[发明专利]基于出发角的无线电定位方法及系统

权利要求书

1.一种基于出发角的无线电定位方法，其特征在于，包括：

基站定位步骤：基站端发射定位信号，所述定位信号中包含基站的真北方位和定位基站位置信息，移动端通过接收基站端发射的定位信号来估计移动端相对于基站端的方位，再通过三角测量实现自身定位；

调制步骤：根据单刀双掷射频开关对基站端发射的信号进行周期性调制，在一个调制周期内，定位信号分别接到两个天线单元并向空间辐射出去；

计算步骤：移动端计算接收的定位信号中的基波分量与第一次谐波分量，再利用基波分量与第一次谐波分量的数学关系估计移动端相对于基站端的方位；

所述调制步骤包括：

在定位基站，发射的窄带定位信号的中心频点为F_c，信号的带宽为B，射频开关的调制频率为F_p，周期为T_p，满足：

F_pB

在一个调制周期T_p内，发射信号连接到定位基站天线单元1的时间为(0,T_p/2]，连接到天线单元2的时间为(T_p/2,T_p]，发射的定位信号经过周期性调制后，产生中心频率为F_c的基波分量以及中心频率为F_c±kF_p的谐波分量，并通过两个天线单元向空间辐射，定位基站发射的窄带定位信号为：

其中，s_l(t)为基带信号，k表示谐波阶数，j表示虚数单位，t表示时间，e表示自然对数；

将定位信号周期性地接通定位基站的两个天线单元并向空间辐射，则在θ方向上，远场移动端接收的定位信号为：

其中，A₀为由空间传播引起的复损耗，D为定位基站的两个天线单元的间距，K为载频F_c对应的波数，m表示周期性调制时序的周期序号；

将s_r(t)简写为：

其中U(t)为周期函数：

将U(t)用傅里叶级数展开为：

α_k表示：第k次谐波分量；

其中基波分量α₀和第一次谐波分量分别为：

在移动端，对接收的定位信号进行频谱分析，通过比较其中的基波分量α₀和第一次谐波分量α₁的关系，移动端相对于定位基站的方向为：

若两个定位基站A和B的位置分别为(-L/2,0)和(L/2,0)，则真北方位均为正北方向，在移动端C测得其相对于A和B的方向分别为θ₁和θ₂，则移动端C的位置为：

L表示：定位基站A和B之间的距离。

2.一种基于出发角的无线电定位系统，其特征在于，包括：

基站定位模块：基站端发射定位信号，所述定位信号中包含基站的真北方位和定位基站位置信息，移动端通过接收基站端发射的定位信号来估计移动端相对于基站端的方位，再通过三角测量实现自身定位；

调制模块：根据单刀双掷射频开关对基站端发射的信号进行周期性调制，在一个调制周期内，定位信号分别接到两个天线单元并向空间辐射出去；

计算模块：移动端计算接收的定位信号中的基波分量与第一次谐波分量，再利用基波分量与第一次谐波分量的数学关系估计移动端相对于基站端的方位；

所述调制模块包括：

在定位基站，发射的窄带定位信号的中心频点为F_c，信号的带宽为B，射频开关的调制频率为F_p，周期为T_p，满足：

F_pB

在一个调制周期T_p内，发射信号连接到定位基站天线单元1的时间为(0,T_p/2]，连接到天线单元2的时间为(T_p/2,T_p]，发射的定位信号经过周期性调制后，产生中心频率为F_c的基波分量以及中心频率为F_c±kF_p的谐波分量，并通过两个天线单元向空间辐射，定位基站发射的窄带定位信号为：

其中，s_l(t)为基带信号，k表示谐波阶数，j表示虚数单位，t表示时间，e表示自然对数；

将定位信号周期性地接通定位基站的两个天线单元并向空间辐射，则在θ方向上，远场移动端接收的定位信号为：

其中，A₀为由空间传播引起的复损耗，D为定位基站的两个天线单元的间距，K为载频F_c对应的波数，m表示周期性调制时序的周期序号；

将s_r(t)简写为：

其中U(t)为周期函数：

将U(t)用傅里叶级数展开为：

α_k表示：第k次谐波分量；

其中基波分量α₀和第一次谐波分量分别为：

在移动端，对接收的定位信号进行频谱分析，通过比较其中的基波分量α₀和第一次谐波分量α₁的关系，移动端相对于定位基站的方向为：

若两个定位基站A和B的位置分别为(-L/2,0)和(L/2,0)，则真北方位均为正北方向，在移动端C测得其相对于A和B的方向分别为θ₁和θ₂，则移动端C的位置为：

L表示：定位基站A和B之间的距离。