專利名稱：被動(dòng)式活動(dòng)目標(biāo)無(wú)線監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)，具體說(shuō)是一種被動(dòng)式活動(dòng)目標(biāo)無(wú)線監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)。
目前使用的報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)的目標(biāo)多為相對(duì)固定目標(biāo)，例如銀行報(bào)警系統(tǒng)、企業(yè)財(cái)會(huì)室報(bào)警系統(tǒng)、圣峰報(bào)警系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種方便直觀地為軍、警方捕捉尋找活動(dòng)目標(biāo)的被動(dòng)式活動(dòng)目標(biāo)無(wú)線監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下措施來(lái)達(dá)到一種被動(dòng)式活動(dòng)目標(biāo)無(wú)線監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)，包括中央控制室，其特征在于發(fā)射部分單片機(jī)程序產(chǎn)生該子機(jī)的串行編碼信號(hào)，該信號(hào)送到由高頻集成電路組成的調(diào)頻信號(hào)振蕩調(diào)制模塊，被調(diào)制成調(diào)頻信號(hào)，該調(diào)頻信號(hào)由高頻功放模塊放大后，由高效的偶極半波振子天線發(fā)射；接收部分接收天線輸出端接至調(diào)頻接收機(jī)輸入端，調(diào)頻接收機(jī)輸出端、無(wú)線角度傳感器輸出端均與單片機(jī)I/O口相連，單片機(jī)輸出端接至調(diào)制解調(diào)器輸入端，調(diào)制解調(diào)器輸出端接至中央控制室。
本發(fā)明的目的還可以通過(guò)以下措施來(lái)達(dá)到接收天線為全方位、高方向性的八木振子天線陣，并可做到360度連續(xù)旋轉(zhuǎn)，其波瓣夾角不大于1度；接收部分至少需兩套天線系統(tǒng)；接收部分配置三套天線系統(tǒng)為最佳方案。


圖1是本發(fā)明電原理框圖。
圖2是本發(fā)明發(fā)射機(jī)電原理圖。
圖3是本發(fā)明程序框圖。
本發(fā)明下面將結(jié)合附圖作進(jìn)一步詳述(1)發(fā)射部分如圖1所示，本系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)主要由三部分組成。首先是由PIC58BS單片機(jī)程序產(chǎn)生該子機(jī)的串行編碼信號(hào)(此編碼為該子機(jī)獨(dú)有，即識(shí)別碼)。該信號(hào)送到由UPC1651高頻集成電路組成的調(diào)頻信號(hào)振蕩調(diào)制模塊，被調(diào)制成420MHZ-470MHZ的調(diào)頻信號(hào)，(因頻率資源由國(guó)家統(tǒng)一安排分配，故上述頻率只用于原理分析)。最后該調(diào)頻信號(hào)由三菱公司的M5779H高頻功放模塊放大后，由高效的偶極半波振子天線發(fā)射。
如圖2所示PIC58BS組成編碼部分，其中，PIC58BS的2、3腳接到插口CK2，該插口為編程專用，即生產(chǎn)過(guò)程中方使用。其1、18、17三個(gè)腳接至電可擦除存儲(chǔ)器——93LC56。該存儲(chǔ)器保存編碼信息及用戶要求的應(yīng)用程序。PIC58BS的4腳接到由BG1、R1、R2、R3組成的上電自動(dòng)復(fù)位電路，在按通電源時(shí)，它們可給PIC58BS提供一個(gè)復(fù)位脈沖信號(hào)，PIC58BS的6-13腳為I/O口，除13腳用于輸出編碼信號(hào)外，其余I/O都可根據(jù)具體應(yīng)用的要求靈活設(shè)定其功能。PIC58BS的15、16腳為振蕩輸入、輸出，在電路上這兩腳接有一只4MHZ的石英振子振蕩器，該主頻可使PIC58BS提供每秒2000條語(yǔ)句以上的執(zhí)行速度，PIC58BS的14腳為電源正極引腳，5腳為接地引腳。PIC58BS的13腳送出的編碼信號(hào)經(jīng)C3隔直流耦合電容接到由UPC1651組成的調(diào)頻調(diào)制模塊，UPC1651為四腳微型封裝的集成電路，在其1、3腳(即輸入、輸出腳)之間接有C1反饋電容，使其產(chǎn)生高頻振蕩信號(hào)，且此信號(hào)受1腳輸入的編碼信號(hào)調(diào)制。在UPC1651的3腳還接有L1、C4組成的選頻回路，將頻譜成分凈化，以壓縮發(fā)射信號(hào)的頻帶寬度。已選頻的調(diào)頻信號(hào)經(jīng)C2耦合至M57797H功放模塊的1腳，該模塊為一個(gè)五腳的厚膜電路，其4、2兩腳分別接至電源正和地，3腳為輸出端，直接接至發(fā)射天線，5腳為偏置電壓輸入，該腳接在電位器W1的滑動(dòng)臂上，可根據(jù)電源電壓及功率要求提供給末級(jí)功放管以合適的偏置電流。關(guān)于電源部分，由于都是常見(jiàn)的典型線路，故在此不盡詳述。
(2)接收部分本系統(tǒng)接收天線為全方位、高方向性的八木振子天線陣。并可做到360度連續(xù)旋轉(zhuǎn)，其波瓣夾角不大于1度。與旋轉(zhuǎn)天線同步的角度傳感器能不停地把角度信號(hào)送到PIC58BS單片機(jī)的I/O口。當(dāng)天線系統(tǒng)捕捉到特定發(fā)射機(jī)發(fā)出的特定編碼時(shí)，調(diào)頻接收機(jī)解調(diào)出編碼信號(hào)，并送至單片機(jī)，PIC58BS單片機(jī)即把此編碼信號(hào)與同一時(shí)間的角度信號(hào)輸出，通過(guò)符合RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的串行口送到調(diào)制接調(diào)器，調(diào)制成音頻脈沖號(hào)，通過(guò)專用線路送至中央控制室。本系統(tǒng)的最簡(jiǎn)配置需兩套這樣的天線系統(tǒng)，考慮到提高精度及維修、保養(yǎng)不間斷工作，建議系統(tǒng)配置最佳方案為三套。
關(guān)于天線系統(tǒng)與中央控制室之間的專用線路，建議采用專用電纜，這樣會(huì)大大提高系統(tǒng)速度，并可同時(shí)跟蹤更多目標(biāo)。如無(wú)法架設(shè)專用電纜，采用普通電話線路亦可。
中央控制室內(nèi)的多媒體計(jì)算機(jī)(以下簡(jiǎn)稱計(jì)算機(jī)1)把覆蓋地區(qū)地圖及經(jīng)緯度通過(guò)大屏幕顯示器影射出。當(dāng)中央控制室接收到天線系統(tǒng)發(fā)回的音頻脈沖信號(hào)，通過(guò)調(diào)制解調(diào)器解調(diào)成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的串行信號(hào)，然后送入計(jì)算機(jī)1。計(jì)算機(jī)1根據(jù)兩套已知方位的天線系統(tǒng)發(fā)回的角度信號(hào)即可計(jì)算出目標(biāo)的準(zhǔn)確位置和坐標(biāo)，并將目標(biāo)點(diǎn)在計(jì)算機(jī)1的顯示屏及大屏幕上同時(shí)標(biāo)出。因大屏幕上已有覆蓋地區(qū)地圖及經(jīng)緯度，則操作人員能迅速、直觀地判斷出目標(biāo)所處的地理位置及經(jīng)緯度。在計(jì)算目標(biāo)位置時(shí)，計(jì)算機(jī)1會(huì)把角度信號(hào)與識(shí)別碼信號(hào)分離開(kāi)，其中角度信號(hào)用于判斷目標(biāo)位置；而識(shí)別碼信號(hào)用于判斷哪兩個(gè)角度信號(hào)為同一目標(biāo)，以保證在同時(shí)跟蹤多目標(biāo)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)虛假目標(biāo)，從而提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。
完成上述計(jì)算過(guò)程后，計(jì)算機(jī)1將識(shí)別碼信號(hào)通過(guò)并行口“LPTl”送入普通計(jì)算機(jī)(以下簡(jiǎn)稱計(jì)算機(jī)2)。計(jì)算機(jī)2接收到識(shí)別碼信號(hào)后，立即在本機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)尋找出與識(shí)別碼相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)備案資料，并在計(jì)算機(jī)2的顯示器上顯示出。同時(shí)可在大屏幕上以畫(huà)中畫(huà)形式顯示出來(lái)，如必要時(shí)也可將資料打印備案。
(3)軟件分析如圖3所示，首先分析PIC58BS單片機(jī)部分的程序。由天線傳回的識(shí)別碼串行信號(hào)經(jīng)整形后輸入單片機(jī)的I/O口RBO(見(jiàn)單片機(jī)原理圖)，此信號(hào)被以字符串的形式賦值為 。同時(shí)，由角度傳感器送回的角度信號(hào)被送入RB1，同樣以字符串的形式賦值為 。下一步程序?qū)⑴袛?是否為空串。如果是，就表明在該角度沒(méi)有目標(biāo)，則程序返回起始端，準(zhǔn)備輸入下一個(gè)數(shù)據(jù)。如果不是空串，則進(jìn)一步檢查字符串是否為規(guī)定長(zhǎng)度，因編碼電路產(chǎn)生的串行編碼長(zhǎng)度是一定的，故檢查字符串長(zhǎng)度可有效地排除干擾因素。如長(zhǎng)度不符合要求也同樣返回程序起始端。如長(zhǎng)度也符合要求，則將 和 相加并通過(guò)串行輸出插口將其發(fā)送出去。因 字符串的長(zhǎng)度是一定的，故可將它們直接相加而無(wú)需分隔符，下面的程序也能輕易、有效地將它們分離。
接著分析計(jì)算機(jī)1的程序。該程序首先將覆蓋地區(qū)地圖影射在顯示器及大屏幕上，然后從計(jì)算機(jī)1的串行口COM1、COM2讀出兩路天線系統(tǒng)送回的識(shí)別碼和角度的復(fù)合信號(hào)，并分別賦值為 和 ，然后用字符串函數(shù)分離識(shí)別碼信號(hào)和角度信號(hào)。接著程序在D 和 中尋找相同的識(shí)別碼。如找到后，則將 、ES中該識(shí)別碼之后的若干位讀出即得到了兩個(gè)角度值并計(jì)算出目標(biāo)點(diǎn)的位置(在屏幕上的坐標(biāo))。再通過(guò)目標(biāo)點(diǎn)與已知天線點(diǎn)(天線在屏幕上的位置)的相對(duì)關(guān)系及已知天線點(diǎn)的經(jīng)緯度，就可輕易地算出目標(biāo)點(diǎn)的經(jīng)緯度，此經(jīng)緯度可根據(jù)實(shí)際情況是否需要而選擇是否顯示。計(jì)算出目標(biāo)點(diǎn)后，還要判斷該點(diǎn)是否在屏幕顯示范圍。如果在屏幕顯示范圍以內(nèi)，則將該點(diǎn)在顯示器和大屏幕上顯示出來(lái)。如果該點(diǎn)在屏幕顯示范圍以外，則只將該點(diǎn)的經(jīng)緯度顯示在屏幕上。完成上述計(jì)算后，計(jì)算機(jī)1將把有效的識(shí)別碼通過(guò)并行口輸出至計(jì)算機(jī)2，并將
中計(jì)算過(guò)的識(shí)別碼及它對(duì)應(yīng)的角度刪除，然后返回第三步，繼續(xù)計(jì)算下一個(gè)目標(biāo)，直到
變?yōu)榭沾蛘也坏较嗤R(shí)別碼后，返回第二步，重新讀COM1、COM2中的字符串，然后重復(fù)上面的過(guò)程，以更新目標(biāo)的位置。
計(jì)算機(jī)2的程序是一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，只要從并行口讀入字符串再在數(shù)據(jù)庫(kù)中查找相同的字符串，并把該字符串對(duì)應(yīng)的資料顯示出來(lái)即可，由于該程序較簡(jiǎn)單且類似程序較多，故在此省略分析過(guò)程。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)1、即時(shí)性通過(guò)高速計(jì)算機(jī)運(yùn)算，能快速及時(shí)地更新顯示畫(huà)面，以反映活動(dòng)目標(biāo)當(dāng)前最新方位。2、直觀性通過(guò)大屏幕顯示器射出的覆蓋地區(qū)地圖，能直接反映出活動(dòng)目標(biāo)當(dāng)前所處的地理位置。3、目標(biāo)活動(dòng)性通過(guò)專用軟件計(jì)算，能顯示出目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡。4、識(shí)別性通過(guò)大規(guī)模編、解碼電路，能識(shí)別不少于400萬(wàn)組活動(dòng)目標(biāo)，并迅速顯示出目標(biāo)的存檔資料。5、易擴(kuò)充性只要多處安裝本系統(tǒng)，即可無(wú)限擴(kuò)大監(jiān)測(cè)范圍，達(dá)到異地聯(lián)網(wǎng)之效果。且能與警、軍方現(xiàn)有的閉路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)合工作，以發(fā)揮更大的效能。6、本系統(tǒng)對(duì)其它行業(yè)無(wú)依賴性如電信業(yè)等，故不受其它行業(yè)限制，更不會(huì)干擾其它行業(yè)的正常運(yùn)作。7、本系統(tǒng)價(jià)格適中，在覆蓋范圍內(nèi)無(wú)盲區(qū)。
權(quán)利要求
1.一種被動(dòng)式活動(dòng)目標(biāo)無(wú)線監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)，包括中央控制室，其特征在于發(fā)射部分單片機(jī)程序產(chǎn)生該子機(jī)的串行編碼信號(hào)，該信號(hào)送到由高頻集成電路組成的調(diào)頻信號(hào)振蕩調(diào)制模塊，被調(diào)制成調(diào)頻信號(hào)，該調(diào)頻信號(hào)由高頻功放模塊放大后，由高效的偶極半波振子天線發(fā)射；接收部分接收天線輸出端接至調(diào)頻接收機(jī)輸入端，調(diào)頻接收機(jī)輸出端、無(wú)線角度傳感器輸出端均與單片機(jī)I/O口相連，單片機(jī)輸出端接至調(diào)制解調(diào)器輸入端，調(diào)制解調(diào)器輸出端接至中央控制室。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被動(dòng)式活動(dòng)目標(biāo)無(wú)線監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)，其特征在于接收天線為全方位、高方向性的八木振子天線陣，并可做到360度連續(xù)旋轉(zhuǎn)，其波瓣夾角不大于1度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被動(dòng)式活動(dòng)目標(biāo)無(wú)線監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)，其特征在于接收部分至少需兩套天線系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的被動(dòng)式活動(dòng)目標(biāo)無(wú)線監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)，其特征在于接收部分配置三套天線系統(tǒng)為最佳方案。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種方便直觀地為軍、警方捕捉尋找活動(dòng)目標(biāo)的被動(dòng)式活動(dòng)目標(biāo)無(wú)線監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由發(fā)射、接收和中央控制室組成，其中發(fā)射部分由PIC58BS單片機(jī)、UPC1651調(diào)頻信號(hào)振蕩調(diào)制模塊、M57797H高頻功放模塊組成，接收部分由接收天線、無(wú)線角度傳感器、調(diào)頻接收機(jī)、PIC58BS單片機(jī)、調(diào)制解調(diào)器組成。
文檔編號(hào)G01S13/06GK1155083SQ9611681
公開(kāi)日1997年7月23日 申請(qǐng)日期1996年1月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月17日
發(fā)明者朱嶸 申請(qǐng)人:朱嶸