[发明专利]具有二次扩频精确测距功能的矿井WIFI系统及实现方法

摘要

WIFI技术适用于矿井宽带无线传输及通信，但其测距能力薄弱导致定位不准确，为此，本发明提供了一种具有二次扩频精确测距功能的矿井WIFI系统。在移动站上采用m序列对测距的WIFI信号进行二次扩频，基站设计双数字匹配滤波器扩频码捕获算法对此测距信号进行捕获：高速数字匹配滤波器对二次扩频信号的m序列进行捕获，获得精测时间，精测时间决定了测距精度为0.49m；低速的数字滤波器对WIFI信号的Barker序列进行捕获，得到粗测时间，粗测时间决定了测距范围为300m。系统特别为测距设计了两个独立于现有WIFI系统的MAC控制帧，测距不影响系统的正常WIFI通信。本发明为在矿井WIFI系统上开发人员精确定位系统提供了可靠的技术支持。

主权项

1.一种具有二次扩频精确测距功能的矿井WIFI系统，其特征在于：所述的矿井WIFI系统包括具有扩频测距功能的WIFI基站和具有二次扩频功能的WIFI移动站；所述的WIFI基站包括基站WIFI模块、多载波扩频解调器、FPGA处理器、基站射频收发器、基站信号通道选择开关、基站双工器；所述的基站射频收发器与基站双工器双向连接，所述基站WIFI模块的输出端口与基站射频收发器的发射信号输入端口连接，用于将生成的测距询问帧及其它的WIFI帧通过基站射频收发器经基站双工器发送给WIFI移动站；所述基站信号通道选择开关的一端与基站射频收发器的接收信号输出端口连接，另一端有两个连接口，其中一个连接口与基站WIFI模块的输入端口连接，形成通常的WIFI信号接收通道，另一个连接口与多载波扩频解调器的信号输入端口连接，经多载波扩频解调器的信号输出端口连接到基站WIFI模块的输入端口上，形成测距信号接收通道；基站WIFI模块与FPGA处理器双向连接；所述的多载波扩频解调器用于对基站收到的二次扩频WIFI信号进行载波解调，它的一个输出口与FPGA处理器的输入端口连接，用以将载波解调后形成的数字基带信号送入FPGA处理器进行二次扩频信号的同步捕获；FPGA处理器的一个输出端口与多载波扩频解调器的一个输入端口连接，将FPGA处理器生成的本地解扩码送入多载波扩频解调器，用以对二次扩频信号进行解扩，测距信号经解调解扩后送入基站WIFI模块；FPGA处理器对二次扩频信号成功捕获的同时，利用获得的同步时间进行精确测距；所述的FPGA处理器控制端口分别与基站WIFI模块、多载波扩频解调器和基站信号通道选择开关的控制端口相连，控制所连接的各模块协调工作；所述的WIFI移动站包括移动站WIFI模块、多载波扩频调制器、微控制器、移动站射频收发器、移动站双工器和移动站信号通道选择开关，所述移动站射频收发器与移动站双工器双向连接，所述移动站射频收发器的接收信号输出端口与移动站WIFI模块的输入端口连接，用于将接收到的测距询问帧及其它的WIFI帧发送给移动站WIFI模块；所述移动站信号通道选择开关一端与移动站WIFI模块的输出端口连接，另一端有两个连接口，其中一个连接口与移动站射频收发器的发射信号输入端口连接，形成通常的WIFI信号发送通道，另一个连接口与多载波扩频调制器的信号输入端口连接，经多载波扩频调制器的信号输出端口连接到移动站射频收发器的发射信号输入端口上，形成测距信号发送通道；移动站WIFI模块根据测距询问帧生成测距响应帧，并进行第一次扩频，多载波扩频调制器对移动站WIFI模块送入的测距响应帧进行第二次扩频，经过二次扩频后的测距响应帧通过移动站射频收发器经移动站双工器发送给WIFI基站；所述的微控制器控制端口分别与移动站WIFI模块和移动站信号通道选择开关的控制端口相连，控制所连接模块协调工作。