中，第二脉冲窗口覆盖第一脉冲窗口。功率放大器，具有第一输入接口和第二输入接口，所述第一输入接口耦接至第一支路以接收超宽带脉冲信号，所述第二输入接口耦接至第二支路以接收第二脉冲信号，在第二脉冲窗口内，功率放大器使能，以将超宽带脉冲信号进行放大且提供放大后的超宽带脉冲信号。天线，耦接至功率放大器以接收放大后的超宽带脉冲信号，并将放大后的超宽带脉冲信号进行发射。
依据本发明的另一个方面公开了一种基于低功耗超宽带定位标签的定位信号发射方法，包括，接收脉冲串数据信号，并根据脉冲串数据信号产生第一脉冲信号和第二脉冲信号，其中，第一脉冲信号具有第一脉冲窗口，第一脉冲窗口具有第一脉冲宽度，第二脉冲信号具有第二脉冲窗口，第二脉冲窗口具有第二脉冲宽度，且其中，第二脉冲窗口覆盖第一脉冲窗口；基于所述第一脉冲信号产生由所述第一脉冲信号来控制包络的超宽带脉冲信号；利用功率放大器的第一输入接口接收所述超宽带脉冲信号，利用功率放大器的第二输入接口接收第二脉冲信号，以使功率放大器在第二脉冲窗口内使能，以将超宽带脉冲信号进行放大且提供放大后的超宽带脉冲信号；利用天线接收放大后的超宽带脉冲信号，并将放大后的超宽带脉冲信号进行发射。
本发明通过在超宽带定位标签中设置两条支路，分别产生超宽带脉冲信号，以及与产生的超宽带脉冲信号时序关联的功率放大器的控制信号，来控制功率放大器的通断，从而实现只有在需要发射超宽带脉冲信号时开启功率放大器，令其执行功率放大功能，而在不需要发射超宽带脉冲信号时关闭功率放大器，以最大限度地节约功耗。此外，设置电源转换电路只有在脉冲串数据信号有效时，才接通高压电源，在没有接收到脉冲串数据信号时，切断后续电路的电源，避免后续电路的负载产生的电量消耗，进一步地降低定位标签的功耗。从而避免频繁为定位标签更换电源，在实现利用超宽带体制带来的高定位精度的同时，解决了能耗问题。
附图说明
图1给出依据本发明一种实施例的超宽带定位系统100的示意图；
图2给出依据本发明一种实施例的超宽带定位标签200的模块化示意图；
图3给出依据本发明一种实施例的脉冲产生电路300的模块化示意图；
图4给出依据本发明一种实施例的第一脉冲产生电路产生的波形示意图；
图5给出依据本发明一种实施例的利用射频振荡器产生超宽带脉冲的波形示意图；
图6给出依据本发明一种实施例的第一和第二脉冲产生电路产生的波形示意图；
图7给出依据本发明一种实施例的超宽带定位信号发射方法700的流程图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称“元件”“连接到”或“连接”到另一元件时，它可以是直接连接或连接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
图1给出依据本发明一种实施例的超宽带定位系统100的示意图。所述超宽带定位系统100包括定位基站组，所述定位基站组包括N个定位基站BS，其中N为大于或等于3的整数，所述N个定位基站BS架设在待定位区域中且位置已知，用于与设置在待定位装置上的定位标签Tag交互定位信号，从而获取待定位装置的高精度位置信息。
在一个实施例中，设置于待定位装置上的定位标签Tag为超宽带定位标签，所述定位标签Tag向定位基站BS发射超宽带定位信号，定位基站BS接收所述超宽带定位信号并记录定位信号到达自身的时间信息。超宽带系统100根据各定位基站BS的位置信息以及超宽带定位信号到达各定位基站BS的时间信息，利用TDOA(Time Difference of Arrival，到达时间差)或TOA(Time of Arrival，到达时间)定位算法解算定位标签Tag的位置信息，进而根据定位标签Tag与待定位装置的位置关系，获得待定位装置精确的位置信息。由于超宽带信号具有超高的时间分辨力，可以实现较高的定位精度。
图2给出依据本发明一种实施例的超宽带定位标签200的模块化示意图。所述超宽带定位标签200包括信号输出单元201，图2所示实施例中，所述信号输出单元201为MCU，在其他实施例中，信号输出单元201可以用DSP、FPGA等具有运算功能的单元实现。以信号输出单元201为MCU为例，其利用SPI接口输出两路信号，一路为时钟信号CLK，一路为数据信号DATA，将两路信号输入至门电路202。在一个实施例中，所述门电路202为“与”门电路，通过“与”逻辑运算实现在时钟信号CLK上升沿输出数据信号DATA，进而得到具有固定时序间隔的脉冲串数据信号。在一个实施例中，通过对上述脉冲串信号进行编码，可以令超宽带定位标签200最后发射的定位信号携带编码信息，例如标签状态、标签ID等。
在一个实施例中，所述超宽带定位标签200还包括内置电源203和电源转换电路204，其中内置电源203耦接至信号输出单元201和门电路202，为其提供工作电压，并作为电源转换电路204的输入电源。在一个实施例中，为了缩小超宽带定位标签200的体积使其更加便携，以及为了便于在标签电量耗尽时快速获得电量，将纽扣电池作为超宽带定位标签200的内置电源203。纽扣电池的额定电压为2.5V，其可以实现为所需电压较低的信号输出单元201和门电路202直接供电。然而，纽扣电池的额定电压不足以为产生较高功率的超宽带脉冲信号的元器件供电。在图2所示实施例中，增设电源转换电路204来实现将纽扣电池较低的额定电压转换成较高的工作电压，以为后续电路提供较高的工作电压。在一个实施例中，采用二极管倍压电路实现电压转换，以将2.5V的额定电压转换成5V的工作电压。
在一个实施例中，为了实现超宽带定位标签200的低功耗，令电源转换电路204只有在接收到的脉冲串数据信号为有效时，才提供工作电压，在没有接收到脉冲串数据信号时，不向后续电路提供工作电压，避免后续电路产生的电量消耗。
为了进一步实现超宽带定位标签200的低功耗，本发明在超宽带定位标签200中设计了两条支路，分别为第一支路和第二支路。在一个实施例中，所述电源转换电路204耦接至第一支路和第二支路，以为两条支路的组件提供工作电压，并将门电路202输出的脉冲串数据信号传输至两条支路，以令两条支路根据输入的脉冲串数据信号，产生相应的超宽带定位信号。又在一个实施例中，在第一支路和第二支路上分别设置一个电源转换电路204，以分别为各自支路的组件提供工作电压。
所述第一支路包括第一脉冲产生电路206以及射频振荡器208。所述第二支路包括第二脉冲产生电路209。
在一个实施例中，所述第一支路还包括第一延迟电路205。又在一个实施例中，所述第一延迟电路205为RC延迟电路，用于将接收到的脉冲串数据信号延迟一个预设的时间dt，再传输至第一脉冲产生电路206。
图3给出依据本发明一种实施例的脉冲产生电路300的模块化示意图。第一脉冲产生电路206和第二脉冲产生电路209具有相同的电路结构，为了简化说明，将二者统称为脉冲产生电路300，以说明其电路结构。所述脉冲产生电路300包括异或门电路301和第二延迟电路302。其中，第二延迟电路302将接收到的脉冲串数据信号延迟一个预设的时间以产生延迟后的脉冲串数据信号；异或门电路301的输入端1耦接至第二延迟电路302，以接收延迟后的脉冲串数据信号，异或门电路301的输入端2接收未经延迟的脉冲串数据信号，并对脉冲串数据信号和延迟后的脉冲串数据信号进行“异或”逻辑运算，从而产生脉冲信号。所述脉冲信号具有相应的脉冲窗口，所述脉冲窗口具有相应的脉冲宽度，所述脉冲宽度由第二延迟电路302延迟的时间决定。
为了更直观地说明脉冲产生电路300的工作原理，在图4所示实施例中，以脉冲产生电路300为第一脉冲产生电路为例，给出脉冲产生电路300产生的波形示意图。为了方便说明，以脉冲产生电路300的输入信号为一个上升沿信号，脉冲产生电路300根据所述上升沿信号产生一个窄脉冲信号为例展开说明。如图4所示，异或门电路301的输入端1接收到延迟预设时间w1的上升沿信号，异或门电路301的输入端2接收到未经延迟的上升沿信号，异或门电路301对接收到的两路信号进行异或逻辑运算，从而产生具有预设脉冲宽度w1的窄脉冲。图4中的ct为异或门电路301进行异或逻辑运算的运算时长。第一脉冲产生电路输出的窄脉冲将作为最终输出的超宽带定位信号的基带信号。为满足超宽带定位信号极窄的脉冲宽度，在一个实施例中将预设脉冲宽度w1设置为亚纳秒级别。
本发明引入脉冲窗口的目的是为了表示脉冲信号的时序信息，即第一脉冲产生电路输出的具有预设脉冲宽度w1的第一脉冲信号，其所占用的第一脉冲窗口为t11-t12，其中，t11为第一脉冲窗口的起始时刻，t12为第一脉冲窗口的截止时刻。
在一个实施例中，直接将第一脉冲产生电路206输出的窄脉冲信号作为基带信号输入至射频振荡器208，进而令射频振荡器208产生由所述基带信号来控制包络的超宽带信号。
又在一个实施例中，如图2所示的第一支路还包含触发电路207，接收第一脉冲产生电路206产生的窄脉冲，将其进行处理后再传输至射频振荡器208，以获得更好的振荡效果。图5给出依据本发明一种实施例的利用射频振荡器产生超宽带脉冲的波形示意图。触发电路207对接收到的第一脉冲产生电路206产生的窄脉冲进行放大，并将放大后的信号传输至射频振荡器208，当射频振荡器208检测到下降沿时开始起振，当检测到上升延时振荡结束，最终获得超宽带脉冲信号。在一个实施例中，触发电路207还对放大后的窄脉冲进行取反，并将取反后的信号传输至射频振荡器208，当射频振荡器208检测到下降沿时开始起振，当检测到上升延时振荡结束，最终获得超宽带脉冲信号。
为了令最终获得的超宽带脉冲信号具有较高的功率，以提高超宽带脉冲信号的传输距离和抗干扰性，本领域技术人员有理由对射频振荡器208输出的超宽带脉冲信号进行功率放大。直接在超宽带定位标签200中设置功率放大器210对超宽带脉冲信号进行功率放大会产生巨大的电量消耗，这是由于功率放大器210一直处于接通状态，在没有超宽带脉冲信号输入时也对噪声信号或偏置电压等进行放大。而在实际应用中，作为定位信号的超宽带脉冲信号是间歇性发送的，在本发明公开的超宽带定位标签200的电路设计中，控制功率放大器210的通断，只有在需要发射超宽带脉冲信号时开启功率放大器210，令其执行功率放大功能，而在不需要发射超宽带脉冲信号时关闭功率放大器210，以最大限度地节约功耗。为了实现控制功率放大器210通断的功能，本发明在超宽带定位标签200中增设第二支路，将第二支路产生的信号作为功率放大器210的控制信号。下面结合附图6详细说明其工作原理。
图6给出依据本发明一种实施例的第一和第二脉冲产生电路产生的波形示意图。在图2所示实施例中已经进行描述，在一个实施例中，在第一支路中，将接收到的脉冲串数据信号经过第一延迟电路205延迟一个预设的时间dt，再传输至第一脉冲产生电路206；在第二支路中，直接将到的脉冲串数据信号传输至第二脉冲产生电路209，因此，第一脉冲产生电路206产生的脉冲上升沿要比第二脉冲产生电路209产生的脉冲上升沿滞后预设的时间dt。
又在一个实施例中，本领域技术人员可以根据实际需要在第一支路中取消中第一延迟电路205的设置，又在一个实施例中，将第一延迟电路205的延迟时间dt设置为零。
第二脉冲产生电路209根据图3和图4所示实施例中的脉冲产生原理，产生预设脉冲宽度为w2的第二脉冲信号，其所占用的第二脉冲窗口为t21-t22。其中，第二脉冲窗口覆盖第一脉冲窗口，具体的，第二脉冲窗口的起始时刻t21小于或等于第一脉冲窗口的起始时刻t11，且第二脉冲窗口的截止时刻t22大于或等于第一脉冲窗口的截止时刻t12。
在某些实施例中，第一支路还包括触发电路207和/或射频振荡器208，以分别执行触发功能以及产生由第一脉冲信号来控制包络的超宽带脉冲信号。本领域技术人员应当理解，执行触发功能以及产生由第一脉冲信号来控制包络的超宽带脉冲信号会使第一支路输出的信号占用的脉冲窗口相对于第一脉冲信号占用的第一脉冲窗口后移执行上述功能的时间。本发明中对第二脉冲窗口覆盖第一脉冲窗口的理解，应扩大到第二脉冲窗口覆盖第一支路输出的由第一脉冲信号来控制包络的超宽带脉冲信号所占用的脉冲窗口。
将第二脉冲产生电路209产生的第二脉冲信号作为功率放大器210的控制信号，以使功率放大器210在第二脉冲窗口内使能，以将第一支路所产生的超宽带脉冲信号进行放大且提供放大后的超宽带脉冲信号。由于第二脉冲窗口覆盖第一支路输出的由第一脉冲信号来控制包络的超宽带脉冲信号所占用的脉冲窗口，因此，能够保证在第一支路产生超宽带脉冲信号时，所述功率放大器210处于使能状态，而在第一支路不产生超宽带脉冲信号的至少部分时段，功率放大器210处于关闭状态以节约功耗。最终，功率放大器210将放大后的超宽带脉冲信号传输至天线211，经由天线211传输至定位基站BS。
本领域技术人员还应当理解，在第一支路中设置第一延迟电路205，以使第一脉冲窗口的起始时间t11滞后第二脉冲窗口的起始时间t21预设时间dt的目的在于，为使能功率放大器210提供反应时间，以保证第一支路产生超宽带脉冲信号到达功率放大器210时，所述功率放大器210已处于能够直接进行放大功能的工作状态。
图7给出依据本发明一种实施例的超宽带定位信号发射方法700的流程图。所述超宽带定位信号发射方法700包含如下步骤：
步骤701：接收脉冲串数据信号，并根据脉冲串数据信号产生第一脉冲信号和第二脉冲信号，其中，第一脉冲信号具有第一脉冲窗口，第一脉冲窗口具有第一脉冲宽度，第二脉冲信号具有第二脉冲窗口，第二脉冲窗口具有第二脉冲宽度，且其中，第二脉冲窗口覆盖第一脉冲窗口。
在一个实施例中，所述超宽带定位信号发射方法700还包括：将接收到的脉冲串数据信号延迟一个预设的时间以产生延迟后的脉冲串数据信号；利用异或门电路，接收延迟后的脉冲串数据信号和脉冲串数据信号，以对脉冲串数据信号和延迟后的脉冲串数据信号进行“异或”逻辑运算，从而产生脉冲信号。
又在一个实施例中，所述超宽带定位信号发射方法700还包括：将脉冲串数据信号延迟第一预设时间，基于延迟后的脉冲串数据信号产生第一脉冲信号。
步骤702：基于所述第一脉冲信号产生由所述第一脉冲信号来控制包络的超宽带脉冲信号。
在一个实施例中，所述超宽带定位信号发射方法700还包括：由所述第一脉冲信号来控制包络的超宽带脉冲信号之前，对第一脉冲信号进行放大。在进一步的实施例中，所述超宽带定位信号发射方法700还包括对放大后的信号取反。
步骤703：利用功率放大器的第一输入接口接收所述超宽带脉冲信号，利用功率放大器的第二输入接口接收第二脉冲信号，以使功率放大器在第二脉冲窗口内使能，以将超宽带脉冲信号进行放大且提供放大后的超宽带脉冲信号。
在一个实施例中，超宽带定位信号发射方法700还包括在步骤703之前，将第一脉冲信号进行放大。可选地，还将放大后的信号进行取反。
步骤704：利用天线接收放大后的超宽带脉冲信号，并将放大后的超宽带脉冲信号进行发射。
在一个实施例中，所述超宽带定位信号发射方法700还包括：产生时钟信号和数据信号，对时钟信号和数据信号进行逻辑与运算以产生脉冲串数据信号。
又在一个实施例中，所述超宽带定位信号发射方法700还包括：利用电源转换模块，在脉冲串数据信号为有效状态时将内置电源的低电压转换成高电压。
本发明给出了一种低功耗的超宽带定位标签及定位信号发射方法，通过在超宽带定位标签中设置两条支路，分别产生超宽带脉冲信号，以及与产生的超宽带脉冲信号时序关联的功率放大器的控制信号，来控制功率放大器的通断，从而实现只有在需要发射超宽带脉冲信号时开启功率放大器，令其执行功率放大功能，而在不需要发射超宽带脉冲信号时关闭功率放大器，以最大限度地节约功耗。此外，设置电源转换电路只有在脉冲串数据信号有效时，才接通高压电源，在没有接收到脉冲串数据信号时，切断后续电路的电源，避免后续电路的负载产生的电量消耗，进一步地降低定位标签的功耗。从而避免频繁为定位标签更换电源，在实现利用超宽带体制带来的高定位精度的同时，解决了能耗问题。
如以上所提到的，虽然已经说明和描述了本发明的优选实施例，但在不背离本发明的精神和范围的情况下，可进行许多改变。由此，本发明的范围不由优选实施例的公开所限制。而是，应当完全参考随后的权利要求来确定本发明。

Claims (13)

1.一种超宽带定位标签，包括：
第一支路，包括：
第一脉冲产生电路，接收脉冲串数据信号，并根据脉冲串数据信号产生第一脉冲信号，其中，第一脉冲信号具有第一脉冲窗口；以及
射频振荡器，耦接至第一脉冲产生电路以接收第一脉冲信号，并产生由第一脉冲信号来控制包络的超宽带脉冲信号；
第二支路，包括第二脉冲产生电路，接收脉冲串数据信号，并根据脉冲串数据信号产生第二脉冲信号，其中，第二脉冲信号具有第二脉冲窗口，且其中，第二脉冲窗口覆盖第一脉冲窗口；
功率放大器，具有第一输入接口和第二输入接口，所述第一输入接口耦接至第一支路以接收超宽带脉冲信号，所述第二输入接口耦接至第二支路以接收第二脉冲信号，在第二脉冲窗口内，功率放大器使能，以将超宽带脉冲信号进行放大且提供放大后的超宽带脉冲信号；以及
天线，耦接至功率放大器以接收放大后的超宽带脉冲信号，并将放大后的超宽带脉冲信号进行发射。
2.如权利要求1所述的超宽带定位标签，所述第一脉冲产生电路和第二脉冲产生电路，均包含：
第二延迟电路，接收脉冲串数据信号，并将脉冲串数据信号延迟第二预设时间以产生延迟后的脉冲串数据信号；以及
异或门电路，耦接至第二延迟电路以接收延迟后的脉冲串数据信号，还接收脉冲串数据信号，对脉冲串数据信号和延迟后的脉冲串数据信号进行“异或”逻辑运算，从而产生第一脉冲产生电路中的第一脉冲信号或第二脉冲产生电路中的第二脉冲信号。
3.如权利要求1所述的超宽带定位标签，所述第一支路还包括触发电路，耦接至第一脉冲产生电路和射频振荡器之间，在将第一脉冲信号传输至射频振荡器之前，对第一脉冲信号进行放大。
4.如权利要求1所述的超宽带定位标签，还包括第一延迟电路，其中，第一延迟电路将脉冲串数据信号延迟第一预设时间后传输至第一脉冲产生电路。
5.如权利要求1所述的超宽带定位标签，还包括：信号输出单元，产生时钟信号和数据信号；以及与门电路，耦接至信号输出单元以接收时钟信号和数据信号，对时钟信号和数据信号进行逻辑与运算以产生脉冲串数据信号。
6.如权利要求1所述的超宽带定位标签，还包括：
内置电源，具有低电压；以及
电源转换模块，耦接至内置电源，且在脉冲串数据信号为有效状态时将内置电源的低电压转换成高电压以供所述第一支路和第二支路使用。
7.如权利要求6所述的超宽带定位标签，所述电源转换模块在没有接收到所述脉冲串数据信号时，切断对第一支路和第二支路的供电。
8.一种定位信号发射方法，包括：
接收脉冲串数据信号，并根据脉冲串数据信号产生第一脉冲信号和第二脉冲信号，其中，第一脉冲信号具有第一脉冲窗口，第二脉冲信号具有第二脉冲窗口，且其中，第二脉冲窗口覆盖第一脉冲窗口；
基于所述第一脉冲信号产生以所述由第一脉冲信号来控制包络的超宽带脉冲信号；
在第二脉冲窗口内将超宽带脉冲信号进行放大且提供放大后的超宽带脉冲信号；以及
将放大后的超宽带脉冲信号进行发射。
9.如权利要求8所述的定位信号发射方法，还包括：
将接收到的脉冲串数据信号延迟第三预设时间以产生延迟后的脉冲串数据信号，且对脉冲串数据信号和延迟后的脉冲串数据信号进行“异或”逻辑运算，从而产生第一脉冲信号；以及
将接收到的脉冲串数据信号延迟第四预设时间以产生延迟后的脉冲串数据信号，且对脉冲串数据信号和延迟后的脉冲串数据信号进行“异或”逻辑运算，从而产生第二脉冲信号，其中，第三预设时间小于第四预设时间。
10.如权利要求8所述的定位信号发射方法，还包括，在产生由所述第一脉冲信号来控制包络的超宽带脉冲信号之前，对第一脉冲信号进行放大。
11.如权利要求8所述的定位信号发射方法，还包括，将脉冲串数据信号延迟第一预设时间，基于延迟后的脉冲串数据信号产生第一脉冲信号。
12.如权利要求8所述的定位信号发射方法，还包括：产生时钟信号和数据信号，对时钟信号和数据信号进行逻辑与运算以产生脉冲串数据信号。
13.如权利要求8所述的定位信号发射方法，还包括：
利用电源转换模块，在脉冲串数据信号为有效状态时将内置电源的低电压转换成高电压。
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Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060062278A1 (en) * 2004-09-06 2006-03-23 Satoru Ishii Ultrawideband radio transmitter, ultrawideband radio receiver, and ultrawideband radio transmission/reception system
US20080246650A1 (en) * 2005-01-28 2008-10-09 Tasuku Teshirogi Short Range Radar and Method of Controlling the Same
US20090072876A1 (en) * 2007-09-14 2009-03-19 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Ultra-wide band pulse signal generator
CN101425810A (zh) * 2008-12-05 2009-05-06 清华大学深圳研究生院 一种脉冲超宽带接收机
CN101442300A (zh) * 2008-12-26 2009-05-27 桂林电子科技大学 一种数字式脉宽可调超宽带脉冲产生装置
CN201323559Y (zh) * 2008-12-26 2009-10-07 桂林电子科技大学 一种数字式脉宽可调超宽带脉冲产生装置
CN101598791A (zh) * 2009-06-12 2009-12-09 浙江大学 一种超宽带窄脉冲测速方法及装置
CN101968541A (zh) * 2010-09-17 2011-02-09 国营红林机械厂 脉冲超宽带测距系统
CN102098064A (zh) * 2010-12-31 2011-06-15 上海集成电路研发中心有限公司 超宽带发射机系统
CN103929216A (zh) * 2014-04-30 2014-07-16 郑州联睿电子科技有限公司 基于无载波脉冲超宽带有源定位标签的通信装置
CN109462888A (zh) * 2018-12-29 2019-03-12 福建师范大学 一种可消除宽窄带干扰的超宽带定位系统
CN109613480A (zh) * 2018-12-29 2019-04-12 福建师范大学 一种可消除多径无噪声信道下符号间干扰的超宽带定位系统
CN109655817A (zh) * 2019-01-30 2019-04-19 清华大学 基于脉冲飞行时间测距的中继攻击防御方法及系统
CN109787647A (zh) * 2019-01-05 2019-05-21 四川中电昆辰科技有限公司 一种多通道接收机、uwb定位系统及定位方法
CN110045372A (zh) * 2019-03-11 2019-07-23 西安电子科技大学 超宽带脉冲信号发射装置及超宽带脉冲雷达系统

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060062278A1 (en) * 2004-09-06 2006-03-23 Satoru Ishii Ultrawideband radio transmitter, ultrawideband radio receiver, and ultrawideband radio transmission/reception system
US20080246650A1 (en) * 2005-01-28 2008-10-09 Tasuku Teshirogi Short Range Radar and Method of Controlling the Same
US20090072876A1 (en) * 2007-09-14 2009-03-19 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Ultra-wide band pulse signal generator
CN101425810A (zh) * 2008-12-05 2009-05-06 清华大学深圳研究生院 一种脉冲超宽带接收机
CN101442300A (zh) * 2008-12-26 2009-05-27 桂林电子科技大学 一种数字式脉宽可调超宽带脉冲产生装置
CN201323559Y (zh) * 2008-12-26 2009-10-07 桂林电子科技大学 一种数字式脉宽可调超宽带脉冲产生装置
CN101598791A (zh) * 2009-06-12 2009-12-09 浙江大学 一种超宽带窄脉冲测速方法及装置
CN101968541A (zh) * 2010-09-17 2011-02-09 国营红林机械厂 脉冲超宽带测距系统
CN102098064A (zh) * 2010-12-31 2011-06-15 上海集成电路研发中心有限公司 超宽带发射机系统
CN103929216A (zh) * 2014-04-30 2014-07-16 郑州联睿电子科技有限公司 基于无载波脉冲超宽带有源定位标签的通信装置
CN109462888A (zh) * 2018-12-29 2019-03-12 福建师范大学 一种可消除宽窄带干扰的超宽带定位系统
CN109613480A (zh) * 2018-12-29 2019-04-12 福建师范大学 一种可消除多径无噪声信道下符号间干扰的超宽带定位系统
CN109787647A (zh) * 2019-01-05 2019-05-21 四川中电昆辰科技有限公司 一种多通道接收机、uwb定位系统及定位方法
CN109655817A (zh) * 2019-01-30 2019-04-19 清华大学 基于脉冲飞行时间测距的中继攻击防御方法及系统
CN110045372A (zh) * 2019-03-11 2019-07-23 西安电子科技大学 超宽带脉冲信号发射装置及超宽带脉冲雷达系统

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