[发明专利]一种无需精同步的煤矿井下扩频精确测距方法及装置

权利要求书

1.一种无需精同步的煤矿井下扩频精确测距方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.无线应答模块内部固化一ID号作为本模块的标识号码，该ID号预先存储于通信控制模块的外部存储设备中，通信控制模块预先设置一条伪随机(PN)码序列作为扩频码，同一关联区域内的通信控制模块所分配的PN码各不相同；

B.启动测距功能，通信控制模块从存储设备取出欲进行测距的无线应答模块的ID号，编码后经PN码扩频调制和载波调制，作为测距询问信号经功率放大后由定向天线向外辐射；

C.无线应答模块接收到通信控制模块所发出的测距询问信号，将获得的ID号与自身ID号比对，如二者一致，则将所收到的该询问信号进行功率放大，经无线应答模块的固定时延t_a，由天线再次发射出去；如二者不一致，则不予响应；

D.通信控制模块接收到无线应答模块的回应信号，对回应信号进行混频、滤波，剥离载波后形成数字基带信号；

E.通过并行无跟踪环的PN码同步精测算法，快速捕获PN码，获得所接收的PN码和本地PN码的精确相位差，实现接收信号相对于发射信号的延迟时间测量；产生本地解扩码，对接收信号解扩后获得无线应答模块的ID号，测出与此ID号相应的无线应答模块的距离。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A中，所述的无线应答模块ID号，是最高位为0的十六位二进制数；所述的PN码序列是由10级移位寄存器产生的m序列，码长1023位。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B中，所述的载波调制采用的是双频率载波调制方式：频率为f_d的载波对含有无线应答模块ID号的扩频信号进行调制，调制后的信号为s_d(t)＝d(t)c(t)cos2πf_dt，其中，d_k为若干位全1的前导符和无线应答模块ID号的双极性不归零码编码序列，T_d是一位数据bit持续时间，c_j为PN序列的第j个码片，T_c是PN码一个码片持续时间，T_d＝1023T_c，P_T(t)是脉宽为T的矩形单位脉冲；频率为f_b的载波对PN码序列进行直接调制，调制后的信号为s_b(t)＝c(t)cos2πf_bt；二者求和后的信号s(t)＝s_d(t)+s_b(t)作为询问信号发出。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C中，无线应答模块采取无搜索跟踪的同步方式对接收信号进行解扩，即先对所接收到的询问信号分路，后进行两路信号互相关运算解扩的方式来获得ID号，分路后的两路信号可分别表示为r_d(t)＝d(t)c(t)cos2πf_dt和r_b(t)＝c(t)cos2πf_bt，将二者相乘后得：r_c(t)＝r_b(t)r_d(t)＝d(t)c²(t)cos2πf_dtcos2πf_bt＝d(t)cos2πf_dtcos2πf_bt，经中频滤波后，得：其中f_I＝f_d-f_b，r(t)经2PSK相干解调器解调，得到询问信号所携带的ID号信息。