[发明专利]无线定位的多天线结构及设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线定位技术领域，具体地，涉及一种无线定位的多天线结构及设计方法。

背景技术

无线定位技术是一种通过直接或间接测定无线电信号在已知位置与未知位置之间的传播参数，进一步确定未知位置的测量技术，例如WiFi（Wireless Fidelity，无线保真）无线定位技术，Zigbee（紫蜂协议）无线定位技术，有源RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）无线定位技术和UWB（Ultra Wide Band，超宽带）无线定位技术等。其中UWB无线定位技术使用3.1～10.6GHz之间的频段，由于工作频率高和波长小，具有信息容量大，定位精度高，抗多径干扰能力强，保密性好等优点，广泛应用于机场、地铁及其它大型集会场所的人员或物品定位管理。

无线定位技术采用多天线进行定位，在定位区域设置有3～4个参考接点，每个参考节点拥有独立的天线、传输线和放大器，构成一个独立的信号传输路径，这些路径并行通往定位处理中心。在无线定位过程中，各个参考节点上的天线接收同一待定位标签发送的无线电信号，并生成相应的电信号向定位处理中心传送。由于待定位标签到各个天线的距离和天线至定位处理中心的传输线长度不同，最后各个天线产生的电信号到达定位处理中心的时间也不同，通过测量电信号到达时间差并执行TODA算法（Time Difference of Arrive, 时间达到差算法）即可计算出待定位标签的空间位置，从而实现对待定位标签的无线定位。但是在无线定位的多天线结构中，由于多个参考点拥有独立的传输线和放大器，现有定位系统的成本一直居高不下，同时并行传输方式还会导致传输线走线复杂，尤其是在诸如室内等小空间应用时，这些局限更为明显。

针对上述目前无线定位的多天线结构系统成本居高不下和传输线走线复杂的问题，需要提供一种新的无线定位的多天线结构及设计方法，节省无线定位系统的成本，并简化传输线的走线布局。

发明内容

针对前述无线定位的多天线结构系统成本居高不下和传输线走线复杂的问题，本发明提供了一种无线定位的多天线结构及设计方法，采用串行传输结构，节省了传输线和放大器，并简化了传输线的走线布局。

本发明采用的技术方案，一方面提供了一种无线定位的多天线结构，其特征在于，包括：传输线和逐次串行连接在传输线上的至少两个天线；任意两个天线之间的传输线长度大于最小传输线长度。所述无线定位的多天线结构采用串行传输结构，相比较于并行传输结构，节省了传输线的长度，降低了系统成本，同时也简化了传输线的走线布局。

具体的，所述传输线连接有放大器，所述放大器的工作频段与天线的工作频段匹配。所述放大器用于放大从天线传送来的电信号，以便定位处理中心识别处理。

具体的，所述天线通过连接部件与传输线连接。所述连接部件包括三通接头、功分器和定向耦合器中的任一一种。所述连接部件用于将天线接收到的电信号传送到输出线中，并叠加传输线中已有的电信号，使叠加后的电信号向定位处理中心方向传送。

具体的，所述传输线为同轴电缆，所述最小传输线长度为                                                ，与信号最大拖尾时间和待定位区间的最大移动距离满足关系：

式中，为同轴电缆的等效介电常数，为光速；

或者，所述传输线为微带线，所述最小传输线长度为，与信号最大拖尾时间和待定位区间的最大移动距离满足关系：

式中，为微带线的等效介电常数，为光速。

本发明采用的技术方案，另一方面提供了一种无线定位的多天线结构设计方法，其特征在于，包括：确定信号最大拖尾时间和待定位区间的最大移动距离；根据所述信号最大拖尾时间和待定位区间的最大移动距离确定最小传输线长度；在待定位区间布置至少两个天线，将所述天线逐次串行连接在传输线上，任意两个天线之间的传输线长度大于所述最小传输线长度。

具体的，所述传输线为同轴电缆，所述最小传输线长度的计算公式如下：

    

    式中，为同轴电缆的等效介电常数，为光速；

    或者，所述传输线为微带线，所述最小传输线长度的计算公式如下：

    

    式中，为微带线的等效介电常数，为光速。