浅谈无线电定向系统的没计
无线电定位原理与技术
无线电定位原理与技术TOA是通过测量信号从发射器发射到接收器接收的时间来确定距离的。
当无线电信号从发射器发出后，经过空气传播到达接收器，接收器接收到信号后会测量从信号发出到接收到的时间差，再根据信号在空气中的传播速度以及时间差来计算距离。
RSSI则是通过测量接收到的信号强度来确定距离的。
由于信号在传播过程中会遇到阻尼、衰减等因素的影响，接收到的信号强度会随着距离的增加而减弱，因此可以根据接收到的信号强度来推测距离。
多普勒效应测量则是通过测量接收到的信号频率的变化来确定移动物体的速度和方向的。
当移动物体靠近接收器时，接收到的信号频率会变高；当移动物体远离接收器时，接收到的信号频率会变低。
通过测量频率的变化量，可以推测物体的速度和方向。
GPS是使用最广泛的无线电定位技术之一，它利用一组卫星在轨道上发射无线电信号，并通过接收器接收到这些信号来计算自身的位置。
通过接收到多个卫星的信号，并使用三角测量的原理，可以准确地确定自身的位置。
基站定位是通过使用移动通信网络中的基站来确定移动设备的位置。
当移动设备与基站进行通信时，基站会记录下与设备通信的信号参数，通过测量被记录的信号参数的变化，可以计算设备的位置。
无源定位是一种通过被动地接收到的无线电信号来确定设备位置的技术。
这种技术适用于无法主动发送信号的设备，例如无线电频谱分析仪、无线电信号监测系统等。
通过分析接收到的信号参数，并结合信号传播模型和统计方法，可以推测设备的位置。
总之，无线电定位技术通过测量信号的到达时间、信号强度和频率变化等参数来确定移动设备或物体的位置。
通过不同的实现方式和算法，可以实现各种应用场景下的定位需求。
无线电定位技术综述
陕西理工学院电子信息讲座论文无线电定位技术作者:***指导教师：**专业名称：电子信息工程班级：电子101学号：2022年4月26日无线电定位技术摘要：无线电定位一般分为有源定位和无源定位，一般为雷达台站、通讯卫星（或侦察飞机）以及接收仪的设备的运用，通过对空间三位位置的分析再由信号的处理将其显示出来的。
本文通过对雷达台站、卫星以及空间定位方法介绍及信号的调制与解调等方面的论述来说明当今定位系统（GPS）以及未来的走向做一定的分析。
关键字：有源定位；半有源定位；无源定位；雷达台站；通讯卫星；空间TODA定位技术；信号的调制与解调。
Abstract: radio positioning is generally divided into active and passive location, generally for radar stations, communications satellite ( or reconnaissance aircraft ) and a receiving instrument equipment to use, based on the analysis of space three position by the signal processing to be displayed. This article through to the radar stations, satellites and space positioning method is introduced and the modulation and demodulation of signal aspects and so on to explain current positioning system ( GPS ) and future to do some analysis.Keywords: active positioning; semi active positioning; passive location; radar stations; communication satellite; space TODA positioning technology; signal modulation and demodulation.引言：随着当今时代的发展，无线电技术像雨后春笋般迅速发展，经历了二十世纪的洗礼，无线电技术已经运用到了我们日常生活的方方面面。
物理实验技术中的无线电系统设计与优化方法
物理实验技术中的无线电系统设计与优化方法无线电技术在现代物理实验中起着重要的作用。
它不仅可以实现数据的无线传输和控制，还可以通过无线通信实现对实验设备的远程监控和操作。
然而，无线电系统的设计与优化在物理实验中并不是一项容易的任务。
本文将从多个角度探讨物理实验技术中的无线电系统设计与优化方法，以期为研究人员提供一些参考和指导。
首先，无线电系统设计中的一个重要方面是频谱规划。
频谱规划涉及到对无线电信号的频率分配和功率控制，以避免信号之间的干扰。
在物理实验中，频谱规划可以根据实验需求来确定合适的频率范围和功率级别。
同时，还需要考虑到实验设备周围的无线电环境，以避免与其他无线电设备的干扰。
例如，在某些频段已经被其他无线电设备频繁使用的情况下，可以选择使用其它频段或应用无线电技术中的频率跳变技术，以减少干扰。
其次，无线电系统设计中的另一个关键问题是信号传输的可靠性和稳定性。
在物理实验中，要保证实验数据的准确性和可靠性，无线电信号的传输必须具备良好的抗干扰能力和抗衰减能力。
一种常用的方法是使用调制解调技术来传输信号，通过对信号进行调制和解调，可以使信号更加稳定和可靠。
另外，合适的编码技术和纠错编码技术也可以提高信号传输的可靠性。
例如，可以使用差分编码技术和海明编码技术来提高信号的抗干扰能力和抗衰减能力。
此外，在无线电系统设计中，还需要考虑无线电设备的天线设计和位置布局。
天线是无线电信号的传输和接收的关键部件，其设计和布局的合理性直接影响到信号的传输质量。
在物理实验中，天线的选择和布局应根据实验需求和环境条件进行优化。
例如，在室内实验环境中，可以选择方向性天线，以减少信号与墙壁反射导致的干扰。
而在室外实验环境中，可以选择增益较高的天线，以增加信号的传输距离和穿透能力。
最后，无线电系统设计中的一个重要环节是功耗管理。
在物理实验中，无线电设备通常需要长时间运行，并且需要保持较高的稳定性和可靠性。
为了延长设备的使用寿命和减少能源消耗，可以采取一些功耗管理的策略。
基于FM无线信号的定位系统设计与实现
图１ 指纹定位原理 数据预处理为避免采样数据的抖动，维持定位结果的稳定性，对指纹采集过程的数据进行两阶段的处理，首先在同一位置采集并对这20组数据使用Grubbs准则剔除异常数据，剔除完后再对所有过滤后数据进行卡尔曼滤波，作为最终的结果。
数据预处理效果如图2所示。
图２ 数据预处理效果2.3 实时位置估计余弦相似性是对两个向量之间相似性的度量，通过测量两个向量内积空间的夹角的余弦值来度量它们之间的相似性，机器学习中借用这一概念来衡量样本向量之间的差异。
定义1：在二维空间中向量A(x1,y2)与向量B(x2,y2)的夹角余弦由下式描述。
（1）定义2：两个n维样本点a(x11,x12,…,x1n)和b(x21,x22,…,x2n)自建，可以使用类似于夹角余弦的概念来描述它们之间的相似度。
（2）即：（3）夹角余弦取值范围为[-1，1]。
夹角余弦越大表示两个向量的夹角越小，夹角余弦越小表示两向量的夹角越大。
当两个向量的方向重合时夹角余弦取最大值1，当两个向量的方图３ 实验环境及采集示意图为验证算法的有效性，在市区范围选择了200个点来采集指纹数据，使用交叉验证的方法来验证算法的有效性[5]，利用70%的数据来建立指纹库，30%的数据进行交叉验证，实验结果表明，在利用3个FM发射台的场景下，平均定位误差为30～50 m，这个结果和预期接近。
４ 结 语本文研究如何利用FM无线信号完成定位，使用指纹算法、卡尔曼滤波、夹角余弦等技术，利用相应的软件无线电设备，完成了算法的实现和验证，实验结果表明了方法的有效性，如何把成果小型化和实用化，将成为本文的下一步工作。
参考文献[1]王磊,胡爱群,白光伟.一种传感器网络高精度定位系统:设计与仿真[J].计算机工程与应用,2012,48(5):107-109.[2]何艳军.基于FM的定位技术研究[D].湘潭:湘潭大学,2015.[3]周薇.一种高效的指纹库构建方法及其在WiFi定位中的应用[D].北京:北京工业大学,2013.[4]贾一展.基于Wi-Fi的室内外定位技术研究[D].杭州:中国计量大学,2016.[5]海川,赵军,杨家玮.基于MATLAB的遥测PCM/FM 信号解调仿真[J].电子科技,2008,21(2):44-46.。
基于无线电技术的定位系统分析与设计
基于无线电技术的定位系统分析与设计无线电技术是一种利用无线电波传播信号的技术，广泛应用于通信、定位、导航和雷达等领域。
其中，无线电定位技术是基于测量无线电波的传播特性，通过测量信号传播时间、信号强度或者信号相位等参数，来确定目标的位置。
无线电定位技术具有广泛的应用领域，包括车辆定位、物联网定位、室内定位等。
本文将对无线电技术的定位系统进行分析与设计。
一、无线电定位系统的基本原理无线电定位系统的基本原理是通过测量目标到接收器的无线信号特性，来确定目标的位置。
无线电定位系统通常包括发射器、接收器和信号处理模块三个主要部分。
1. 发射器：发射器使用无线电信号发射设备将信号发送到目标位置。
发射器通常由天线和无线电发射器组成，可以向不同的方向发射无线电波。
2. 接收器：接收器使用接收设备接收目标位置发射的无线电信号。
接收器通常由天线、无线电接收器和信号处理模块组成，可以接收来自不同方向的无线电信号。
3. 信号处理模块：信号处理模块用于处理接收到的无线电信号，通过测量信号传播时间、信号强度或者信号相位等参数，来确定目标的位置。
信号处理模块通常由时钟、测量和计算模块组成。
二、无线电定位系统的测量方法无线电定位系统的测量方法包括时间测量、强度测量和相位测量等。
1. 时间测量：时间测量是一种通过测量信号传播时间来确定目标位置的方法。
在发射器发送信号后，接收器开始计时，当接收到信号时，停止计时。
通过信号传播速度和时间差，可以计算出目标位置与接收器的距离。
综合多个接收器的测量结果，可以确定目标的位置。
2. 强度测量：强度测量是一种通过测量信号强度来确定目标位置的方法。
由于无线电信号的衰减规律，信号强度会随着距离的增加而减弱。
通过测量接收到信号的强度，可以推算出目标与接收器的距离。
综合多个接收器的测量结果，可以确定目标的位置。
3. 相位测量：相位测量是一种通过测量信号相位差来确定目标位置的方法。
在发射器发送信号后，接收器接收到信号的相位差与目标位置有关。
无线电通信系统设计
无线电通信系统设计在现代的通信领域，无线电通信已经成为了必不可少的一部分，从手机到卫星，无线电通信系统已经成为了我们生活中必不可少的一部分。
但是好的无线电通信系统并不容易设计，需要有丰富的专业知识和经验，下面我们就来探讨一下无线电通信系统的设计。
一、设计前的准备在设计无线电通信系统之前，首先需要进行一些准备工作，包括对现有的技术进行了解和研究，了解市场需求，评估竞争对手的情况等等。
同时，还需要对要实现的功能和目标进行明确，包括通信距离、传输速度、稳定性等等。
二、选取适当的频段选取适当的频段是设计无线电通信系统非常关键的一步，因为不同的频段具有不同的特点，对于不同的应用场景，需要选取不同的频段。
例如，在城市通信中，需要选取高频段的信号，因为高频信号具有穿透建筑物的能力更强，通信距离也更短。
而在荒野地区需要选取低频信号，因为低频信号的穿透能力更强，可以穿过森林和其他的障碍物。
三、功率和天线功率和天线的选择对于无线电通信系统的设计也很关键。
首先确定需要多大的功率，需要根据通信距离和信噪比进行计算。
同时，需要选择合适的天线，天线的选择主要是要考虑到发射的方向和接收的方向，是否需要定向天线等等。
四、信道选择和调制方式无线电通信系统中的信道选择和调制方式对于通信的质量也非常关键。
信道的选择需要根据信道的质量和使用频率进行选择，对于干扰较少的信道，可以选择直接进行通信，对于干扰较大的信道，需要进行差错纠正来提高通信的质量。
而调制方式的选择需要根据信号的调制方式、速度、带宽等进行选择。
五、噪声和干扰在无线电通信系统中，噪声和干扰也是非常重要的因素，需要进行充分的考虑和处理。
噪声可以通过选择合适的调制方式和差错纠正技术来减少，而干扰可以通过选择合适的频段和功率来减少。
六、系统优化和测试系统的优化和测试也是设计无线电通信系统必不可少的一部分，需要对系统进行测试，确定其性能和稳定性。
同时，需要对系统进行优化，改进其设计，提高其质量和效率。
一种基于软件无线电技术的定位系统
一种基于软件无线电技术的定位系统随着现代科技的快速发展，人们对于定位系统的需求也越来越高。
使用传统的定位技术，例如卫星定位系统(GPS)、基站定位等，在某些情况下存在着性能上的限制。
比如在GPS信号无法到达的封闭场所、建筑群密集区域或者是过远距离等地方，传统的定位系统往往会出现精度不高、稳定性差等问题。
为了解决这些问题，近年来发展出了新的定位技术——基于软件无线电技术(SDR)的定位系统。
本文将会对这种新的定位技术进行介绍和分析。
一、基于软件无线电技术（SDR）的概念软件无线电技术(SDR)是一种新兴的无线通信技术，它使用现代数字信号处理技术，将很多传统上硬件实现的无线电功能，通过软件的方式来实现。
这种新技术可以带来很多有益的优势，其中之一便是在定位方向上的应用。
传统上，电路板上的硬件是实现定位功能的响应部件。
但通过SDR技术的应用，电路板的硬件被替代为一个数字信号处理器，所有定位运算全部由软件实现。
这种新技术能够更好地应对信号的多样性，同时可以提供更加灵活和广泛的技术支持。
它将开创出一系列新兴的技术解决方案。
二、基于SDR技术的定位系统的原理SDR技术可以使得无线电信号处理更加高效，因为通过软件实现，它可以在相同的硬件上，以不同的方式处理信号。
这种处理方式叫做“调制”，只需要运用一种信号处理器，就可以处理出很多不同种类的调制类型信号。
当运用基于SDR的定位系统时，其所使用的系统需要进行三个关键方面的信号处理：信号的收集、处理和输出。
收集阶段是指通过无线电接收器对发送源发出的信号进行收集。
这个收集过程又可以进行通信或“所谓的接口”，它把两个或更多的信息传递给另一个设备。
通过这个接口可以调用SDR工作软件。
接收到的信号将需要被处理：首先需要进行FFT(快速傅里叶变换)，将时域信号转换为频域信号，并通过相关技术将信号化为数字形式，同时剔除噪音或干扰源。
在这个过程中，不同的射频信号有很多不同的调制类型。
软件定义无线电通信系统的设计与实现
软件定义无线电通信系统的设计与实现软件定义无线电（Software Defined Radio，简称SDR）是一种基于软件的无线电通信技术，可以灵活地实现不同无线通信标准的接收和发射功能。
在软件定义无线电通信系统的设计与实现过程中，需要考虑多个方面的因素，包括硬件系统设计、射频前端设计、信号处理算法实现、通信协议设计等。
本文将从这些方面对软件定义无线电通信系统的设计与实现进行探讨。
首先，硬件系统设计是软件定义无线电通信系统的基础。
硬件系统由射频前端、中频处理单元和数字处理单元组成。
射频前端负责信号的接收和发射，包括射频采样、频率转换和信号放大等功能。
中频处理单元主要处理接收到的信号，进行滤波、解调等操作。
数字处理单元则负责信号的数字化和处理，包括解码、编码、误码纠正等功能。
在硬件系统设计中，需要考虑到射频前端的带宽、灵敏度等参数的选取，并合理设计数字处理单元的计算能力、存储容量等。
其次，射频前端设计是软件定义无线电通信系统中的关键环节。
射频前端的设计需要考虑到满足多种通信标准的要求。
在射频前端设计中，常用的技术包括频率合成器、滤波器、放大器等。
频率合成器用于实现频率的转换，可以通过控制其工作频率来实现不同通信标准的支持。
滤波器则用于对接收到的信号进行滤波，剔除不需要的频段，提高接收质量。
放大器则用于增大信号的幅度，提高信号的信噪比。
信号处理算法实现是软件定义无线电通信系统中的核心部分。
信号处理算法包括调制解调、错误检测纠正、信道估计等。
调制解调算法用于将数字信号转换为模拟信号进行无线传输，或将接收到的模拟信号转换为数字信号进行后续处理。
错误检测纠正算法用于检测和纠正传输中产生的误码，提高通信的可靠性。
信道估计算法则用于估计信号在无线信道中的传输特性，为后续处理提供参数。
通信协议设计是软件定义无线电通信系统中至关重要的一部分。
通信协议决定了系统之间进行通信的方式和规范。
在软件定义无线电通信系统的设计与实现中，通信协议设计需要考虑多个方面的因素，包括数据格式、错误检测纠正机制、传输速率等。
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浅谈无线电定向系统的没计
张辉
(贵州广播电影电视局794台)
{?睫要】本文首先简单介绍无线电定向的基本概念、分类，棵据系统的需求，着重阐述系统的设计过程，介绍整体的定向流程并根据理论0，推导结果初步确定系统所需的硬件设备。
从而确定系统设计的各项技术指标，选择相应的定向机书J，i k_{-t-出整个无线电定向子模块的基本工’二，：作原理和方式，并合理的选择所需的芯片及其他设备o．．￡佚键翊无线电；定向；设计，，’|。
?，二
1无线电定向的基本概念
如图1所示，当电波沿平面传播时，就可以用设置在该平面上A 点的定向机来测定辐射源B所在方向。
在图1(a)中，设过A点的正北方向为零度参考线，从正北方向到定向机A与辐射源B的连线的夹角a，就是辐射源所在的方位角，或辐射源所在方位。
在平面内，方位角取值【范围为0—3600。
■■¨
图1辐射源方位角的卿窿
对于沿地球表面传播的电波，如果用架设在地球表面A点的定向机测向，这时的00参考线，就是过A点的子午线的正北方向，辐射源方位角就是从护参剃泾A和B的大圆连线的夹角，如图l(b)所示。
B点相对于A点的方位角具有唯一性。
2无线电定向系统设计
21需求分析
无线电定向子模块在整个“基于G S M的A—G PS混合定位系统。
中是起补充作用。
其工作必须满足一定的指标要求，具体如下：
1)从消除A—G PS技术覆盖盲区的角度以及G S M网络的小区覆
盖半径考虑，系统无线信号有效覆盖半径为1,5kr no2)根据国家无线委员会建议，系统工作频率150M H z一300M H z，此部分频点比较丰富，容易实现实际中的应用。
3)实际中，系统工作在车载模式，因此天线不宜架设的过高，这里暂定基站天线高度下限1m，上限1．5m，移动台天线高度为2m。
4)终端发射部分工作在广播模式，对电量的要求很高，基本准则是：电蕾肖耗为1000M A h一10da ys且工作在呼吸模式。
5)为了阿匠系统复杂度，要求发送数据信息比较简单且数据长度比较小。
6)根据路径损耗模型估算结果，终端移动服务器的接收灵敏度应该在一120dbm左右。
7)系统终端定位是时尚消费电子用品，故其自身应该具有时尚小巧、简单易用的特点。
22,A D F7012芯片组成
发射芯片A D F7012主要完成射频载波信号的产生和对用户数字信号的调制功能，它包括晶振、电荷泵锁相环、调制模块、射频滤波器和寄存器等模块，其中需要我们根据自己的系统重新设计的主要工作模块是电荷泵锁相环(CP PL L)和射频滤波电路，为了是发射芯片按照系统酾十正常工作，就必须根据系统的工作频率和性能需求来确定这两部分电路的相关元器件参数。
23工作流程
其中发射模块安装在要定位的终端上，而接收模块安装在车载的搜索系统上。
由于在整个系统中，定向模块主要起到辅助的作用，该模块不需要像G P R S以及G PS模块那样实时的收集位置信息，所以，为了能够达到节省电量并实现系统功能的目的，定向模块通常情况下处于关闭状态。
当车辆出现遗失的情况时，通过G P RS模块的相关功能对定向模块进行触发，在这里，我们可以在芯片内部设置一个G PR S遗失确认定时器，当G PR S模块向用户发送汽车遗失确认信息的时候，214
2010年1月l下1同时启动短信定时器，这样，我们可以通过两种方式来确认是否开启定向模块。
定向模块将按照周期方式进行工作，周期性的按照占空比要求、以一定的速率开始发送无线射濒信号，具体的发送周期K寺定。
24定向流程
考虑到方案中的实际情况，当采用无线定向模块进行工作的时候，定应终端上的无线信号发射芯片将发送一定频率的射频信号，我们通过定制的信号接收装置可以对该信号进行接收，并且根据接收的信号对定位终端在G S M小区内的方位进行粗略的估计。
基本思想：在定位终端中采用类似于A D F7012的芯片作为定向模块，将该定位终端的标识号ID输入到芯片中，该芯片按照一定的周期、固定的功率广播自己的标识号l D o当寻找人员的移动设备进^芯片所发射的射频信号的覆盖范围的时候，不停的监听所有的无线信道，当收到定向模块发出的信号之后即可通i型解调来确定其l D以瓦发射源的方向，进而完成搜索工作。
25发射模块驱动
整个混合定位系统的硬件平台的处理器芯片采用的是A RM9结构的$3C2410处理器芯片，其软件系统是嵌^式LI N U X系统。
在芯片控制模块的驱动程序中，我们利用了$3C2410芯片的四个G P I O口来模拟控制A D F7012芯片的C E、D A T久C LO C k L E四路信号，以达到控制芯片上电、断电，并将控制寄存器信息写入芯片中的目的。
在芯片控制模块程序中，首先我们控制对连接A D F7012芯片C E管脚的G Pt-O口写入高电平，使芯片使能上电，然后按照之前给出的时序图对连接D A T久C l ock,LE三个管脚的G PI O口分别写入高低电平，从而将控制芯片工作状态的四个寄存器的值写入A D F7012芯片中，达到控制芯片工作帙态的目的。
而要使A D F7012芯片处于休眠状态时，只要对连接C E管脚的G PI O口输入低电平，就可以控制A D F7012芯片断电，以达到节省电量消耗的目的。
同时，虽然前面给出的时序图中，对时钟信号等的周期给出了具体的数值，但通过实际的测试，我们发现，只要D A LA、C LO C K和LE三路信号并不要在时间周期上完全相同这要就降低了我们芯片控制模块驱动程序在时间性上的要求，便于实现。
2．6发射模块系统测试
我们将A D F7012芯片焊接到混合定位系统的终端上，同时将前面介绍的无线电定向发射模块驱动程序写入到系统中。
启动整个混合定位终端的系统程序，按照需求启动无线电定向模块程序，测试发现整个模块的程序可以正常的启动。
首先我们i龇动无线电模块驱动程序看
能否控制A D F7012芯片工作在呼吸模式，即能否控制射频芯片在工作一段时间后进^休眠状态，隔—段时间又重新启动芯片工作。
通过使用示波器测试射频输出信号，我们发现程序能够控制芯片按照系统设计模式工作。
我们设定的发射信号功率是13dbm，从发射端口到频谱分析仪喻入的连接线衰减是5db，这样i西过频谱分析仪观察到的信号功率就应该是在8dbm，信号功率在7．80dbm左右，基本符合理论计算结果。
将A D F7012芯片集成到混合定位系统中，通过我们编写的驱动程序的控制，芯片同样可以像在开发板七由其自带的控制软件控制一样的正常工作，这表明教们的驱动程序编写是成功的。
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4’：’十j’“j’二，p，’‘__，眵考文献]
…朱庆厚著．无线电监测与通信侦察【M1人民邮电出版社．2005．
f2】罗伟雄j纬力原东昌等著j耐言原理与电路【M】．2003．
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