專利名稱：一種對移動終端進行精確定位的裝置及算法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無線網(wǎng)絡移動臺的定位技術，特別是一種對移動終端進行精確定位的裝置及算法。
背景技術：
無線網(wǎng)絡移動臺的定位技術作為無線電探測的一個重要課題吸引了大量的科研工作者進行研究，同時也提出了很多定位方法。目前已經(jīng)在使用且技術比較成熟的定位系統(tǒng)主要包括GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)、蜂窩移動通信移動臺定位系統(tǒng)以及無線傳感器網(wǎng)絡的移動終端定位系統(tǒng)等。若將以上所述的定位技術應用于隧道、礦井及某些樓道中時，由于此類環(huán)境結構比較狹長，尤其在一些轉彎處，GPS定位技術與蜂窩移動通信移動臺定位技術幾乎無法使用，而基于無線傳感器網(wǎng)絡的移動終端定位技術也會受到很大限制，定位精度也會大大降低，除非大量增加定位基站，這樣勢必會提高定位成本，同時也加大了系統(tǒng)的維護難度?；谝陨峡紤]，該專利提出并研制了一種利用漏泄電纜對移動終端進行精確定位的算法與裝置，該定位系統(tǒng)可以在隧道、礦井或樓道中對移動終端進行精確定位，且定位成本低、維護難度小。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術存在的上述問題，本發(fā)明要設計一種可以在隧道、礦井及樓道中對移動終端進行精確定位，且定位成本低、維護難度小的對移動終端進行精確定位的裝置及算法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下一種對移動終端進行精確定位的裝置，包括定位端接單元A、定位端接單元B和移動定位終端接收單元M，所述的定位端接單元A固定安裝在隧道的一端，定位端接單元B固定安裝在隧道的另一端，移動定位終端接收單元M安裝在移動終端上，所述的定位端接單元A通過漏泄電纜與定位端接單元B連接，移動定位終端接收單元M通過無線載波信號同時與定位端接單元A和定位端接單元B連接，定位端接單元A和定位端接單元B通過漏泄電纜連接；所述的定位端接單元A包括中央處理器A、調(diào)制解調(diào)單元A、射頻前端單元A、N型接口 A、天線單元A、狀態(tài)指示燈單元A ；所述調(diào)制解調(diào)單元A與中央處理器A連接，用于對編碼數(shù)據(jù)進行調(diào)制及對解調(diào)后的數(shù)據(jù)解碼，所述射頻前端單元A與調(diào)制解調(diào)單元A連接，用于將調(diào)制信號進行功率放大，然后送至N型接口 A進行電磁波發(fā)射，同時將N型接口 A接收到的信號進行低噪聲放大，送入調(diào)制解調(diào)單元A進行解調(diào)，所述N型接口 A用于與漏泄電纜連接，所述狀態(tài)指示燈單元A與中央處理器A連接，用于顯示當前的工作狀態(tài)，包括是否正常上電，工作是否正常；所述的射頻前端單元A包括低噪聲放大單元A和功率放大單元A ； 所述的中央處理器A還與啟動按鍵連接；所述的定位端接單元B的結構與定位端接單元A相同；
所述的移動定位終端接收單元M，包括中央處理器M、調(diào)制解調(diào)單元M、射頻前端單元M、N型接口 M、天線單元M、校準按鍵、串口單元、功率檢測單元和狀態(tài)指示燈單元M ；所述調(diào)制解調(diào)單元M與中央處理器M連接，用于對編碼數(shù)據(jù)進行調(diào)制及對解調(diào)后的數(shù)據(jù)解碼，所述射頻前端單元M與調(diào)制解調(diào)單元M連接，用于將調(diào)制信號進行功率放大，然后送至N型接口 M進行電磁波發(fā)射，同時將N型接口 M接收到的信號進行低噪聲放大，送入調(diào)制解調(diào)單元 M進行解調(diào)，所述N型接口 M用于與天線連接，所述狀態(tài)指示燈單元M與中央處理器M連接， 用于顯示當前的工作狀態(tài)，包括是否正常上電，工作是否正常，所述串口單元與中央處理器 M相連接，所述校準按鍵與中央處理器M連接，用于根據(jù)不同的應用環(huán)境和漏泄電纜型號， 對系統(tǒng)參數(shù)進行校準；所述的功率檢測單元一端與中央處理器M連接，另一端與低噪聲放大單元M連接；所述的射頻前端單元M包括低噪聲放大單元M和功率放大單元M。本發(fā)明所述的移動定位終端接收單元M還包括IXD顯示單元(3 ，所述IXD顯示單元(3 與中央處理器M連接，用于顯示當前位置數(shù)據(jù)。本發(fā)明所述的移動定位終端接收單元M中的N型接口 M用SMA型接口代替。一種對移動終端進行精確定位的算法，包括以下步驟A、定位端接單元A和定位端接單元B分別以分頻或分時的方式，連續(xù)發(fā)射經(jīng)過調(diào)制且具有一定編碼的載波信號，載波頻率的選擇要考慮應用系統(tǒng)的功能和所處的環(huán)境；B、移動定位終端接收單元M分別接收定位端接單元A和定位端接單元B的無線載波信號，經(jīng)低噪聲放大器將信號放大；C、同時移動定位終端接收單元M經(jīng)功率放大器發(fā)送信號至定位端接單元A和定位端接單元B，進行通信鏈路的協(xié)調(diào)；D、在移動定位終端接收單元M中，對經(jīng)過低噪聲放大器放大的兩路無線載波信號，分別進行解調(diào)與解碼，同時利用移動定位終端接收單元M中的功率檢測單元檢測兩路無線載波信號的接收功率電平值RSSI，將解碼數(shù)據(jù)與功率電平值RSSI數(shù)據(jù)送中央處理器M 進行處理；E、對解碼數(shù)據(jù)與功率電平值RSSI進行合并處理后，得出定位端接單元A和定位端接單元B與移動定位終端接收單元M之間的無線電波鏈路損耗值Rl和&，該值為漏泄電纜的傳輸損耗值和耦合損耗值之和；F、根據(jù)不同的應用環(huán)境和漏泄電纜型號，結合預先得出的位置數(shù)據(jù)與接收功率值，對隊和&進行修正與校準，校準系數(shù)分別為K1和K2，系統(tǒng)校準因子為Ktl，系統(tǒng)校準因子 K0的值一般可取移動定位終端接收單元在漏泄電纜某端得到的RSSI值，通過校準建立系統(tǒng)的基準參數(shù)，將以上參數(shù)代入以下公式中
ΓΛ L K1R1 - K2R2^> = -x(l- V )
2 K0得出移動定位終端接收單元M的相對于漏泄電纜一端或另一端的相對位置D，其中L為定位端接單元A和定位端接單元B的距離，即當前漏泄電纜的長度。本發(fā)明所述的步驟C省略。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明利用漏泄電纜在所覆蓋范圍內(nèi)的任意點的電波鏈路損耗值不同，該損耗值等于傳輸損耗值與耦合損耗值之和，通過在漏泄電纜兩端分別設置一個電波發(fā)射器，然
5后借助移動終端的功率檢測單元，分別接收漏泄電纜兩端的發(fā)射信號，檢測計算兩路信號各自的功率電平值RSSI，對2路電波進行對比計算，從而得出移動終端相對于漏泄電纜的位置，再與漏泄電纜在空間中的絕對位置相加，從而確定出移動終端在空間中的絕對位置。 本發(fā)明的定位技術的精度與工作頻率有關系，頻率越高，定位精度越高，可以精確到0. 5-3 米；與現(xiàn)有隧道中的定位技術，例如zigbee定位技術，精度大大提高。2、由于本發(fā)明用于定位的設備，僅采用了漏泄電纜和很少量的定位端接設備，因此相對于其他定位技術大量的定位用基站相比，成本很低。3、由于本發(fā)明用于定位的設備僅有漏泄電纜和少量的定位端接設備，由于數(shù)量少，且漏泄電纜本身可靠性較高，因此系統(tǒng)維護比較容易。


本發(fā)明共有附圖3張，其中圖1為本發(fā)明的實施例實施效果圖；圖2為本發(fā)明的定位端接機A/B的結構示意圖；圖3為本發(fā)明的移動定位終端接收機的結構示意圖。圖中1、定位端接單元A，2、定位端接單元B，3、移動定位終端接收單元M，4、漏泄電纜，11、中央處理器A，12、調(diào)制解調(diào)單元A，13、射頻前端單元A，14、低噪聲放大單元A，15、 功率放大單元A，16、接口 A，17、狀態(tài)指示燈單元A，18、啟動按鍵，21、中央處理器M，22、調(diào)制解調(diào)單元M，23、射頻前端單元M，M、低噪聲放大單元M，25、功率放大單元M，26、接口 M，27、 狀態(tài)指示燈單元A，觀、天線單元M，四、校準按鍵，30、串口單元，31、功率檢測單元，32、LCD 顯示單元。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明進行進一步地描述。如圖1-3所示，一種對移動終端進行精確定位的裝置，包括定位端接單元Al、定位端接單元B2和移動定位終端接收單元M3，所述的定位端接單元Al固定安裝在隧道的一端，定位端接單元B2固定安裝在隧道的另一端， 移動定位終端接收單元M3安裝在移動終端上，所述的定位端接單元Al通過漏泄電纜4與定位端接單元B2連接，移動定位終端接收單元M3通過無線載波信號同時與定位端接單元 Al和定位端接單元B2連接，定位端接單元Al和定位端接單元B2通過漏泄電纜4連接；所述的定位端接單元Al包括中央處理器All、調(diào)制解調(diào)單元A12、射頻前端單元 A13、N型接口 A16、天線單元A、狀態(tài)指示燈單元A17 ；所述調(diào)制解調(diào)單元A12與中央處理器 All連接，用于對編碼數(shù)據(jù)進行調(diào)制及對解調(diào)后的數(shù)據(jù)解碼，所述射頻前端單元A13與調(diào)制解調(diào)單元A12連接，用于將調(diào)制信號進行功率放大，然后送至N型接口 A16進行電磁波發(fā)射，同時將N型接口 A16接收到的信號進行低噪聲放大，送入調(diào)制解調(diào)單元A12進行解調(diào)，所述N型接口 A16用于與漏泄電纜4連接，所述狀態(tài)指示燈單元A17與中央處理器All 連接，用于顯示當前的工作狀態(tài)，包括是否正常上電，工作是否正常；所述的射頻前端單元 A13包括低噪聲放大單元A14和功率放大單元A15 ；所述的中央處理器All還與啟動按鍵18 連接；所述的定位端接單元B2的結構與定位端接單元Al相同；
所述的移動定位終端接收單元M3，包括中央處理器M21、調(diào)制解調(diào)單元M22、射頻前端單元M23、N型接口 M26、天線單元M28、校準按鍵29、串口單元30、功率檢測單元31和狀態(tài)指示燈單元M27 ；所述調(diào)制解調(diào)單元M22與中央處理器M21連接，用于對編碼數(shù)據(jù)進行調(diào)制及對解調(diào)后的數(shù)據(jù)解碼，所述射頻前端單元M23與調(diào)制解調(diào)單元M22連接，用于將調(diào)制信號進行功率放大，然后送至N型接口似6進行電磁波發(fā)射，同時將N型接口似6接收到的信號進行低噪聲放大，送入調(diào)制解調(diào)單元M22進行解調(diào)，所述N型接口 IC6用于與天線連接， 所述狀態(tài)指示燈單元M27與中央處理器M21連接，用于顯示當前的工作狀態(tài)，包括是否正常上電，工作是否正常，所述串口單元30與中央處理器M21相連接，所述校準按鍵四與中央處理器M21連接，用于根據(jù)不同的應用環(huán)境和漏泄電纜4型號，對系統(tǒng)參數(shù)進行校準；所述的功率檢測單元31 —端與中央處理器M21連接，另一端與低噪聲放大單元MM連接；所述的射頻前端單元M23包括低噪聲放大單元MM和功率放大單元M25。本發(fā)明所述的移動定位終端接收單元M3還包括IXD顯示單元32，所述IXD顯示單元32與中央處理器M21連接，用于顯示當前位置數(shù)據(jù)。本發(fā)明所述的移動定位終端接收單元M3中的N型接口 IC6用SMA型接口代替。一種對移動終端進行精確定位的算法，包括以下步驟A、定位端接單元Al和定位端接單元B2分別以分頻或分時的方式，連續(xù)發(fā)射經(jīng)過調(diào)制且具有一定編碼的載波信號，載波頻率的選擇要考慮應用系統(tǒng)的功能和所處的環(huán)境；B、移動定位終端接收單元M3分別接收定位端接單元Al和定位端接單元B2的無線載波信號，經(jīng)低噪聲放大器將信號放大；C、同時移動定位終端接收單元M3經(jīng)功率放大器發(fā)送信號至定位端接單元Al和定位端接單元B2，進行通信鏈路的協(xié)調(diào)；D、在移動定位終端接收單元M3中，對經(jīng)過低噪聲放大器放大的兩路無線載波信號，分別進行解調(diào)與解碼，同時利用移動定位終端接收單元M3中的功率檢測單元31檢測兩路無線載波信號的接收功率電平值RSSI，將解碼數(shù)據(jù)與功率電平值RSSI數(shù)據(jù)送中央處理器M21進行處理；E、對解碼數(shù)據(jù)與功率電平值RSSI進行合并處理后，得出定位端接單元Al和定位端接單元B2與移動定位終端接收單元M3之間的無線電波鏈路損耗值Rl和&，該值為漏泄電纜4的傳輸損耗值和耦合損耗值之和；F、根據(jù)不同的應用環(huán)境和漏泄電纜4型號，結合預先得出的位置數(shù)據(jù)與接收功率值，對隊和&進行修正與校準，校準系數(shù)分別為K1和K2，系統(tǒng)校準因子為Ktl，系統(tǒng)校準因子 K0的值一般可取移動定位終端接收單元在漏泄電纜某端得到的RSSI值，通過校準建立系統(tǒng)的基準參數(shù)，將以上參數(shù)代入以下公式中得出移動定位終端接收單元Μ3的相對于漏泄電纜4 一端或另一端的相對位置D， 其中L為定位端接單元Al和定位端接單元Β2的距離，即當前漏泄電纜4的長度。本發(fā)明所述的步驟C省略。
權利要求
1.一種對移動終端進行精確定位的裝置，其特征在于包括定位端接單元A(I)、定位端接單元BQ)和移動定位終端接收單元M(3)，所述的定位端接單元A(I)固定安裝在隧道的一端，定位端接單元BQ)固定安裝在隧道的另一端，移動定位終端接收單元MC3)安裝在移動終端上，所述的定位端接單元A(I)通過漏泄電纜(4)與定位端接單元BQ)連接，移動定位終端接收單元M(3)通過無線載波信號同時與定位端接單元A(I)和定位端接單元B(2) 連接，定位端接單元A(I)和定位端接單元BQ)通過漏泄電纜(4)連接；所述的定位端接單元A(I)包括中央處理器A(Il)、調(diào)制解調(diào)單元A(12)、射頻前端單元 A(13)、N型接口 A(16)、天線單元A、狀態(tài)指示燈單元A(17)；所述調(diào)制解調(diào)單元A(12)與中央處理器A(Il)連接，用于對編碼數(shù)據(jù)進行調(diào)制及對解調(diào)后的數(shù)據(jù)解碼，所述射頻前端單元A(U)與調(diào)制解調(diào)單元A(U)連接，用于將調(diào)制信號進行功率放大，然后送至N型接口 A(16)進行電磁波發(fā)射，同時將N型接口 A(16)接收到的信號進行低噪聲放大，送入調(diào)制解調(diào)單元A(U)進行解調(diào)，所述N型接口 A(16)用于與漏泄電纜(4)連接，所述狀態(tài)指示燈單元A(17)與中央處理器A(Il)連接，用于顯示當前的工作狀態(tài)，包括是否正常上電，工作是否正常；所述的射頻前端單元A (13)包括低噪聲放大單元A (14)和功率放大單元A (15)；所述的中央處理器A(Il)還與啟動按鍵(18)連接；所述的定位端接單元B (2)的結構與定位端接單元A(I)相同；所述的移動定位終端接收單元M(3)，包括中央處理器M(21)、調(diào)制解調(diào)單元M(22)、射頻前端單元M03)、N型接口 M06)、天線單元M08)、校準按鍵( )、串口單元(30)、功率檢測單元(31)和狀態(tài)指示燈單元MQ7)；所述調(diào)制解調(diào)單元M0》與中央處理器MQl)連接， 用于對編碼數(shù)據(jù)進行調(diào)制及對解調(diào)后的數(shù)據(jù)解碼，所述射頻前端單元M(2!3)與調(diào)制解調(diào)單元M0》連接，用于將調(diào)制信號進行功率放大，然后送至N型接口 MQ6)進行電磁波發(fā)射， 同時將N型接口 MQ6)接收到的信號進行低噪聲放大，送入調(diào)制解調(diào)單元M0》進行解調(diào)， 所述N型接口 MQ6)用于與天線連接，所述狀態(tài)指示燈單元MQ7)與中央處理器MQl)連接，用于顯示當前的工作狀態(tài)，包括是否正常上電，工作是否正常，所述串口單元(30)與中央處理器MQl)相連接，所述校準按鍵09)與中央處理器MQl)連接，用于根據(jù)不同的應用環(huán)境和漏泄電纜(4)型號，對系統(tǒng)參數(shù)進行校準；所述的功率檢測單元(31) —端與中央處理器MQl)連接，另一端與低噪聲放大單元MQ4)連接；所述的射頻前端單元M ；3)包括低噪聲放大單元M 4)和功率放大單元M 5)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種對移動終端進行精確定位的裝置，其特征在于所述的移動定位終端接收單元MC3)還包括IXD顯示單元(32)，所述IXD顯示單元(3 與中央處理器MQl)連接，用于顯示當前位置數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種對移動終端進行精確定位的裝置，其特征在于所述的移動定位終端接收單元M(3)中的N型接口 MQ6)用SMA型接口代替。
4.一種對移動終端進行精確定位的算法，其特征在于包括以下步驟A、定位端接單元A(I)和定位端接單元BQ)分別以分頻或分時的方式，連續(xù)發(fā)射經(jīng)過調(diào)制且具有一定編碼的載波信號，載波頻率的選擇要考慮應用系統(tǒng)的功能和所處的環(huán)境；B、移動定位終端接收單元MC3)分別接收定位端接單元A(I)和定位端接單元B(2)的無線載波信號，經(jīng)低噪聲放大器將信號放大；C、同時移動定位終端接收單元MC3)經(jīng)功率放大器發(fā)送信號至定位端接單元A(I)和定位端接單元B (2)，進行通信鏈路的協(xié)調(diào)；D、在移動定位終端接收單元MC3)中，對經(jīng)過低噪聲放大器放大的兩路無線載波信號， 分別進行解調(diào)與解碼，同時利用移動定位終端接收單元M(3)中的功率檢測單元(31)檢測兩路無線載波信號的接收功率電平值RSSI，將解碼數(shù)據(jù)與功率電平值RSSI數(shù)據(jù)送中央處理器MQl)進行處理；E、對解碼數(shù)據(jù)與功率電平值RSSI進行合并處理后，得出定位端接單元A(I)和定位端接單元B(2)與移動定位終端接收單元M (3)之間的無線電波鏈路損耗值隊和1 2，該值為漏泄電纜的傳輸損耗值和耦合損耗值之和；F、根據(jù)不同的應用環(huán)境和漏泄電纜(4)型號，結合預先得出的位置數(shù)據(jù)與接收功率值，對隊和&進行修正與校準，校準系數(shù)分別為K1和K2，系統(tǒng)校準因子為Ktl，系統(tǒng)校準因子 K0的值一般可取移動定位終端接收單元在漏泄電纜某端得到的RSSI值，通過校準建立系統(tǒng)的基準參數(shù)，將以上參數(shù)代入以下公式中
5.根據(jù)權利要求4所述的一種對移動終端進行精確定位的算法，其特征在于所述的步驟C省略。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對移動終端進行精確定位的裝置及算法，所述的裝置包括定位端接單元A、定位端接單元B和移動定位終端接收單元M，所述的定位端接單元A固定安裝在隧道的一端，定位端接單元B固定安裝在隧道的另一端，移動定位終端接收單元M安裝在移動終端上。本發(fā)明利用漏泄電纜在所覆蓋范圍內(nèi)的任意點的電波鏈路損耗值不同，通過在漏泄電纜兩端分別設置一個電波發(fā)射器，然后借助移動終端的功率檢測單元，分別接收漏泄電纜兩端的發(fā)射信號，檢測計算兩路信號各自的功率電平值RSSI，對2路電波進行對比計算，從而得出移動終端相對于漏泄電纜的位置，再與漏泄電纜在空間中的絕對位置相加，從而確定出移動終端在空間中的絕對位置。
文檔編號H04W64/00GK102438203SQ201110269788
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月13日 優(yōu)先權日2011年9月13日
發(fā)明者陳鵬 申請人:大連海事大學