一種相位定位信標(biāo)方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種相位定位信標(biāo)方法及系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括信標(biāo)和接收器；信標(biāo)包括向外發(fā)送無線電波信號的電臺，控制電臺工作的控制器，為控制器和電臺供電的電源管理模塊，此外控制器還可以控制電源管理模塊是否為電臺上電；接收器包括三根以上的天線，用于發(fā)出定頻信號S的信號源，用于對天線接收到的無線電波信號和定頻信號S進(jìn)行混頻處理的混頻器，用于對經(jīng)混頻處理后的信號進(jìn)行濾波處理的低通濾波器，以及用于測量時間差的測量芯片。本發(fā)明所公開的相位定位信標(biāo)系統(tǒng)，只需要使用電臺，不需要GPS模塊，并且電臺也是僅在使用時打開一小段時間（小于0.1S），發(fā)送一小段無線電波信號，功耗?。恢恍枰娕_，不需要GPS模塊，因此僅需要一根天線，可以縮小體積。
【專利說明】
一種相位定位信標(biāo)方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于海洋探測設(shè)備回收領(lǐng)域，特別涉及該領(lǐng)域中的一種相位定位信標(biāo)方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]21世紀(jì)是海洋世紀(jì)，要開發(fā)海洋、保護(hù)海洋，首先要了解海洋。人們探測海洋從近海逐步走向深遠(yuǎn)海，其中很多海洋探測設(shè)備需要沉入海底，工作一段時間后回收研究，在設(shè)備浮出水面的過程中，由于洋流的影響，浮出水面的位置與投放的位置往往有差距，再加之海浪的影響，往往使設(shè)備難以尋找。為了提高海洋設(shè)備的回收率，探測設(shè)備上往往需要綁定信標(biāo)裝置，信標(biāo)裝置能提供其所處的位置信息(例如GPS信息)，根據(jù)該位置信息，搜尋船便能很容易找到目標(biāo)設(shè)備。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中有GPS和微波測距兩種定位信標(biāo)方法。
[0004]GPS定位信標(biāo)方法的原理為:信標(biāo)固定在目標(biāo)探測設(shè)備上，接收器由用戶控制。信標(biāo)和接收器內(nèi)部均配有GPS模塊，均可獲得當(dāng)前位置的GPS坐標(biāo)。當(dāng)目標(biāo)探測設(shè)備工作完成，從水底浮上來時，它會釋放信標(biāo)，信標(biāo)開始工作，它會不斷的搜尋GPS信號，獲得GPS坐標(biāo)信息，并通過電臺將信標(biāo)所處地點(diǎn)的GPS坐標(biāo)發(fā)送出去。
[0005]接收器的主要任務(wù)是:(I)搜尋GPS并獲得當(dāng)前位置(即接收器所處位置)的GPS坐標(biāo);(2 )通過電臺接收信標(biāo)傳來的GPS坐標(biāo)(即信標(biāo)所處位置的坐標(biāo))ο得到這兩個地方的GPS坐標(biāo)后，接收器會比對、解算這兩個坐標(biāo)，獲得這兩個點(diǎn)之間的相對方位以及距離。
[0006]該方法要求信標(biāo)既安裝電臺又安裝GPS模塊，功耗大，待機(jī)時間短；因?yàn)橥瑫r需要電臺和GPS，就要安裝兩根天線(并且天線必須安裝在頂端)，采用柱形耐壓艙的密封方式(因工作需要，信標(biāo)需隨探測設(shè)備一起潛入海底，因此需要抗壓密封)，無疑會增大密封艙的直徑(艙頂需要并排放置兩個天線)，導(dǎo)致體積大，安裝不方便。
[0007]微波測距定位信標(biāo)方法的原理為:信標(biāo)固定在目標(biāo)探測設(shè)備上，接收器由用戶控制。接收器有3根(或者更多)天線，這些天線的位置固定，接收器會通過其中某根天線向信標(biāo)發(fā)送無線電波，信標(biāo)收到無線電波后立馬再向接收器發(fā)送一段無線電波，然后接收器捕捉這段無線電波，接收器能檢測出它剛發(fā)出無線電波和再次接收到無線電波之間的時差，這樣就能算出這根天線與信標(biāo)之間的距離。以此類推，可以獲得每根天線和信標(biāo)間的距離，這樣通過數(shù)學(xué)方法就能解算出來接收器與信標(biāo)間的方位和距離。
[0008]該方法要求信標(biāo)一直處于待機(jī)狀態(tài)，等待從接收器發(fā)來的信號，功耗大，長時間運(yùn)行可能會有意外故障發(fā)生，穩(wěn)定性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是提供一種功耗小，穩(wěn)定性強(qiáng)的相位定位信標(biāo)方法及系統(tǒng)。
[0010]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案: 一種相位定位信標(biāo)方法，其改進(jìn)之處在于，包括如下步驟:
(1)信標(biāo)定時向外發(fā)送無線電波信號；
(2)在接收器天線接收到來自信標(biāo)的同一束無線電波信號時，天線A，B，C，D接收到無線電波信號的頻率相同但時間不同，即接收到無線電波信號的頻率相同但相位不同；
(3)測量各天線接收到無線電波信號的時間差:
(31)將天線A接收到的信號Al與信號源發(fā)出的信號S相混頻后得到信號A2，將信號A2送入低通濾波器進(jìn)行濾波處理后得到信號A3，由混頻原理可知信號A3的頻率為信號Al與S的頻率之差；
(32)將天線B接收到的信號BI與信號源發(fā)出的信號S相混頻后得到信號B2，將信號B2送入低通濾波器進(jìn)行濾波處理后得到信號B3，由混頻原理可知信號B3的頻率為信號BI與S的頻率之差；
(33)將天線C接收到的信號Cl與信號源發(fā)出的信號S相混頻后得到信號C2，將信號C2送入低通濾波器進(jìn)行濾波處理后得到信號C3，由混頻原理可知信號C3的頻率為信號Cl與S的頻率之差；
(34)將天線D接收到的信號Dl與信號源發(fā)出的信號S相混頻后得到信號D2，將信號D2送入低通濾波器進(jìn)行濾波處理后得到信號D3，由混頻原理可知信號D3的頻率為信號Dl與S的頻率之差；
(35)由于信號Al，B1間的相位差與經(jīng)過處理后的信號A3，B3間的相位差不變，但頻率降低，相當(dāng)于放大了時間差，即可通過測量芯片測得天線A，B接收到無線電波信號的時間差；
(36)由于信號Al,Cl間的相位差與經(jīng)過處理后的信號A3，C3間的相位差不變，但頻率降低，相當(dāng)于放大了時間差，即可通過測量芯片測得天線A，C接收到無線電波信號的時間差；
(37)由于信號Cl，D1間的相位差與經(jīng)過處理后的信號C3，D3間的相位差不變，但頻率降低，相當(dāng)于放大了時間差，即可通過測量芯片測得天線C，D接收到無線電波信號的時間差；
(4)根據(jù)各天線接收到無線電波信號的時間差Δt，通過Δ s=v* Δ t，解算信標(biāo)到各天線間的距離差Δ s，其中V為光速；
(5)定位信標(biāo)位置:
(511)因?yàn)樾艠?biāo)到倆固定點(diǎn)天線A，B的距離差A(yù)Sab固定，則信標(biāo)位于一條以A，B為焦點(diǎn)，Ol為中心的雙曲線上；
(512)將雙曲線簡化為兩條交于01的漸近線，即以01為端點(diǎn)射向A側(cè)的兩條射線和射向B側(cè)的兩條射線；
(513)根據(jù)距離差A(yù)Sab的正負(fù)得出信標(biāo)距天線A遠(yuǎn)還是距天線B遠(yuǎn)，確定信標(biāo)在以01為端點(diǎn)射向A側(cè)的兩條射線上還是在射向B側(cè)的兩條射線上；
(521)因?yàn)樾艠?biāo)到倆固定點(diǎn)天線A，C的距離差A(yù)Sa。固定，則信標(biāo)位于一條以A，C為焦點(diǎn)03為中心的雙曲線上；
(522)將雙曲線簡化為兩條交于03的漸近線，即以03為端點(diǎn)射向A側(cè)的兩條射線和射向C側(cè)的兩條射線；
(523)根據(jù)距離差A(yù)Sac的正負(fù)得出信標(biāo)距天線A遠(yuǎn)還是距天線C遠(yuǎn)，確定信標(biāo)在以03為端點(diǎn)射向A側(cè)的兩條射線上還是在射向C側(cè)的兩條射線上；
(531)因?yàn)樾艠?biāo)到倆固定點(diǎn)天線C，D的距離差A(yù)Scd固定，則信標(biāo)位于一條以C，D為焦點(diǎn)02為中心的雙曲線上；
(532)將雙曲線簡化為兩條交于02的漸近線，即以02為端點(diǎn)射向C側(cè)的兩條射線和射向D側(cè)的兩條射線；
(533)根據(jù)距離差A(yù)Scd的正負(fù)得出信標(biāo)距天線C遠(yuǎn)還是距天線D遠(yuǎn)，確定信標(biāo)在以02為端點(diǎn)射向C側(cè)的兩條射線上還是在射向D側(cè)的兩條射線上；
(54)各確定好之射線的交點(diǎn)即為信標(biāo)所在位置。
[0011]進(jìn)一步的，步驟(54)中，在存在誤差的情況下，各確定好之射線無法交于一點(diǎn)，此時先找到以01，02，03中任意兩點(diǎn)，例如01，02為端點(diǎn)的射線的兩個交點(diǎn)，上述兩個交點(diǎn)中距離01，02，03中以另外一點(diǎn)，例如03為端點(diǎn)的射線較近的點(diǎn)即為信標(biāo)所在位置。
[0012]進(jìn)一步的，步驟(I)中信標(biāo)定時向外發(fā)送的無線電波信號可以是單純的無線電波信號，也可以是攜帶數(shù)據(jù)的無線電波信號。
[0013]進(jìn)一步的，在步驟(31)、(32)、(33)和(34)中，經(jīng)濾波處理后得到的信號A3、B3、C3和D3還需要進(jìn)行放大整形處理。
[0014]進(jìn)一步的，在步驟(31)、(32)、(33)和(34)中，通過調(diào)節(jié)信號S的頻率可以調(diào)節(jié)時間差的放大倍數(shù)。
[0015]—種相位定位信標(biāo)系統(tǒng)，使用上述的相位定位信標(biāo)方法，其改進(jìn)之處在于:所述的系統(tǒng)包括信標(biāo)和接收器;信標(biāo)包括向外發(fā)送無線電波信號的電臺，控制電臺工作的控制器，為控制器和電臺供電的電源管理模塊，此外控制器還可以控制電源管理模塊是否為電臺上電；接收器包括三根以上的天線，用于發(fā)出定頻信號S的信號源，用于對天線接收到的無線電波信號和定頻信號S進(jìn)行混頻處理的混頻器，用于對經(jīng)混頻處理后的信號進(jìn)行濾波處理的低通濾波器，以及用于測量時間差的測量芯片。
[0016]進(jìn)一步的，所述的天線為四根，接收器的左右兩側(cè)各對稱設(shè)置兩根。
[0017]進(jìn)一步的，所述的接收器還包括對經(jīng)濾波處理后的信號進(jìn)行放大整形處理的放大整形器。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明所公開的相位定位信標(biāo)方法，利用無線電波到不同天線的時間差來定位，不使用GPS模塊有如下好處:
(I)功耗低，待機(jī)時間更長，因?yàn)镚PS模塊不同于電臺，不能做到上電就用，GPS模塊首次定位需要大約Imin，后續(xù)需要持續(xù)供電，否則掉電后又需要重新等待Imin才能定位，電臺則不同，上電就能用，無需等待。故而電臺雖然瞬時功耗大，但絕大部分時間是掉電狀態(tài)，無功耗，相比之下GPS模塊功耗遠(yuǎn)高于電臺，因此不用GPS模塊能大大降低功耗。
[0019](2)體積小，GPS模塊和電臺都需要天線，并且需要安裝在設(shè)備頂部。設(shè)備需要沉入海底，因此需要加密封艙，通常都是柱形密封艙。在頂端安裝兩個天線勢必會增大密封艙直徑，使體積更大。
[0020](3)抗干擾能力強(qiáng)，信標(biāo)獨(dú)立工作，不需要接收來自接收器的信號，以一定頻率發(fā)送無線電波信號，發(fā)送完畢便進(jìn)入休眠狀態(tài)，不僅能降低功耗，斷電狀態(tài)還能避免外界的無線電干擾，提高穩(wěn)定性。
[0021]本發(fā)明所公開的相位定位信標(biāo)系統(tǒng)，只需要使用電臺，不需要GPS模塊，并且電臺也是僅在使用時打開一小段時間(小于0.1S)，發(fā)送一小段無線電波信號，功耗小；只需要電臺，不需要GPS模塊，因此僅需要一根天線，可以縮小體積。極大的降低信標(biāo)功耗以及體積，使信標(biāo)簡化，待機(jī)時間更長，工作更穩(wěn)定，因?yàn)樾艠?biāo)需要長時間在無人狀態(tài)下工作，它的功能越簡單、待機(jī)時間越長越好。
[0022]信標(biāo)不需要一直待機(jī)，而是采取用時上電，不用時進(jìn)入睡眠狀態(tài)(所有外設(shè)均斷電，只有核心區(qū)一小部分上電)，等待下次工作時間到時再打開電源管理模塊給電臺上電；信標(biāo)僅作為發(fā)送源，不接收外界任何信號，因此可以保證它的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0023]圖1是測量各天線接收到無線電波信號時間差的原理示意圖；
圖2(a)是以A，B為焦點(diǎn)的雙曲線；
圖2(b)是由圖2(a)中的雙曲線簡化而成的兩條漸近線；
圖2(c)是由圖2(b)中的兩條漸近線簡化成的射向B側(cè)的兩條射線；
圖3是根據(jù)三組天線的時間差確定的信標(biāo)位置；
圖4是本實(shí)施例所公開的相位定位信標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本實(shí)施例所公開的信標(biāo)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0025]實(shí)施例1，本實(shí)施例公開了一種相位定位信標(biāo)方法，其改進(jìn)之處在于，包括如下步驟:
(1)信標(biāo)定時向外發(fā)送無線電波信號；
(2)在接收器天線接收到來自信標(biāo)的同一束無線電波信號時，天線A，B，C，D接收到無線電波信號的頻率相同但時間不同，即接收到無線電波信號的頻率相同但相位不同；
(3)測量各天線接收到無線電波信號的時間差:
(31)如圖1所示，將天線A接收到的信號Al與信號源發(fā)出的信號S相混頻后得到信號A2，將信號A2送入低通濾波器進(jìn)行濾波處理后得到信號A3，由混頻原理可知信號A3的頻率為信號Al與S的頻率之差；
(32)如圖1所示，將天線B接收到的信號BI與信號源發(fā)出的信號S相混頻后得到信號B2，將信號B2送入低通濾波器進(jìn)行濾波處理后得到信號B3，由混頻原理可知信號B3的頻率為信號BI與S的頻率之差；
(33)將天線C接收到的信號Cl與信號源發(fā)出的信號S相混頻后得到信號C2，將信號C2送入低通濾波器進(jìn)行濾波處理后得到信號C3，由混頻原理可知信號C3的頻率為信號Cl與S的頻率之差；
(34)將天線D接收到的信號Dl與信號源發(fā)出的信號S相混頻后得到信號D2，將信號D2送入低通濾波器進(jìn)行濾波處理后得到信號D3，由混頻原理可知信號D3的頻率為信號Dl與S的頻率之差；
(35)由于信號Al，B1間的相位差與經(jīng)過處理后的信號A3，B3間的相位差不變，但頻率降低，相當(dāng)于放大了時間差，即可通過測量芯片測得天線A，B接收到無線電波信號的時間差；
(36)由于信號Al,Cl間的相位差與經(jīng)過處理后的信號A3，C3間的相位差不變，但頻率降低，相當(dāng)于放大了時間差，即可通過測量芯片測得天線A，C接收到無線電波信號的時間差；
(37)由于信號Cl，D1間的相位差與經(jīng)過處理后的信號C3，D3間的相位差不變，但頻率降低，相當(dāng)于放大了時間差，即可通過測量芯片測得天線C，D接收到無線電波信號的時間差；
(4)根據(jù)各天線接收到無線電波信號的時間差Δt，通過Δ s=v* Δ t，解算信標(biāo)到各天線間的距離差Δ s，其中V為光速；
(5)定位信標(biāo)位置:
(511)因?yàn)樾艠?biāo)到倆固定點(diǎn)天線A，B的距離差A(yù)Sab固定，則信標(biāo)位于一條以A，B為焦點(diǎn)，Ol為中心的雙曲線上。
[0026]根據(jù)數(shù)學(xué)理論，如圖2(a)所示，一動點(diǎn)P(信標(biāo))到兩固定點(diǎn)AB(天線)的距離之差固定，則P點(diǎn)的運(yùn)動軌跡是一條雙曲線。
[0027](512)將雙曲線簡化為兩條交于01的漸近線，即以01為端點(diǎn)射向A側(cè)的兩條射線和射向B側(cè)的兩條射線。
[0028]根據(jù)數(shù)學(xué)原理可知，如圖2(b)所示，在遠(yuǎn)處雙曲線可以用它的漸近線來等效代替。正好本實(shí)施例的實(shí)施環(huán)境滿足此條件(百米之內(nèi)肉眼可見，該定位方法主要用于定位百米之外的設(shè)備)，因此可以用漸近線等效替代雙曲線，這樣可以減少運(yùn)算量，并且對精度影響很小。
[0029](513)根據(jù)距離差A(yù)Sab的正負(fù)得出信標(biāo)P距天線A遠(yuǎn)還是距天線B遠(yuǎn)，確定信標(biāo)在以01為端點(diǎn)射向A側(cè)的兩條射線上還是在射向B側(cè)的兩條射線上；
假設(shè)距離差A(yù) Sab為正，即PA>PB，那么P在右側(cè)，因此兩條漸近線可以簡化成射向B側(cè)的兩條射線，如圖2(c)所示。
[0030](521)因?yàn)樾艠?biāo)到倆固定點(diǎn)天線A，C的距離差A(yù)Sa。固定，則信標(biāo)位于一條以A，C為焦點(diǎn)03為中心的雙曲線上；
(522)將雙曲線簡化為兩條交于03的漸近線，即以03為端點(diǎn)射向A側(cè)的兩條射線和射向C側(cè)的兩條射線；
(523)根據(jù)距離差A(yù)Sac的正負(fù)得出信標(biāo)距天線A遠(yuǎn)還是距天線C遠(yuǎn)，確定信標(biāo)在以03為端點(diǎn)射向A側(cè)的兩條射線上還是在射向C側(cè)的兩條射線上；
(531)因?yàn)樾艠?biāo)到倆固定點(diǎn)天線C，D的距離差A(yù)Scd固定，則信標(biāo)位于一條以C，D為焦點(diǎn)02為中心的雙曲線上；
(532)將雙曲線簡化為兩條交于02的漸近線，即以02為端點(diǎn)射向C側(cè)的兩條射線和射向D側(cè)的兩條射線；
(533)根據(jù)距離差A(yù)Scd的正負(fù)得出信標(biāo)距天線C遠(yuǎn)還是距天線D遠(yuǎn)，確定信標(biāo)在以02為端點(diǎn)射向C側(cè)的兩條射線上還是在射向D側(cè)的兩條射線上；
(54)如圖3所示，各確定好之射線的交點(diǎn)P即為信標(biāo)所在位置。
[0031]進(jìn)一步的，步驟(54)中，在存在誤差的情況下，各確定好之射線無法交于一點(diǎn)，此時先找到以01，02，03中任意兩點(diǎn)，例如01，02為端點(diǎn)的射線的兩個交點(diǎn)，上述兩個交點(diǎn)中距離01，02，03中以另外一點(diǎn)，例如03為端點(diǎn)的射線較近的點(diǎn)即為信標(biāo)所在位置。
[0032]進(jìn)一步的，步驟(I)中信標(biāo)定時向外發(fā)送的無線電波信號可以是單純的無線電波信號，也可以是攜帶數(shù)據(jù)的無線電波信號。本實(shí)施例只需要一段無線電波信號，不管這段無線電波信號上有沒有數(shù)據(jù)均可以。
[0033]進(jìn)一步的，在步驟(31)、(32)、(33)和(34)中，經(jīng)濾波處理后得到的信號A3、B3、C3和D3還需要進(jìn)行放大整形處理。
[0034]進(jìn)一步的，在步驟(31)、(32)、(33)和(34)中，通過調(diào)節(jié)信號S的頻率可以調(diào)節(jié)時間差的放大倍數(shù)。
[0035]把信標(biāo)固定在海洋探測設(shè)備上，一旦該設(shè)備浮出水面，即可使用本實(shí)施例所公開的相位定位信標(biāo)方法，信標(biāo)不斷向周圍發(fā)射信號，這時接收器通過檢查接收到的信號即可判斷信標(biāo)所處的方位。獲得信標(biāo)方位后，搜尋船便能快速找到信標(biāo)，從而找到目標(biāo)探測設(shè)備。
[0036]如圖4所示，本實(shí)施例還公開了一種相位定位信標(biāo)系統(tǒng)，使用上述的相位定位信標(biāo)方法，所述的系統(tǒng)包括信標(biāo)和接收器;如圖5所示，信標(biāo)包括向外發(fā)送無線電波信號的電臺，控制電臺工作的控制器，為控制器和電臺供電的電源管理模塊，此外控制器還可以控制電源管理模塊是否為電臺上電，信標(biāo)定時向外發(fā)送無線電波信號，然后不需要發(fā)送信號時進(jìn)入睡眠狀態(tài)，降低功耗。如圖1所示，接收器包括三根以上的天線，用于發(fā)出定頻信號S的信號源，用于對天線接收到的無線電波信號和定頻信號S進(jìn)行混頻處理的混頻器，用于對經(jīng)混頻處理后的信號進(jìn)行濾波處理的低通濾波器，以及用于測量時間差的測量芯片。
[0037]進(jìn)一步的，所述的天線為四根，接收器的左右兩側(cè)各對稱設(shè)置兩根。選用四根天線是為了對稱和更高的精度。
[0038]進(jìn)一步的，所述的接收器還包括對經(jīng)濾波處理后的信號進(jìn)行放大整形處理的放大整形器。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種相位定位信標(biāo)方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)信標(biāo)定時向外發(fā)送無線電波信號； (2)在接收器天線接收到來自信標(biāo)的同一束無線電波信號時，天線A，B，C，D接收到無線電波信號的頻率相同但時間不同，即接收到無線電波信號的頻率相同但相位不同； (3)測量各天線接收到無線電波信號的時間差: (31)將天線A接收到的信號Al與信號源發(fā)出的信號S相混頻后得到信號A2，將信號A2送入低通濾波器進(jìn)行濾波處理后得到信號A3，由混頻原理可知信號A3的頻率為信號Al與S的頻率之差； (32)將天線B接收到的信號BI與信號源發(fā)出的信號S相混頻后得到信號B2，將信號B2送入低通濾波器進(jìn)行濾波處理后得到信號B3，由混頻原理可知信號B3的頻率為信號BI與S的頻率之差； (33)將天線C接收到的信號Cl與信號源發(fā)出的信號S相混頻后得到信號C2，將信號C2送入低通濾波器進(jìn)行濾波處理后得到信號C3，由混頻原理可知信號C3的頻率為信號Cl與S的頻率之差； (34)將天線D接收到的信號Dl與信號源發(fā)出的信號S相混頻后得到信號D2，將信號D2送入低通濾波器進(jìn)行濾波處理后得到信號D3，由混頻原理可知信號D3的頻率為信號Dl與S的頻率之差； (35)由于信號Al，B1間的相位差與經(jīng)過處理后的信號A3，B3間的相位差不變，但頻率降低，相當(dāng)于放大了時間差，即可通過測量芯片測得天線A，B接收到無線電波信號的時間差； (36)由于信號Al,Cl間的相位差與經(jīng)過處理后的信號A3，C3間的相位差不變，但頻率降低，相當(dāng)于放大了時間差，即可通過測量芯片測得天線A，C接收到無線電波信號的時間差； (37)由于信號Cl，D1間的相位差與經(jīng)過處理后的信號C3，D3間的相位差不變，但頻率降低，相當(dāng)于放大了時間差，即可通過測量芯片測得天線C，D接收到無線電波信號的時間差； (4)根據(jù)各天線接收到無線電波信號的時間差Δt，通過Δ s=v* Δ t，解算信標(biāo)到各天線間的距離差Δ s，其中V為光速； (5)定位信標(biāo)位置: (511)因?yàn)樾艠?biāo)到倆固定點(diǎn)天線A，B的距離差A(yù)Sab固定，則信標(biāo)位于一條以A，B為焦點(diǎn)，Ol為中心的雙曲線上； (512)將雙曲線簡化為兩條交于01的漸近線，即以01為端點(diǎn)射向A側(cè)的兩條射線和射向B側(cè)的兩條射線； (513)根據(jù)距離差A(yù)Sab的正負(fù)得出信標(biāo)距天線A遠(yuǎn)還是距天線B遠(yuǎn)，確定信標(biāo)在以01為端點(diǎn)射向A側(cè)的兩條射線上還是在射向B側(cè)的兩條射線上； (521)因?yàn)樾艠?biāo)到倆固定點(diǎn)天線A，C的距離差A(yù)Sa。固定，則信標(biāo)位于一條以A，C為焦點(diǎn)03為中心的雙曲線上； (522)將雙曲線簡化為兩條交于03的漸近線，即以03為端點(diǎn)射向A側(cè)的兩條射線和射向C側(cè)的兩條射線； (523)根據(jù)距離差A(yù)Sac的正負(fù)得出信標(biāo)距天線A遠(yuǎn)還是距天線C遠(yuǎn)，確定信標(biāo)在以03為端點(diǎn)射向A側(cè)的兩條射線上還是在射向C側(cè)的兩條射線上； (531)因?yàn)樾艠?biāo)到倆固定點(diǎn)天線C，D的距離差A(yù)Scd固定，則信標(biāo)位于一條以C，D為焦點(diǎn)02為中心的雙曲線上； (532)將雙曲線簡化為兩條交于02的漸近線，即以02為端點(diǎn)射向C側(cè)的兩條射線和射向D側(cè)的兩條射線； (533)根據(jù)距離差A(yù)Scd的正負(fù)得出信標(biāo)距天線C遠(yuǎn)還是距天線D遠(yuǎn)，確定信標(biāo)在以02為端點(diǎn)射向C側(cè)的兩條射線上還是在射向D側(cè)的兩條射線上； (54)各確定好之射線的交點(diǎn)即為信標(biāo)所在位置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位定位信標(biāo)方法，其特征在于:步驟(54)中，在存在誤差的情況下，各確定好之射線無法交于一點(diǎn)，此時先找到以01，02，03中任意兩點(diǎn)，例如01，02為端點(diǎn)的射線的兩個交點(diǎn)，上述兩個交點(diǎn)中距離01，02，03中以另外一點(diǎn)，例如03為端點(diǎn)的射線較近的點(diǎn)即為信標(biāo)所在位置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位定位信標(biāo)方法，其特征在于:步驟(I)中信標(biāo)定時向外發(fā)送的無線電波信號可以是單純的無線電波信號，也可以是攜帶數(shù)據(jù)的無線電波信號。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位定位信標(biāo)方法，其特征在于:在步驟(31)、(32)、(33)和(34)中，經(jīng)濾波處理后得到的信號A3、B3、C3和D3還需要進(jìn)行放大整形處理。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位定位信標(biāo)方法，其特征在于:在步驟(31)、(32)、(33)和(34)中，通過調(diào)節(jié)信號S的頻率可以調(diào)節(jié)時間差的放大倍數(shù)。6.—種相位定位信標(biāo)系統(tǒng)，使用權(quán)利要求1所述的相位定位信標(biāo)方法，其特征在于:所述的系統(tǒng)包括信標(biāo)和接收器;信標(biāo)包括向外發(fā)送無線電波信號的電臺，控制電臺工作的控制器，為控制器和電臺供電的電源管理模塊，此外控制器還可以控制電源管理模塊是否為電臺上電；接收器包括三根以上的天線，用于發(fā)出定頻信號S的信號源，用于對天線接收到的無線電波信號和定頻信號S進(jìn)行混頻處理的混頻器，用于對經(jīng)混頻處理后的信號進(jìn)行濾波處理的低通濾波器，以及用于測量時間差的測量芯片。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的相位定位信標(biāo)系統(tǒng)，其特征在于:所述的天線為四根，接收器的左右兩側(cè)各對稱設(shè)置兩根。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的相位定位信標(biāo)系統(tǒng)，其特征在于:所述的接收器還包括對經(jīng)濾波處理后的信號進(jìn)行放大整形處理的放大整形器。
【文檔編號】G01S5/10GK106093861SQ201610625387
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月31日 公開號201610625387.9, CN 106093861 A, CN 106093861A, CN 201610625387, CN-A-106093861, CN106093861 A, CN106093861A, CN201610625387, CN201610625387.9
【發(fā)明人】綦聲波, 田久東, 于敬東
【申請人】中國海洋大學(xué), 青島森科特智能儀器有限公司