[发明专利]一种基于转发信标的游标式定位系统与方法

权利要求书

1.一种基于转发信标的游标式定位方法，其特征在于,包括如下步骤：

步骤1.询问机移动过程中周期性发射调度信号，对周围可能存在的转发信标进行触发，所述调度信号包括多个转发信标的触发信号，符合触发条件时，相应的转发信标被触发；进入步骤2，否则持续进行步骤1；

步骤2.询问机向被触发的转发信标发射测距信号，具体过程为：

步骤2.1.询问机内部的时钟发生单元产生两个频率不同的矩形波时钟信号主时钟和游标时钟；在主时钟与游标时钟边沿重合的瞬间开始对b(t)进行计数；f₁大于f₂，f₁为主时钟频率f₁，f₂为游标时钟的频率；

步骤2.2.将主时钟a(t)进行扩频处理，扩频后的扩频信号为c(t)；

步骤2.3.将扩频信号c(t)通过调频调制后，以调制后的调制信号作为测距信号d(t)进行发射；

步骤3.被触发的转发信标接收到询问机发射的测距信号d(t)，滤除干扰信号后测距信号d(t)作为测距信号转发；

步骤4.询问机接收到转发的测距信号并进行测距信息计算，具体过程为：

步骤4.1.将接收到的测距信号进行解调，得到解调信号c′(t)；

步骤4.2.对解调信号c′(t)进行解扩，解扩后得到解扩信号a′(t)；

步骤4.3. 将解扩信号a′(t)与游标信号b(t)进行边沿比较，在二者边沿重合瞬间停止游标信号b(t)计数，计数结果为k；

步骤4.4.计算调制信号d(t)飞行时间t=k(1/f₂-1/f₁)，f₁和f₂分别为主时钟和游标时钟频率；

步骤4.5.计算询问机到该转发信标的距离l=t*ν/2，其中，ν为电磁信号在传输介质中的传输速度；

步骤5.同一时间获取到三个以上位置不共线的转发信标的距离时，利用三个距离询问机最近且不共线转发信标的坐标和距离，计算得出询问机位置。

2.如权利要求1所述的基于转发信标的游标式定位方法，其特征在于，所述步骤1的触发过程具体为：询问机广播问询信号，在问询信号覆盖范围内的转发信标接收到问询信号后发射包括信标自身编码信息的应答信号给询问机，询问机通过接收到的应答信号获取问询信号覆盖范围内的全部转发信标信息，在问询信号覆盖范围内的转发信标被触发。

3.如权利要求1所述的基于转发信标的游标式定位方法，其特征在于，所述步骤2.3中将扩频信号c(t)通过调频调制到射频段作为调制信号d(t)；

所述步骤3中接收到询问机发射的调制信号d(t)后，进行如下处理：滤除测距信号d(t)的干扰信号，将转到中频后再通过混频器将信号调制到射频段转发，步骤2.3和步骤3中的射频段信号频率不同。

4.如权利要求1所述的基于转发信标的游标式定位方法，其特征在于，所述调度信号为时分多址调度信号。

5.一种基于转发信标的游标式定位系统，其特征在于,包括至少3个位置不共线的转发信标、可与各个转发信标通信的至少1个询问机、可与询问机通信的上位机；

所述转发信标包括信标接收单元、差频单元、信标发射单元和转发信标控制单元，所述差频单元用于将信标接收单元接收的信号处理后通过信标发射单元发射；所述转发信标控制单元用于检测接收到的调度信号并进行判断是否触发；

所述询问机包括时钟发生单元、扩频单元、询问机发射单元、询问机接收单元、解扩单元、计时单元、询问机控制单元；

所述时钟发生单元用于产生主时钟、游标时钟和扩频时钟；

扩频单元用于对主时钟信号进行扩频处理以便发射；

解扩单元用于对询问机接收单元接收到的信号进行解扩；

计时单元用于对主时钟和游标时钟、以及游标时钟和解扩后的信号进行边沿重合检测，并记录重合时刻；

询问机控制单元用于发射调度信号；

所述上位机用于根据询问机发送的信息计算出询问机位置。