[发明专利]一种相位定位信标方法及系统

摘要

本发明公开了一种相位定位信标方法及系统，所述的系统包括信标和接收器；信标包括向外发送无线电波信号的电台，控制电台工作的控制器，为控制器和电台供电的电源管理模块，此外控制器还可以控制电源管理模块是否为电台上电；接收器包括三根以上的天线，用于发出定频信号S的信号源，用于对天线接收到的无线电波信号和定频信号S进行混频处理的混频器，用于对经混频处理后的信号进行滤波处理的低通滤波器，以及用于测量时间差的测量芯片。本发明所公开的相位定位信标系统，只需要使用电台，不需要GPS模块，并且电台也是仅在使用时打开一小段时间（小于0.1S），发送一小段无线电波信号，功耗小；只需要电台，不需要GPS模块，因此仅需要一根天线，可以缩小体积。

主权项

一种相位定位信标方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）信标定时向外发送无线电波信号；（2）在接收器天线接收到来自信标的同一束无线电波信号时，天线A,B,C,D接收到无线电波信号的频率相同但时间不同，即接收到无线电波信号的频率相同但相位不同；（3）测量各天线接收到无线电波信号的时间差：（31）将天线A接收到的信号A1与信号源发出的信号S相混频后得到信号A2,将信号A2送入低通滤波器进行滤波处理后得到信号A3，由混频原理可知信号A3的频率为信号A1与S的频率之差；（32）将天线B接收到的信号B1与信号源发出的信号S相混频后得到信号B2,将信号B2送入低通滤波器进行滤波处理后得到信号B3，由混频原理可知信号B3的频率为信号B1与S的频率之差；（33）将天线C接收到的信号C1与信号源发出的信号S相混频后得到信号C2,将信号C2送入低通滤波器进行滤波处理后得到信号C3，由混频原理可知信号C3的频率为信号C1与S的频率之差；（34）将天线D接收到的信号D1与信号源发出的信号S相混频后得到信号D2,将信号D2送入低通滤波器进行滤波处理后得到信号D3，由混频原理可知信号D3的频率为信号D1与S的频率之差；（35）由于信号A1,B1间的相位差与经过处理后的信号A3,B3间的相位差不变，但频率降低，相当于放大了时间差，即可通过测量芯片测得天线A,B接收到无线电波信号的时间差；（36）由于信号A1,C1间的相位差与经过处理后的信号A3,C3间的相位差不变，但频率降低，相当于放大了时间差，即可通过测量芯片测得天线A,C接收到无线电波信号的时间差；（37）由于信号C1,D1间的相位差与经过处理后的信号C3,D3间的相位差不变，但频率降低，相当于放大了时间差，即可通过测量芯片测得天线C,D接收到无线电波信号的时间差；（4）根据各天线接收到无线电波信号的时间差Δt，通过Δs=v*Δt，解算信标到各天线间的距离差Δs，其中v为光速；（5）定位信标位置：（511）因为信标到俩固定点天线A,B的距离差ΔS_ab固定，则信标位于一条以A,B为焦点，O1为中心的双曲线上；（512）将双曲线简化为两条交于O1的渐近线，即以O1为端点射向A侧的两条射线和射向B侧的两条射线；（513）根据距离差ΔS_ab的正负得出信标距天线A远还是距天线B远，确定信标在以O1为端点射向A侧的两条射线上还是在射向B侧的两条射线上；（521）因为信标到俩固定点天线A,C的距离差ΔS_ac固定，则信标位于一条以A,C为焦点O3为中心的双曲线上；（522）将双曲线简化为两条交于O3的渐近线，即以O3为端点射向A侧的两条射线和射向C侧的两条射线；（523）根据距离差ΔS_ac的正负得出信标距天线A远还是距天线C远，确定信标在以O3为端点射向A侧的两条射线上还是在射向C侧的两条射线上；（531）因为信标到俩固定点天线C,D的距离差ΔS_cd固定，则信标位于一条以C,D为焦点O2为中心的双曲线上；（532）将双曲线简化为两条交于O2的渐近线，即以O2为端点射向C侧的两条射线和射向D侧的两条射线；（533）根据距离差ΔS_cd的正负得出信标距天线C远还是距天线D远，确定信标在以O2为端点射向C侧的两条射线上还是在射向D侧的两条射线上；（54）各确定好之射线的交点即为信标所在位置。