[发明专利]一种无线电通讯、测距及区域定位系统

说明书

本发明涉及一种无线电通信、测距及区域定位系统，属无线电通信技术领域。

现在所用的无线电通讯设备，如对讲机、手机、车载电话等，都不具备测距或定位功能，目前广泛使用的定位系统是GPS，它采用若干颗定位卫星发射定位信号，用户设备接收卫星发射的无线电波，并根据传输时间确定距离，然后再计算出位置。由于GPS系统必须采用24颗卫星和高精度时钟，研制费用昂贵，只有美国拥有此系统，一般用户的测量精度为100米左右。

本发明的目的是提供一种无线电通信、测距及区域定位系统，它能够在通话过程中实现测距，在固定基站的配合下，实现区域定位。通信与定位联合系统的含义包括以下三个层面：功能扩展，既能通信又能定位，满足多功能用户的需求；现有频率资源、现有软硬件环境的有效利用。例如，广播、电视、移动通信的硬件和软件，经过开发，也可用于定位需要；功能渗透，当已知用户位置时，可以实现功率控制，或利用智能天线提高通信质量。

本发明中，为进行测距和定位，设定一个或少数几个低频正弦信号作为定位信号。定位信号与原有通信信号一起构成复合的基带信号。该基带信号对高频载波进行调制，然后发射。移动用户的接收机收到该复合信号并完成解调。解调后定位信号的相位变化与电波传播的距离成正比，由此可通过定位信号相位变化的测量完成测距和定位。本方法对系统采用的调制、解调的方式没有限制，可以是调幅、调频或各种编码体制。本方法对通信类别也无限制，可以是模拟信号通信或数字信号通信。

通讯和测距系统包括两个以上用户机，每个用户机包括载频信号发生器、话音系统、调制器、环行器、天线、接收机和连接接收机的受话器，环行器接收调制器和天线的信号并分别发向天线和接收机。接收机和调制器之间接有一双掷开关和与双掷开关相接的定位信号发生器和鉴相器，双掷开关的一种状态是接收机与调制器直接相连；另一状态是接收机的信号加给鉴相器，此外，定位信号发生器的信号也加给鉴相器并同时加给调制器。

为了在扩大测量距离的同时使测量精度不受影响，每个用户机的定位信号由两个频率相近的正弦信号组成，调制器由两个调制器和接收这两个调制器输出信号的功率合成电路组成，两调制器都接收载频信号发生器的信号，其中一个还接收话音信号。载频信号和定位信号均由一频率合成器产生。

对于两用户间通讯，用户机的接收机部分可包括一个高频放大器，它接收从天线经环行器的信号，高频放大器的输出信号和本机振荡器的信号一起加给混频器，其输出的信号为载频信号和本振信号的差频分量，并经一中频放大器放大后加到一个解调器。解调器将调制前的基带信号还原出来，并分别加到三个带通滤波器。其中一个滤波器将话音信号滤出，放大后送到扬声器或耳机。第二个带通滤波器的低频输出信号和另一低频本机振荡器加到另外一个下变频器，该下变频器的输出经另外两个带通滤波器、一个下变频器和中心频率为两正弦定位信号频率之差的带通滤波器后，输出一个频率和两正弦定位信号频率之差相等的信号，用于距离粗测。第三个滤波器滤出两频率相近的正弦定位信号中的一个，用于距离精测。

对于多用户的同时通信和定位，用户机的接收机可包括一个宽带低噪声高频放大器，它接收从天线经环行器的信号，高频放大器的输出信号和一由数字处理机控制的线性扫频发生器的信号进入下变频器，其输出经中频放大和解调后，与两个频率相近的正弦定位信号一起进入A/D变换器，变成数字信号后进入数字处理机进行处理。

本发明的无线电区域定位系统，它包括四个以上固定位置的无线电台站和用户机。区域定位系统有两种不同的组成方法：

用户自己定位：系统的四个固定台站中有一个为主台站，其它为附台站。主台站有一个定位信号发生器，其输出信号随主台站的载频信号一起发射给个附台站和用户。各附台站都有一可解算出主站定位信号频率的接收机，接收机解算出定位信号频率并消除因主站和本附台站之间固定距离造成的恒定相位差后，随各附台站的载频发射出去，从而用户机可收到各台站的定位信号，测出用户到各台站的距离差，并进一步解算出自己的位置。

由至少四个固定台站或基站确定用户的位置：采用“双用户测距”原理，测出各基站到用户的距离，不过只要各基站测出它们到用户的距离就行，因此可去掉用户机测量相位的相应部分。

本发明具有适应范围广、精度高、成本低、容易实现的优点，可用于军用和民用通信、测距和定位中。

下面结合附图对本发明做进一步详述。