[发明专利]一种基于超宽带的室内导航与通信一体化信号体制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号体制系统，尤其涉及一种基于超宽带的室内导航与通信一体化信号体制系统。

背景技术

超宽带(UWB-Ultra Wideband)技术是近年来发展起来的一种无线电技术，超宽带技术以其传输速率高、抗干扰能力强、定位精确、功耗成本低等显著优点成为室内定位和高速无线通信中的热门技术。

信号体制是无线导航定位和通信系统技术体制最重要的组成部分之一，它以信号为载体，作为系统中发射机、接收机以及监控部分之间协调工作的纽带，关系到系统定位、授时和高速通信等基本功能以及定位测速授时精度、兼容和互操作性、保密性、抗干扰能力等关键性能和指标的实现。一个设计合理、性能完善的信号体制，在无线导航定位和通信系统中有着非常重要的位置。

导航通信一体化有广泛的应用前景，特别是对动态系统的位置信息的回传和命中目标的能力评估；对海上渔船遇险呼叫、抢救和无光缆及无移动通讯的边远地区的通信的应用均有重大的实用价值。

对室内定位系统的研究，已经有近30年的历史，总结起来，室内定位系统依赖的技术主要有超声波、红外线等。超宽带（Ultra Wide Band，UWB）技术以其传输速率高、发射信号功率小、信号功率谱密度低、抗多径干扰性能强等特点，将超宽带技术应用于室内定位系统中，能够使系统在标识大小、功耗、造价、精度、实时性、通信能力以及可扩充性能等方面得到大幅度提升。美国、加拿大、英国等发达国家近年来投入了大量的人力和物力来对相关技术和产品进行研究和开发。Localizers系统是由美国AETHER WIRE&LOCATION开发的室内定位系统。待定位的超宽带接收机和几个参考定位的收发信机之间进行脉冲通信，通过监测信号中携带的伪随机码的时延来判断到不同参考点的距离，如果知道三个以上的参考点就可以确定未知点的三维位置，以上所介绍的系统能实现室内精确的定位，但不具备与外界通信能力。

在高速无线通信方面，超宽带技术在无线通讯方面的创新性、利益性具有很大的潜力，在商业多媒体设备、家庭和个人网络方面极大地提高了一般消费者和专业人员的适应性和满意度。美国Intel公司和XtremeSpectrum公司更是早在2002年就推出了采用大规模集成电路、速率达100Mbps以上的UWB传输链路演示系统。2003年4月Intel公司演示了多带方式的UWB系统，速率达到220Mbps，传输距离为1米；同时，新加坡资讯通信研究院的UWB实验系统更是达到了500Mbps的速率，传输距离为4米。但这些系统只具备通信能力，而不具备定位功能。

导航与通信一体化信号体制的研究可有效扩充现有系统的功能，简化系统设计，降低功耗体积，提高系统性能。因此对导航与通信一体化的研究一直是国内外学术界研发的热点。早在2000年国外就研发出了GPS导航通信手机芯片。在国内，2006年中国科学院国家授时中心成功完成“通信导航一体化实验”，标志着我国在导航与通信一体化信号体制研究方面取得新的突破。

基于超宽带的导航与通信一体化信号体制的研究在国外还没有相关报道；在国内尚属首创，许多研究还处于起步阶段。基于UWB的导航与通信一体化信号体制的研究可以填补国内在超宽带导航与定位领域一项空白。

发明内容

本发明提出一种基于超宽带的室内导航与通信一体化信号体制系统，其有效地将导航信号传递给用户，有力抵抗各种干扰，提高用户测距精度，实现精确定位和通信功能，并能与其他无线系统兼容互用是本成果所解决的主要问题。