基于场强定向/卫星定位的无线目标识别搜寻方法与装置

1.一种基于场强定向/卫星定位的无线目标识别搜寻方法，包含有信标发射通路处理方法和定向接收通路处理方法，其特征是：
a.所述信标发射通路处理方法，分为2条发射通路，即第1条通路是接收卫星数据发射通路，第2条通路是信标自身身份识别码发射通路，两条通路均分别依次经步骤203网络层处理，步骤204纠错与编码，步骤205MSK调制，步骤206信道控制，步骤207频率合成，步骤
208信道处理，最后以无线射频信号向外发射，具体步骤如下：
步骤201卫星数据：完成对从卫星接收单元(3)接收的数据进行电平转换，继而进行数据帧解包提取所需信息，然后将提取的卫星数据信息送至网络层处理；
步骤202身份识别码：完成对从电可擦除存储器中提取身份识别码数据信息，然后将提取的身份识别码数据信息送至网络层处理；
步骤203网络层处理和步骤204纠错与编码：完成卫星数据信息或身份识别码数据信息的组帧，继而进行数据的纠错与编码；
步骤205MSK调制：完成数据新的MSK基带调制，即将数字信号转化为适合无线信道传输的模拟信号；
步骤206信道控制和步骤207频率合成：完成载波信号的形成与控制，并将经MSK调制后的基带信号调制到载波上；
步骤208信道处理：完成已调载波信号的放大与控制，即自动控制已调载波信号功率，并将此已调载波信号功率控制在技术指标要求的范围内，最后以无线射频信号向外发射；
b.所述定向接收通路处理方法，经步骤301信道处理后，分为2条接收通路，即第1条通路是接收射频信号场强处理通路，第2条通路是接收射频信号数据解调通路，且场强处理通路又分为两种方法：一种是直接根据场强信号大小经步骤307场强数据处理，步骤309目标显示搜寻方位；另一种是经步骤307场强数据处理，步骤308电子指南针方位精度补偿，步骤309目标显示搜寻方位，而数据解调通路，首先依次经步骤302MSK解调，步骤303纠错与编码，步骤304网络层处理后，又分为两种方法，即一种是当处理数据为卫星信号时，则经步骤305卫星数据处理，再经步骤309目标显示搜寻方位；另一种是当处理数据为信标自身身份识别码时，则经步骤306身份识别码处理，再经步骤309目标显示搜寻方位，具体步骤如下：
步骤301信道处理：完成无线射频信号的接收工作，即将接收的射频信号解调为模拟基带信号，并通过模拟电平指示接收的射频信号强度，然后将模拟基带信号送至MSK解调器进行解调，并将接收的射频信号强度指示信号送至场强数据处理单元；
步骤302MSK解调：完成将解调后的模拟基带信号经MSK解调为数字基带信号；
步骤303纠错与解码和步骤304网络层处理：完成数字基带信号数据的纠错与编码，继而从解码的数据帧中提取出卫星数据信息和身份识别码数据信息；
步骤305卫星数据：完成对提取的卫星数据信息进行数据帧解包 并提取所需信息，然后将提取的卫星数据信息送至目标显示处理；
步骤306身份识别码：完成对身份识别码数据信息的识别判断，然后将判断结果信息送至目标显示处理；
步骤307场强数据：完成对接收的射频信号场强信号进行整形、滤波、A/D采样后，将采样后的数据信息送至目标显示处理；
步骤308电子指南针：完成对接收的射频信号场强数据信息进行方位精度补偿，即通过电子指南针技术获取当前定向接收单元(2)的地理方位数据，并将此数据补偿射频信号场强数据的参量，形成精度较高的方位数据，然后将补偿后的数据送至目标显示处理；
步骤309目标显示：完成信标发射机单元(1)的卫星定位显示、场强定向显示即信标发射单元身份识别信息显示。
2.一种基于场强定向/卫星定位的无线目标识别搜寻装置，包括有1个信标发射单元(1)、8个定向接收单元(2)、9个卫星接收单元(3)，共3部分构成，且信标发射单元(1)接有1个卫星接收单元(3),8个定向接收单元(2)各接有1个卫星接收单元(3)，且所述信标发射单元(1)又包括有电路模件(11)，电池(12)，天线(13)，机壳(14)，机盖(15)，且电路模件(11)设置在机壳(14)内的右边，电池设置在机壳(14)内的左边，而天线(13)接口设置在机壳(14)的顶部中心位置，连同机盖(15)相结合构成一个整体部分；所述定向接收单元(2)又包括有电路模件(21)，电池(22)，机壳(23)，机盖(24)，且电路模件(21)设置在机壳(23)内的右边，电池设置在机壳(23) 内的左边，连同机盖(24)相结合构成一个整体部分；所述卫星接收单元(3)又包括有：1个电路模件(31)，1个接口(32)，1个壳体(33)，且电路模件(31)设置在壳体(33)内，接口(32)设置在壳体(33)的前端，三者相结合构成一个整体部分；其特征是：
a.所述信标发射单元(1)的电路模件(11)为模块化结构，分为控制板(111)，射频板(112)，而控制板(111)又包括1个微处理器(1111)，1个MSK基带接收器(1112)，1个压控振荡器(1113)，1个频率锁相器(1114)，1个小信号放大器(1115)，1个加速度传感器(1116)，1个电可擦除存储器(1117)，1个RS232接口(1118)，1个实时时钟(1119)；而射频板(112)又包括1个中小信号放大器(1121)，1个中小信号放大器(1122)，1个功率检测器(1123)，其中：微处理器(1111)分别与频率锁相器(1114)、加速度传感器(1116)、电可擦除存储器(1117)、RS232接口(1118)、实时时钟(1119)呈双向连接；微处理器(1111)依次与MSK基带接收器(1112)、压控振荡器(1113)、小信号放大器(1115)呈单向连接；压控振荡器(1113)的输出端和输入端分别与频率锁相器(1114)的输入端和输出端相对应连接；小信号放大器(1115)依次与小信号放大器(1121)、中小信号放大器(1122)呈单向连接；中小信号放大器(1122)与功率检测器(1123)及小信号放大器(1121)呈环形连接；
b.所述定向接收单元(2)的电路模件(21)为模块化结构，包括1个微处理器(2101)，
1个内置定向天线(2102)，1个混频器(2103)， 1个中频接收处理器(2104)，1个MSK基带接收器(2105)，1个电子指南针(2106)，1个加速度传感器(2107)，1个电可擦除存储器(2108)，1个高频放大器(2109)，2个射频滤波器(2110)和(2111)，1个中频滤波器(2112)，
1个RS232接口(2113)，1个实时时钟(2114)，其中：微处理器(2101)分别与电子指南针(2106)、加速度传感器(2107)、电可擦除存储器(2108)、RS232接口(2113)和实时时钟(2114)呈双向连接；微处理器(2102)依次相继与射频滤波器(2110)、高频放大器(2109)、射频滤波器(2111)、混频器(2103)、中频滤波器(2112)、中频接收处理器(2104)、MSK基带接收器(2105)至微处理器(2101)呈单向连接。
3.如权利要求2所述的基于场强定向/卫星定位的无线目标识别搜寻装置，其特征是：
所述的电路模件(21)中各电路模块均设置在PCB板的正面，而内置定向天线(2102)设置在PCB板的反面。

基于场强定向/卫星定位的无线目标识别搜寻方法与装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种搜寻方法与装置。特别是一种基于场强定向/卫星定位的无线目标识别搜寻方法与装置。\n背景技术\n[0002] 目前，在应急搜寻、目标引导应用领域，卫星导航定位系统无疑是应用最为广泛的，其霸主地位已无可争议。但是，卫星导航定位系统仍存在无法克服的缺陷，如：定位时间长，恶劣天气和地理环境中无法导航定位，从而导致总体性能急剧下降以至无法工作。在此背景下，各国发展了其它众多应急搜寻、目标引导技术，其中场强定向技术应用较为广泛，各国此技术上开发了相应的场强定向/定位技术产品，如俄罗斯的场强定向设备（由信标发射机和定向接收机组成），其信标发射机发射未调制的载波信标，定向接收机接收该定向信标，通过声音的强弱搜寻信标发射机的具体方位。但是，由于此类设备体积庞大、质量重、功耗高、元器件集成度低、可靠性差且无数传功能、不易携带等，已不适应实际使用环境的要求。因此，如何提供一种设计先进、工作有效的基于场强定向/卫星定位的无线目标识别搜寻方法与装置，这是业内人士急待解决的一个重要课题。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的就是为了克服上述已有技术的不足，提供一种设计先进、工作有效的基于场强定向/卫星定位的无线目标识别搜寻方法与装置。\n[0004] 为了达到上述目的，本发明采取的技术方案是：\n[0005] 一种基于场强定向/卫星定位的无线目标识别搜寻方法，其方法包含有信标发射通路处理方法和定向接收通路处理方法。其中：\n[0006] 所述信标发射通路处理方法，分为2条发射通路，即第1条通路是接收卫星数据发射通路，第2条通路是信标自身身份识别码发射通路，两条通路均分别依次经步骤203网络层处理，步骤204纠错与编码，步骤205 MSK调制，步骤206信道控制，步骤207频率合成，步骤208信道处理，最后以无线射频信号向外发射。\n[0007] 所述定向接收通路处理方法，经步骤301信道处理后，分为2条接收通路，即第1条通路是接收射频信号场强处理通路，第2条通路是接收射频信号数据解调通路。且场强处理通路又分为两种方法：一种是直接根据场强信号大小经步骤307场强数据处理，步骤\n309目标显示搜寻方位；另一种是经步骤307场强数据处理，步骤308电子指南针方位精度补偿，步骤309目标显示搜寻方位。而数据解调通路，首先依次经步骤302 MSK解调，步骤\n303纠错与编码，步骤304网络层处理后，又分为两种方法，即一种是当处理数据为卫星信号时，则经步骤305卫星数据处理，再经步骤309目标显示搜寻方位；另一种是当处理数据为信标自身身份识别码时，则经步骤306身份识别码处理，再经步骤309目标显示搜寻方位。\n[0008] 一种基于场强定向/卫星定位的无线目标识别搜寻装置，由信标发射单元1、定向接收单元2、卫星接收单元3共3部分构成。其中：\n[0009] 所述信标发射单元1包括电路模件11，电池12，天线13，机壳14，机盖15，其中电路模件11又分为控制板111，射频板112。\n[0010] 所述定向接收单元2包括电路模件21，电池22，机壳23，机盖24。其中电路模件\n21采用模块化电路结构设计，又包括1个微处理器2101，1个内置定向天线2102，1个混频器2103，1个中频接收处理器2104，1个MSK基带接收器2105，1个电子指南针2106，1个加速度传感器2107，1个电可擦除存储器2108，1个高频放大器2109，2个射频滤波器2110和\n2111，1个中频滤波器2112，1个RS232接口2113，1个实时时钟2114等。\n[0011] 所述卫星接收单元包括电路模件31，接口32，壳体33。\n[0012] 本发明的工作方式是：\n[0013] 信标发射单元1设置好工作信道和自身身份识别码（连接好电池12和天线13）按开机键，开始发射定向信标。定向接收单元2（连接好电池22）按开机键，将信道号设置为搜寻的信标发射单元1的信道号。\n[0014] 当信标发射单元1发射定向信标后，定向接收单元2接收定向信标，通过比较不同方向接收到的信标信号强度，通过目标显示屏提示信标发射单元1的方向，迅速完成目标搜寻。同时，定向接收单元2可以对接收到的信标进行身份识别，从而保障了搜寻目标的正确性。若信标发射单元1和定向接收单元2均连接有卫星接收单元3，此时信标发射单元\n1发射的信标不仅含有身份识别信息，而且还含有卫星定位信息，定向接收单元2可以通过接收到的信标位置信息，提示其与信标发射单元1的位置。\n[0015] 本发明的内置定向天线2102，采用磁加载技术，使得其体积极小。同时，在信标发射单元1和定向接收单元2的电路设计中，均采用大规模集成硬件电路和嵌入式控制软件相结合的设计原则，使得电路结构清晰，可靠性高，而且减小了电路面积，从而为场强定向/卫星定位的无线目标识别搜寻装置小型化奠定了坚实的基础。此装置具有体积小、质量轻、操作简单、携带方便，且设计先进、性能优良等特点，满足应急搜寻、目标引导等各应用领域的迫切需求。\n附图说明\n[0016] 图1 为本发明工作状态布局示意图；\n[0017] 图2 为本发明信标发射通路处理方法流程图；\n[0018] 图3 为本发明定向接收通路处理方法流程图；\n[0019] 图4 为本发明信标发射单元结构示意图；\n[0020] 图5 为本发明信标发射单元电原理图；\n[0021] 图6 为本发明定向接收单元结构示意图；\n[0022] 图7 为本发明定向接收单元电原理图；\n[0023] 图8 为本发明卫星接收单元结构示意图；\n[0024] 图9 为本发明定向接收单元电路模件PCB板布局图。\n[0025] 图中符号说明：\n[0026] 1 为信标发射单元，\n[0027] 11 为电路模件，\n[0028] 111 为控制板，\n[0029] 1111 为微处理器STM32F103C8T6，\n[0030] 1112 为MSK基带接收器CMX469，\n[0031] 1113 为压控振荡器JTOS-50，\n[0032] 1114 为频率锁相器LMX2306，\n[0033] 1115 为小信号放大器2SC3356，\n[0034] 1116 为加速度传感器KXSS5-2057，\n[0035] 1117 为电可擦除存储器93AA66A，\n[0036] 1118 为RS232接口SP3232EEY，\n[0037] 1119 为实时时钟T75A8.00MHz，\n[0038] 112 为射频板，\n[0039] 1121 为中小信号放大器RD00HVS1，\n[0040] 1122 为中小信号放大器RD06HVS1，\n[0041] 1123 为功率检测器ADC-10-4，\n[0042] 12 为电池，\n[0043] 13 为天线，\n[0044] 14 为机壳，\n[0045] 15 为机盖，\n[0046] 2 为定向接收单元，\n[0047] 21 为电路模件，\n[0048] 2101 为微处理器STM32F103VET6，\n[0049] 2102 为内置定向天线，\n[0050] 2103 为混频器ADEX-10L，\n[0051] 2104 为中频接收处理器SA606DK，\n[0052] 2105 为MSK基带接收器CMX469，\n[0053] 2106 为电子指南针HMC5843，\n[0054] 2107 为加速度传感器KXSS5-2057，\n[0055] 2108 为电可擦除存储器93AA66A，\n[0056] 2109 为高频放大器AT-41511，\n[0057] 2110 为射频滤波器，\n[0058] 2111 为射频滤波器，\n[0059] 2112 为中频滤波器SC-21E6AK，\n[0060] 2113 为RS232接口SP3232EEY，\n[0061] 2114 为实时时钟T75A8.00MHz，\n[0062] 22 为电池，\n[0063] 23 为机壳，\n[0064] 24 为机盖，\n[0065] 3 为卫星接收单元，\n[0066] 31 为电路模件，\n[0067] 32 为接口，\n[0068] 33 为壳体。\n具体实施方式\n[0069] 请参阅图1至图9所示，为本发明具体实施例。\n[0070] 从图1可以看出：本发明的包括有1个信标发射单元1、8个定向接收单元2、9个卫星接收单元3，共3部分构成。其中：信标发射单元1接有1个卫星接收单元3,8个定向接收单元2各接有1个卫星接收单元3。工作时，信标发射单元1设置好工作信道和自身身份识别码（连接好电池12和天线13）按开机键，开始发射定向信标。定向接收单元2（连接好电池22）按开机键，将信道号设置为搜寻的信标发射单元1的信道号。当信标发射单元1发射定向信标后，定向接收单元2接收定向信标，通过比较不同方向接收到的信标信号强度，通过目标显示屏提示信标发射单元1的方向，迅速完成目标搜寻。同时，定向接收单元2可以对接收到的信标进行身份识别，从而保障了搜寻目标的正确性。若信标发射单元\n1和定向接收单元2均连接有卫星接收单元3，此时信标发射单元1发射的信标不仅含有身份识别信息，而且还含有卫星定位信息，定向接收单元2可以通过接收到的信标位置信息，提示其与信标发射单元1的位置。具体实施时，可以从不同方位设置N个定向接收单元2，同时且独立进行搜寻工作，实现快速准确搜寻同一目标的目的。\n[0071] 从图2可以看出：本发明信标发射通路处理方法步骤如下：\n[0072] 步骤201卫星数据：完成对从卫星接收单元3接收的数据进行电平转换，继而进行数据帧解包提取所需信息，然后将提取的卫星数据信息送至网络层处理；\n[0073] 步骤202身份识别码：完成对从电可擦除存储器中提取身份识别码数据信息，然后将提取的身份识别码数据信息送至网络层处理；\n[0074] 步骤203网络层处理和步骤204纠错与编码：完成卫星数据信息或身份识别码数据信息的组帧，继而进行数据的纠错与编码；\n[0075] 步骤205 MSK调制：完成数据新的MSK基带调制，即将数字信号转化为适合无线信道传输的模拟信号；\n[0076] 步骤206信道控制和步骤207频率合成：完成载波信号的形成与控制，并将经MSK调制后的基带信号调制到载波上。\n[0077] 步骤208信道处理：完成已调载波信号的放大与控制。即自动控制已调载波信号功率，并将此已调载波信号功率控制在技术指标要求的范围内，最后以无线射频信号向外发射；\n[0078] 从图3可以看出：本发明定向接收通路处理方法步骤如下：\n[0079] 步骤301信道处理：完成无线射频信号的接收工作。即将接收的射频信号解调为模拟基带信号，并通过模拟电平指示接收的射频信号强度，然后将模拟基带信号送至MSK解调器进行解调，并将接收的射频信号强度指示信号送至场强数据处理单元；\n[0080] 步骤302 MSK解调：完成将解调后的模拟基带信号经MSK解调为数字基带信号；\n[0081] 步骤303纠错与解码和步骤304网络层处理：完成数字基带信号数据的纠错与编码，继而从解码的数据帧中提取出卫星数据信息和身份识别码数据信息；\n[0082] 步骤305卫星数据：完成对提取的卫星数据信息进行数据帧解包并提取所需信息。然后将提取的卫星数据信息送至目标显示处理；\n[0083] 步骤306身份识别码：完成对身份识别码数据信息的识别判断，然后将判断结果信息送至目标显示处理；\n[0084] 步骤307场强数据：完成对接收的射频信号场强信号进行整形、滤波、A/D采样后，将采样后的数据信息送至目标显示处理；\n[0085] 步骤308电子指南针：完成对接收的射频信号场强数据信息进行方位精度补偿。\n即通过电子指南针技术获取当前定向接收单元2的地理方位数据，并将此数据补偿射频信号场强数据的参量，形成精度较高的方位数据，然后将补偿后的数据送至目标显示处理；\n[0086] 步骤309目标显示：完成信标发射机单元1的卫星定位显示、场强定向显示即信标发射单元身份识别信息显示。\n[0087] 从图4可以看出：本发明信标发射单元1包括有电路模件11，电池12，天线13，机壳14，机盖15，且电路模件11设置在机壳14内的右边，电池设置在机壳14内的左边，而天线13接口设置在机壳14的顶部中心位置，连同机盖15相结合构成一个整体部分。\n[0088] 从图5可以看出：本发明信标发射单元1的电路模件11为模块化结构，分为控制板111，射频板112，而控制板111又包括1个微处理器1111，1个MSK基带接收器1112，1个压控振荡器1113，1个频率锁相器1114，1个小信号放大器1115，1个加速度传感器1116，\n1个电可擦除存储器1117，1个RS232接口1118，1个实时时钟1119；而射频板112又包括1个中小信号放大器1121，1个中小信号放大器1122，1个功率检测器1123。其中：微处理器1111分别与频率锁相器1114、加速度传感器1116、电可擦除存储器1117、RS232接口\n1118、实时时钟1119呈双向连接；微处理器1111依次与MSK基带接收器1112、压控振荡器\n1113、小信号放大器1115呈单向连接；压控振荡器1113的输出端和输入端分别与频率锁相器1114的输入端和输出端相对应连接；小信号放大器1115依次与小信号放大器1121、中小信号放大器1122呈单向连接；中小信号放大器1122与功率检测器1123及小信号放大器\n1121呈环形连接。\n[0089] 从图6可以看出：本发明定向接收单元2包括有电路模件21，电池22，机壳23，机盖24，且电路模件21设置在机壳23内的右边，电池设置在机壳23内的左边，连同机盖24相结合构成一个整体部分。\n[0090] 从图7可以看出：本发明定向接收单元2的电路模件21为模块化结构，包括1个微处理器2101，1个内置定向天线2102，1个混频器2103，1个中频接收处理器2104，1个MSK基带接收器2105，1个电子指南针2106，1个加速度传感器2107，1个电可擦除存储器\n2108，1个高频放大器2109，2个射频滤波器2110和2111，1个中频滤波器2112，1个RS232接口2113，1个实时时钟2114。其中：微处理器2101分别与电子指南针2106、加速度传感器\n2107、电可擦除存储器2108、RS232接口2113和实时时钟2114呈双向连接；微处理器2102依次相继与射频滤波器2110、高频放大器2109、射频滤波器2111、混频器2103、中频滤波器\n2112、中频接收处理器2104、MSK基带接收器2105至微处理器2101呈单向连接。\n[0091] 从图8可以看出：本发明卫星接收单元3包括有：1个电路模件31，1个接口32，1个壳体33，且电路模件31设置在壳体33内，接口32设置在壳体33的前端，三者相结合构成一个整体部分。\n[0092] 从图9可以看出：本发明定向接收单元2的电路模件21中，各电路模块均设置在PCB板的正面，而内置定向天线2102设置在PCB板的反面。\n[0093] 值得说明的是：本发明中内置定向天线2102为自制专用件，各单元机壳和机盖为压铸件，其余为通用工业标准件。\n[0094] 以上实施例，仅为说明本发明的技术特征和可实施例，其目的在于使该领域的技术人员能够了解本发明的内容并具体实施。由此，凡根据本发明的构思作出的变换和修饰，均包含在本发明的权利要求范围内，依专利法提出申请。