基于标签差频转发的线性调频连续波的定位系统与方法

摘要

本发明公开了基于标签差频转发的线性调频连续波的定位系统与方法，包括主控模块、M个基站、N个待定位标签，主控模块用于产生LFMCW信号和整个系统的参考信号并传输至基站，接收来自基站的转发信号并处理、根据处理后的转发信号解算待定位标签的位置信息；基站用于接收主控模块传输的LFMCW信号和参考信号，将处理后的LFMCW信号发射至待定位标签，接收、处理来自待定位标签的转发信号，并将处理后的转发信号传输至主控模块；基站在对LFMCW信号和转发信号进行处理时均进行了混频处理，参考信号作为混频处理使用的本振信号产生时的参考源；待定位标签用于接收和差频转发来自基站的LFMCW信号。本发明能够实现主控模块、基站和待定位标签之间精确的同步控制。

权利要求

1.基于标签差频转发的线性调频连续波的定位系统，包括主控模块、M个基站、N个待定位标签，其中，M为不小于3的自然数，M个基站不共线且位置已知，N为不小于1的自然数，其特征在于：所述主控模块用于产生LFMCW信号和整个系统的参考信号，将参考信号和LFMCW信号合成为一路信号，并将合成的信号传输至M个基站；接收来自基站的定位信号并处理、根据处理后的定位信号解算待定位标签的位置信息；

所述基站用于接收主控模块传输的合成信号，分两路对合成信号进行滤波得到LFMCW信号和参考信号，并对LFMCW信号进行处理，将处理后的LFMCW信号发射至待定位标签；接收、处理来自待定位标签的转发信号，得到待定位标签转发的本基站信号和本地信号差拍去斜后的定位信号，并将定位信号传输至主控模块；所述基站在对LFMCW信号和转发信号进行处理时均进行了混频处理，所述参考信号作为混频处理使用的本振信号产生时的参考源；

所述待定位标签用于接收和差频转发来自基站的LFMCW信号；

其中，所述主控模块对来自基站的定位信号的处理包括：

(1)将定位信号与主控模块的频综器产生的本振信号混频，得到基带定位信号；

(2)将基带定位信号转换为数字基带信号，通过快速离散傅里叶变换得到数字基带信号的频谱，通过门限判断M路基带定位信号的频谱峰值；

(3)将频谱峰值减去系统配置的差频项得到频率值，将得到的频率值两两相减得到C(2,M)个频率差Δfij，计算出标签至基站的距离差ΔRij＝ΔfijTmc/2B，其中，c为光速，Tm为LFMCW信号的调制周期，B为LFMCW信号的调制带宽，i,j＝1,2,…,M。

2.根据权利要求1所述的基于标签差频转发的线性调频连续波的定位系统，其特征在于，所述待定位标签包括差转模块、通信模块B和电源模块；

所述差转模块用于接收来自基站的LFMCW信号，并对该LFMCW信号进行混频后转发给基站，使接收和发射至基站的信号频率间产生差频；

所述通信模块B用于与主控模块进行通信，主控模块能够调度待定位标签；

所述电源模块用于为差转模块供电，电源模块还包括控制模块，所述控制模块与通信模块B连接，用于接收和返回主控模块的指令。

3.根据权利要求2所述的基于标签差频转发的线性调频连续波的定位系统，其特征在于，所述差转模块包括依次连接的天线B1、带通滤波器D1、低噪声放大器B、混频器C、带通滤波器D2、功率放大器C和天线B2，所述混频器C连接有频综器C。

4.根据权利要求3所述的基于标签差频转发的线性调频连续波的定位系统，其特征在于，所述主控模块包括时钟源、通信模块A以及依次连接的数字信号处理模块、频综器A、LFMCW产生模块、合成/分配器，所述合成/分配器的输出端同时连接有至少M个带通滤波器A，所述时钟源与数字信号处理模块和频综器A连接；主控模块还包括至少M个信号接收单元，所述信号接收单元包括依次连接的A/D模块A、功率放大器A、低通滤波器A、混频器A、带通滤波器B，所述A/D模块A连接数字信号处理模块；所述频综器A还同时与合成/分配器和所有信号接收单元的混频器A连接；所述带通滤波器A的输出端和带通滤波器B的输入端连接基站。

5.根据权利要求4所述的基于标签差频转发的线性调频连续波的定位系统，其特征在于，各基站都具有相同的内部结构，所述基站包括依次连接的带通滤波器C2、混频器B1、带通滤波器C3、功率分配器B、功率放大器B1和天线A1；基站还包括依次连接的功率放大器B3、带通滤波器C6、混频器B3、带通滤波器C5、混频器B2、低噪声放大器A、带通滤波器C4和天线A2，所述功率分配器B连接混频器B2；基站还包括带通滤波器C1，所述带通滤波器C1连接有频综器B，所述频综器B与混频器B1和混频器B3均连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述的基于标签差频转发的线性调频连续波的定位系统，其特征在于，所述参考信号为单频信号，且参考信号的频率不包含在LFMCW信号的频率范围中。

7.根据权利要求6所述的基于标签差频转发的线性调频连续波的定位系统，其特征在于，不同基站发射至待定位标签的信号的起始频率不同。

8.根据权利要求7所述的基于标签差频转发的线性调频连续波的定位系统，其特征在于，主控模块和基站之间通过电视电缆传输信号。

9.基于标签差频转发的线性调频连续波的定位方法，其特征在于，采用基于标签差频转发的线性调频连续波的定位系统进行定位，所述系统包括主控模块、M个基站、N个待定位标签，其中，M为不小于3的自然数，M个基站不共线且位置已知，N为不小于1的自然数，主控模块和基站之间通过电视电缆传输信号；所述主控模块用于产生LFMCW信号和整个系统的参考信号并传输至基站，接收来自基站的转发信号并处理、根据处理后的转发信号解算待定位标签的位置信息；所述基站用于接收主控模块传输的LFMCW信号和参考信号，并对LFMCW信号进行处理，将处理后的LFMCW信号发射至待定位标签，接收、处理来自待定位标签的转发信号，并将处理后的转发信号传输至主控模块；所述基站在对LFMCW信号和转发信号进行处理时均进行了混频处理，所述参考信号作为混频处理使用的本振信号产生时的参考源；所述待定位标签用于接收和差频转发来自基站的LFMCW信号；

所述待定位标签包括差转模块、通信模块B和电源模块；所述差转模块用于接收来自基站的LFMCW信号，并对该LFMCW信号进行混频后转发给基站，使接收和发射至基站的信号频率间产生差频；所述差转模块包括依次连接的天线B1、带通滤波器D1、低噪声放大器B、混频器C、带通滤波器D2、功率放大器C和天线B2，所述混频器C连接有频综器C；所述通信模块B用于与主控模块进行通信，主控模块能够调度待定位标签；所述电源模块用于为差转模块供电，电源模块还包括控制模块，所述控制模块与通信模块B连接，用于接收和返回主控模块的指令；

所述主控模块包括时钟源、通信模块A以及依次连接的数字信号处理模块、频综器A、LFMCW产生模块、合成/分配器，所述合成/分配器的输出端同时连接有至少M个带通滤波器A，所述时钟源与数字信号处理模块和频综器A连接；主控模块还包括至少M个信号接收单元，所述信号接收单元包括依次连接的A/D模块A、功率放大器A、低通滤波器A、混频器A、带通滤波器B，所述A/D模块A连接数字信号处理模块；所述频综器A还同时与合成/分配器和所有信号接收单元的混频器A连接；所述带通滤波器A的输出端和带通滤波器B的输入端连接基站；

各基站都具有相同的内部结构，所述基站包括依次连接的带通滤波器C2、混频器B1、带通滤波器C3、功率分配器B、功率放大器B1和天线A1；基站还包括依次连接的功率放大器B3、带通滤波器C6、混频器B3、带通滤波器C5、混频器B2、低噪声放大器A、带通滤波器C4和天线A2，所述功率分配器B连接混频器B2；基站还包括带通滤波器C1，所述带通滤波器C1连接有频综器B，所述频综器B与混频器B1和混频器B3均连接；

所述定位方法包括以下步骤：

S1：主控模块通过通信模块A向待定位标签的通信模块B发出定位指令，待定位标签收到定位指令后开启电源模块，并向主控模块返回准备就绪指令；

S2：主控模块接收到就绪指令后，触发频综器A产生参考信号，再触发LFMCW产生模块以该参考信号产生LFMCW信号，然后将参考信号和LFMCW信号合成一路信号，并将合成的信号向M个基站传送；LFMCW信号的起始频率为f0，调制带宽为B，调制周期为Tm，调频斜率为k＝B/Tm，设为f(t)，参考信号频率为fs；

S3：M个基站接收来自主控模块的合成信号后，分两路进行滤波，分别得到参考信号和LFMCW信号，其中参考信号送入频综器B作为频率参考，频综器B产生第一本振信号和第二本振信号，滤波后的LFMCW信号与第一本振信号在混频器B1中混频，混频后的信号经功率放大后由基站天线A1发射到定位区域；频综器B产生的第二本振信号送入混频器B3；

S4：待定位标签接收到来自M个基站的信号后，先滤波放大，再将放大后的信号与频综器C产生的本振信号在混频器C中完成混频，混频后的信号经过功率放大后由待定位标签的天线B2发射回到室内空间；

S5：M个基站接收到来自待定位标签转发的信号之后，先滤波放大，然后输入混频器B2与功率分配器B输出的本地LFMCW信号进行混频，经带通滤波器C5滤波后，得到待定位标签转发的本基站信号和本地信号差拍去斜后的定位信号，差拍去斜后的定位信号经功率放大器B2放大后，与频综器B产生的第二本振信号进入混频器B3混频，得到中频信号，最后中频信号经功率放大后通过有线电视干线驱动器的方式将信号传回主控模块；

S6：主控模块接收到来自M个基站的中频信号后，与频综器A产生的本振频率为fL1的本振信号在混频器A中混频得到基带定位信号，基带定位信号经过功率放大器A放大后送入A/D模块A；

S7：所述A/D模块A将送入的基带定位信号转换成数字基带信号，然后送至数字信号处理模块，所述数字信号处理模块对各个数字基带信号进行快速离散傅里叶变换，得到数字基带信号的频谱，然后通过门限判断M路基带定位信号的频谱峰值f1-i，其中i＝1,2,…,M；

S8：将频率值f1-i减去系统配置的差频项，然后频率值两两相减，得到C(2,M)个频率差Δfij，其中i,j＝1,2,…,M；所述频率差为待定位标签到M个基站的双程传输延迟所造成的频率差，利用公式ΔRij＝ΔfijTmc/2B即可算出标签至各收基站的距离差，其中c为光速；在此基础上，根据各基站所安装的位置，利用双曲线交叉定位原理解算出待定位标签的位置；

S9：主控模块通过通信模块A向待定位标签的通信模块B发出结束指令，待定位标签收到指令后关闭电源模块。

10.根据权利要求9所述的基于标签差频转发的线性调频连续波的定位方法，其特征在于，所述待定位标签到M个基站的距离R和LFMCW信号的调频周期Tm应该满足Tm>2R/c，其中，c＝3×108m/s为光速；步骤S3中M个基站中的第一本振信号频率依次为fL2-1、fL2-2、…、fL2-M，且fL2-i＝fL2-1+(i-1)×Δf，其中i＝1,2,…,M，Δf>0。

说明书

基于标签差频转发的线性调频连续波的定位系统与方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种室内定位技术，具体涉及基于标签差频转发的线性调频连续波的定位系统与方法。

背景技术

[0002] 近年来，随着物联网的兴起，基于无线传感器网络和无线局域网等区域定位技术越来越受到研究者们的关注。而对像大型超市、商场、博物馆、医院和社区的建筑物内的室内定位技术也得以迅速发展。目前的室内定位技术中，基于线性调频连续波信号(LFMCW)体制的定位方案，由于其信号具有百兆级的大带宽，从而具有很强的抗多径效应，很高的定位精度，很强的室内穿透能力，因此拥有着广阔的应用前景。

[0003] 目前的基于LFMCW体制的定位方案大都是基于测距的算法，利用LFMCW信号的频率随时间线性变化的特性，将发射信号和接收信号作差拍处理，提取差频项进而解算出定位
标签和发射基站之间的距离，最后采用双曲线定位算法或圆圆定位算法确定待定位标签的
位置。

[0004] 中国专利(公开号：CN104133191A)公开了一种自差拍接收标签。通过接收到的各个基站信号的频率差得到信号发射基站到标签的距离差。这种每次通过两个基站向标签发
射LFMCW信号并计算频率差的结构，需要基站之间严格的同步以保证室内定位的实时性和
高精度的要求。

[0005] 中国专利(公开号：CN103558598A)公开了通过A、B两个装置互发LFMCW信号，然后提取发射信号和接收信号之间的频率差来计算A、B之间的距离从而实现定位。该方案中A、B两个装置各自发射LFMCW信号，由于晶振源存在时差，导致收发两端的定时器件难以保持一致性，而如果按该方案中提到的采用超高精度的晶振源，其价格会非常昂贵，导致整个方案的实施性差。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种基于标签差频转发的线性调频连续波的定位系统与方法，以解决现有定位技术中存在的基站、主控模块、标签之间无法精确地同步控制而导致的实时性差的问题。

[0007] 本发明通过下述技术方案实现：基于标签差频转发的线性调频连续波的定位系统，包括主控模块、M个基站、N个待定位标签，其中，M为不小于3的自然数，M个基站不共线且位置已知，N为不小于1的自然数；所述主控模块用于产生LFMCW信号和整个系统的参考信号并传输至基站，接收来自基站的转发信号并处理、根据处理后的转发信号解算待定位标签
的位置信息；所述基站用于接收主控模块传输的LFMCW信号和参考信号，并对LFMCW信号进
行处理，将处理后的LFMCW信号发射至待定位标签，接收、处理来自待定位标签的转发信号，并将处理后的转发信号传输至主控模块；所述基站在对LFMCW信号和转发信号进行处理时
均进行了混频处理，所述参考信号作为混频处理使用的本振信号产生时的参考源；所述待
定位标签用于接收和差频转发来自基站的LFMCW信号。

[0008] 理想的室内定位方案不仅要满足高精度、宽范围的特点，还要具备实时性，高稳定性以及低成本、易实施的要求。现有技术中的定位方案，例如专利CN104133191A公开了一种自差拍接收标签，通过接收到的各个基站信号的频率差得到信号发射基站到标签的距离差，但是，每次通过两个基站向标签发射LFMCW信号并计算频率差的结构，需要基站之间严格的同步才能保证室内定位的实时性和高精度的要求；专利CN103558598A公开了通过A、B
两个装置互发LFMCW信号，然后提取发射信号和接收信号之间的频率差来计算A、B之间的距离从而实现定位，该方案中A、B两个装置各自发射LFMCW信号，由于晶振源存在时差，导致收发两端的定时器件难以保持一致性，而如果按该方案中提到的采用超高精度的晶振源，其
价格会非常昂贵，导致整个方案的实施性差。由此可见，现有技术中的定位方案存在基站、主控模块、标签之间无法精确地同步控制而导致的实时性差的问题，如果为了提高精确度
则系统成本增加，导致方案的实施性差。

[0009] 为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于标签差频转发的线性调频连续波的定位系统。该定位系统包括主控模块、M个基站、N个待定位标签，其中，M为不小于3的自然数，M个基站不共线且位置已知，N为不小于1的自然数，即基站的个数至少为3个，待定位标签的个数至少为1个。优选地，考虑到系统的冗余和待定位标签的信号遮挡，基站的个数可设置为4个以上，即M≥4。使用时，主控模块首先产生参考信号，并以该参考信号作为参考源产生LFMCW信号，之后将参考信号和LFMCW信号发送至M个基站，M个基站收到参考
信号和LFMCW信号后，对LFMCW信号进行处理，并发送至待定位标签，待定位标签接收来自各基站的信号后，处理信号并转发回各基站，各基站接收到来自待定位标签的转发信号后经
过处理，传输至主控模块，主控模块接收各个基站返回的转发信号并进行差拍去斜和变频
处理、解算，从而得到待定位标签的位置信息。

[0010] 待定位标签接收和处理来自各基站的信号后，将信号转发至各基站，待定位标签本质上是差频转发器，因此不需要与各基站间进行同步控制。同时，主控模块产生的LFMCW信号、参考信号均源于主控模块中的时钟源，即主控模块与各基站只采用了一个时钟源，形成了一个相参的系统，因此各基站之间也不需要进行同步控制。通过上述设置，能够实现主控模块、基站和待定位标签之间精确的同步控制，且成本低，定位方案的实施性好。

[0011] 本技术方案中，主控模块产生的参考信号、LFMCW信号均采用主控模块中的同一个时钟源，形成相参的系统，没有影响系统定位精度的随机频率偏差，因此各基站间无需同步控制；待定位标签无需设置时钟源，其实质上是一个差频转发器，因此不需要与基站间进行同步控制。通过上述设置，结合LFMCW信号的频率随时间线性变化的特性，即可建立高同步率、低成本的定位系统。

[0012] 进一步地，所述待定位标签包括差转模块、通信模块B和电源模块；所述差转模块用于接收来自基站的LFMCW信号，并对该LFMCW信号进行混频后转发给基站，使接收和发射
至基站的信号频率间产生差频；所述通信模块B用于与主控模块进行通信，主控模块能够调度待定位标签；所述电源模块用于为差转模块供电，电源模块还包括控制模块，所述控制模块与通信模块B连接，用于接收和返回主控模块的指令。本方案中，差转模块用于使接收和发射至基站的频率间产生差频，并将产生差频的信号转发至各个基站。通信模块B用于与主控模块进行通信，使得主控模块能够调度待定位标签，待定位标签能够接受来自主控模块
的调度；电源模块分为电源和控制模块两部分，其中控制模块与通信模块B连接，使得电源模块能够为差转模块提供可控的电源。定位开始前，通信模块B接收到来自主控模块的定位指令后启动电源模块为待定位标签供电，待定位标签转发就绪；定位完成后，主控模块通过向待定位标签的通信模块B发出结束指令，待定位标签收到指令后关闭电源模块。通过上述设置，能够进一步达到降低定位系统运行成本的目的。

[0013] 进一步地，差转模块包括依次连接的天线B1、带通滤波器D1、低噪声放大器B、混频器C、带通滤波器D2、功率放大器C和天线B2，所述混频器C连接有频综器C。本方案中，天线B1用于接收来自各基站的信号，天线B2向基站转发LFMCW信号。优选地，待定位标签可以通过增加发射功率来增大系统的定位范围。带通滤波器D1和带通滤波器D2用于对信号进行滤波，待定位标签通过两个天线连接的带通滤波器能够获得良好的收发隔离度，从而能够获
得良好的收发隔离度。频综器即频率综合器，频综器C，即待定位标签的本地振荡器，用于产生混频器C所需的本振信号。信号流向为：天线B1接收到来自基站的LFMCW信号后，经带通滤波器D1滤波和低噪声放大器B放大后，由混频器C进行差频，再经带通滤波器D2滤波后经功
率放大器C放大，最后经天线B2转发出去。可见，差转模块不加入时钟源，仅是对来自基站的信号差频处理后，将其转发回基站。待定位标签的频综器C相对于主控模块和基站有一定的随机偏差，但是采用距离差的双曲定位法使得该随机偏差在基站两两间测量距离差时进行
了消除，因此对定位系统的定位精度没有影响。

[0014] 进一步地，所述主控模块包括时钟源、通信模块A以及依次连接的数字信号处理模块、频综器A、LFMCW产生模块、合成/分配器，所述合成/分配器的输出端同时连接有至少M个带通滤波器A，所述时钟源与数字信号处理模块、频综器A连接；主控模块还包括至少M个信号接收单元，所述信号接收单元包括依次连接的A/D模块A、功率放大器A、低通滤波器A、混频器A、带通滤波器B，所述A/D模块A连接数字信号处理模块；所述频综器A还同时与合成/分配器和所有信号接收单元的混频器A连接；所述带通滤波器A的输出端和带通滤波器B的输
入端连接基站。频综器A能够产生稳定频率的信号以作为整个系统的相参参考信号，LFMCW
产生模块产生LFMCW信号；合成/分配器先将参考信号和LFMCW信号合成为一路信号后再分
配为通往M个基站的M路信号；带通滤波器A和带通滤波器B能够对信号进行滤波处理得到所
需频段的信号；混频器A对基站传输回来的信号进行下变频处理；功率放大器A对信号进行
放大；A/D模块A将信号采样并转化成数字信号；数字信号处理模块具有数字信号处理和控
制整个系统的调度控制功能；通信模块A负责与待定位标签之间的通信；其中A/D模块A、通信模块A分别与数字信号处理模块连接，通信模块A用于和待定位标签之间的通信，实现调
度功能。

[0015] 主控模块发起定位过程时，产生并输出信号流向依次为：数字信号处理模块、通信模块A、频综器A、LFMCW产生模块、合成/分配器1、带通滤波器A、基站。具体地，首先，主控模块中的数字信号处理模块通过通信模块A通知待定位标签准备就绪，然后由数字信号处理模块控制频综器A产生参考频率源信号，即参考信号，再控制LFMCW产生模块以该参考信号
作为参考源产生LFMCW信号，然后通过合成/分配器先将LFMCW信号和参考信号合成为一路
信号，再分配为通向M个基站的M路信号，经各路的带通滤波器A滤波后传输至M个基站。

[0016] 主控模块接收各个基站输入信号并处理，其信号流向依次为：基站、带通滤波器B、混频器A、低通滤波器A、功率放大器A、A/D模块A、数字信号处理模块。在基站中经过处理后的M路信号输入到主控模块后，首先经各路的混频器A变频至较低频率以降低A/D模块A转换所需的采样率，然后经过低通滤波器A滤波和功率放大器A放大后送入A/D模块A转换成数字
信号，并经数字信号处理模块进行数字信号处理及解算，最终得到待定位标签的位置信息。

[0017] 进一步地，各基站都具有相同的内部结构，所述基站包括依次连接的带通滤波器C2、混频器B1、带通滤波器C3、功率分配器B、功率放大器B1和天线A1；基站还包括依次连接的功率放大器B3、带通滤波器C6、混频器B3、带通滤波器C5、混频器B2、低噪声放大器A、带通滤波器C4和天线A2，所述功率分配器B连接混频器B2；基站还包括带通滤波器C1，所述带通滤波器C1连接有频综器B，所述频综器B与混频器B1和混频器B3均连接。M个基站都具有相同的内部结构，即各基站的模块及模块间的连接关系相同。天线A1用于发射一定频段的LFMCW信号，天线A2连接带通滤波器C4用于接收待定位标签差频转发的具有不同于发射频段的另
一频段的LFMCW信号，从而使得系统具有良好的收发隔离度，优选地，基站可以通过增加发射功率来增大系统的定位范围。现有技术中，例如CN10413319A公开的定位方法，采用的本振信号由通过天线接收的射频信号经放大提供的，所以本振信号的动态范围比较大，当信
号功率很小时，难以保证混频器稳定工作。本发明中基站的带通滤波器C1与频综器B连接，用于从来自主控模块的信号中滤出参考信号，该参考信号作为频综器B产生信号的参考源，频综器B用于产生稳定的信号作为混频器B1的第一本振信号，频综器B还产生另一个作为混
频器B3的第二本振信号，因此能够确保各混频器的稳定工作。带通滤波器C2用于从来自主
控模块的信号中滤出LFMCW信号，之后该信号在混频器B1中进行上变频处理后经带通滤波
器C3滤波，再经功率分配器B分为两路，一路信号经功率放大器B1放大后通过天线A1发射出去，另一路作为基站的接收部分的混频器B2的本振输入信号。天线A2和带通滤波器C4相连，用于接收来自待定位标签转发的另一频段的LFMCW信号。混频器B2和带通滤波器C5相连，用于对待定位标签转发的LFMCW信号和基站原发射的LFMCW信号差拍去斜处理。混频器B3和带
通滤波器C6相连，用于将差拍后的信号下变频以传输回主控模块。

[0018] 具体地，基站发射信号的信号流向为：带通滤波器C1和带通滤波器C2分别滤出来自主控模块的合成信号中的参考信号和LFMCW信号，频综器B以该参考信号为频率参考产生
第一本振信号和第二本振信号，LFMCW信号和第一本振信号进入混频器B1变频处理，之后由带通滤波器C3滤波后经功率放大器B1放大，最后通过天线A1发射到定位区域。

[0019] 基站接收来自待定位标签转发的信号流向为：利用天线A2和带通滤波器C4接收待定位标签转发频段的LFMCW信号，经过低噪声放大器A，再在混频器B2中与本地LFMCW信号作差拍去斜处理，经带通滤波器C5滤波和功率放大器B2放大后，在混频器B3中变频、带通滤波器C6中滤波得到适合传输至主控模块的信号，最后通过功率放大器B3传输回主控模块。

[0020] 进一步地，参考信号为单频信号，且参考信号的频率不包含在LFMCW信号的频率范围中。上述设置的目的在于信号传输到基站后，能够利用不同基站的不同通带范围的带通
滤波器进行滤波分离。

[0021] 进一步地，不同基站发射至待定位标签的信号的起始频率不同。现有的基于调频连续波的室内定位方案中，收发LFMCW信号的装置例如待定位标签、基站都没有区分接收频段，大多都选择在一个频段如2.4G频段进行传输，因此不能保证很好的收发隔离度。为了解决上述问题，本定位系统采用不同基站发射至待定位标签的信号的起始频率不同，即经带
通滤波器C2输出的LFMCW信号进行上变频时，频综器B为混频器B1产生的第一本振信号随不
同基站而各不相同，使得各个基站发射至待定位标签的LFMCW信号具有一定的起始频差，这样可以保证每个基站对待定位标签转发回来的信号和原发射信号进行差拍去斜时，利用带
通滤波器C5区分该转发信号是否是本基站发射到待定位标签的，从而避免了待定位标签转
发的来自其它基站的信号到本基站，形成基站间的互相干扰。

[0022] 进一步地，主控模块和基站之间通过电视电缆传输信号。采用闭路电视电缆来实现主控模块和基站之间的信号传输，增强了系统信号传输的抗干扰性，实现成本低，从而提高了整个室内定位系统的性价比。具体地，主控模块中产生的参考信号和LFMCW的合成信号经过合成/分配器分配为M路后，经各路的带通滤波器A滤波，并通过M路闭路电视电缆传输
到分别传输至M个基站，同时，主控模块也通过闭路电视电缆接收来自各基站的信号；在基站中，基站能够通过电视电缆接收来自主控模块的合成信号，同时信号在基站中经差拍去
斜和变频至电视频段的中频信号能够通过电视电缆输入到主控模块。

[0023] 本发明还公开了一种基于标签差频转发的线性调频连续波的定位方法，该方法采用基于标签差频转发的线性调频连续波的定位系统进行定位，所述系统包括主控模块、M个基站、N个待定位标签，其中，M为不小于3的自然数，M个基站不共线且位置已知，N为不小于1的自然数，主控模块和基站之间通过电视电缆传输信号；所述主控模块用于产生LFMCW信号和整个系统的参考信号并传输至基站，接收来自基站的转发信号并处理、根据处理后的转
发信号解算待定位标签的位置信息；所述基站用于接收主控模块传输的LFMCW信号和参考
信号，并对LFMCW信号进行处理，将处理后的LFMCW信号发射至待定位标签，接收、处理来自待定位标签的转发信号，并将处理后的转发信号传输至主控模块；所述基站在对LFMCW信号和转发信号进行处理时均进行了混频处理，所述参考信号作为混频处理使用的本振信号产
生时的参考源；所述待定位标签用于接收和差频转发来自基站的LFMCW信号；

[0024] 所述待定位标签包括差转模块、通信模块B和电源模块；所述差转模块用于接收来自基站的LFMCW信号，并对该LFMCW信号进行混频后转发给基站，使接收和发射至基站的信
号频率间产生差频；所述差转模块包括依次连接的天线B1、带通滤波器D1、低噪声放大器B、混频器C、带通滤波器D2、功率放大器C和天线B2，所述混频器C连接有频综器C；所述通信模块B用于与主控模块进行通信，主控模块能够调度待定位标签；所述电源模块用于为差转模块供电，电源模块还包括控制模块，所述控制模块与通信模块B连接，用于接收和返回主控模块的指令；所述主控模块包括时钟源、通信模块A以及依次连接的数字信号处理模块、频综器A、LFMCW产生模块、合成/分配器，所述合成/分配器的输出端同时连接有至少M个带通滤波器A，所述时钟源与数字信号处理模块和频综器A连接；主控模块还包括至少M个信号接收单元，所述信号接收单元包括依次连接的A/D模块A、功率放大器A、低通滤波器A、混频器A、带通滤波器B，所述A/D模块A连接数字信号处理模块；所述频综器A还同时与合成/分配器和所有信号接收单元的混频器A连接；所述带通滤波器A的输出端和带通滤波器B的输入端
连接基站；

[0025] 各基站都具有相同的内部结构，所述基站包括依次连接的带通滤波器C2、混频器B1、带通滤波器C3、功率分配器B、功率放大器B1和天线A1；基站还包括依次连接的功率放大器B3、带通滤波器C6、混频器B3、带通滤波器C5、混频器B2、低噪声放大器A、带通滤波器C4和天线A2，所述功率分配器B连接混频器B2；基站还包括带通滤波器C1，所述带通滤波器C1连接有频综器B，所述频综器B与混频器B1和混频器B3均连接；

[0026] 所述定位方法包括以下步骤：

[0027] S1：主控模块通过通信模块A向待定位标签的通信模块B发出定位指令，其中通信模块A和通信模块B可以是ZigBee通信模块，待定位标签收到定位指令后开启电源模块，电
源模块向差转模块供电，同时待定位标签向主控模块返回准备就绪指令；

[0028] S2：主控模块接收到定位请求后，触发频综器A产生参考信号，优选地，该参考信号可以是单频信号，再触发LFMCW产生模块以该参考信号产生LFMCW信号，然后将参考信号和LFMCW信号合成为一路信号，并将合成的信号向M个基站传送，优选地，主控模块通过有线电视干线驱动器的方式向M个基站传送合成信号；LFMCW信号的起始频率为f0，调制带宽为B，调制周期为Tm，调频斜率为k＝B/Tm，设为f(t)，参考信号频率为fs；

[0029] S3：M个基站接收来自主控模块的合成信号后，分两路进行滤波，分别得到参考信号和LFMCW信号，其中参考信号送入频综器B作为频率参考，频综器B产生第一本振信号和第二本振信号，滤波后的LFMCW信号与各基站中的第一本振信号在混频器B1中混频，所述第一本振信号的频率分别为fL2-1、fL2-2、…、fL2-M，得到由M个基站发射至待定位标签的信号的起始频率fRF2-1＝|f0-fL2-1|或fRF2-1＝f0+fL2-1、fRF2-2＝|f0-fL2-2|或fRF2-2＝f0+fL2-2、…、fRF2-M＝|f0-fL2-M|或fRF2-M＝f0+fL2-M，上述信号频段都在天线B1的接收频段，最后经功率放大后将信号由基站天线A1发射到定位区域；频综器B产生的第二本振信号送入混频器B3；

[0030] S4：待定位标签接收到来自M个基站的信号后，先滤波放大，接着与频综器C产生的本振频率为fL3的本振信号在混频器C中完成混频，得到由待定位标签发射至M个基站的起始频率为fRF3-1＝f0+fL2-1+fL3或fRF3-1＝|f0+fL2-1-fL3|、fRF3-2＝f0+fL2-2+fL3或fRF3-2＝|f0+fL2-2-fL3|、…、fRF3-M＝f0+fL2-M+fL3或fRF3-M＝|f0+fL2-M-fL3|的信号，且所有信号均在天线A2的接收频带内，最后经过功率放大后由待定位标签的天线B2发射回到室内空间；

[0031] S5：M个基站接收到来自待定位标签转发的信号之后，先滤波放大，然后输入混频器B2与功率分配器B输出的本地LFMCW信号进行混频，经带通滤波器C5滤波后，得到待定位
标签转发的本基站信号和本地信号差拍去斜后的定位信号，M个基站的射频定位信号的频
率分别是：f2-1＝fL3+fτ1、f2-2＝fL3+fτ2、…、f2-M＝fL3+fτM，经功率放大器B2放大后，与频综器B产生的本振频率为fL2-0的第二本振信号进入混频器B3混频，得到中频信号的频率分别为
fIF2-1＝|fL3-fL2-0|+fτ1或fIF2-1＝fL3+fτ1+fL2-0、fIF2-2＝|fL3-fL2-0|+fτ2或fIF2-2＝fL3+fτ2+fL2-0、…、fIF2-M＝|fL3-fL2-0|+fτM或fIF2-M＝fL3+fτM+fL2-0，且频段处于电视频段上的中频信号，即fIF2-i＝|fL3-fL2-0|+fτi，其中i＝1,2,…,M，最后经功率放大后通过有线电视干线驱动器的方式将信号传回主控模块；上述中频信号的频率中，第一项为系统配置的电视频段差频
项，由待定位标签中的本振频率为fL3和基站中本振频率为fL2-0的两个本振信号引起，以使得各个中频信号处于电视频段并利用电视电缆传输到主控模块，第二项是由信号传输延迟
引起，包括基站发射到待定位标签，以及待定位标签转发到基站的空间双向传输延迟形成
的，其包含了系统定位所需的距离信息；

[0032] S6：主控模块接收到来自M个基站的中频信号后，与频综器A产生的本振频率为fL1的本振信号在混频器A中混频，得到频率为f1-1＝fL1+|fL3+fτ1-fL2-0|或f1-1＝|fL3+fτ1-fL2-0-fL1|、f1-2＝fL1+|fL3+fτ2-fL2-0|或f1-2＝|fL3+fτ2-fL2-0-fL1|、…、f1-M＝fL1+|fL3+fτM-fL2-0|或f1-2＝|fL3+fτM-fL2-0-fL1|且频率在低通滤波器A通带范围内的基带定位信号，即f1-i＝|fL3+fτi-fL2-0-fL1|＝|fL3-fL2-0-fL1|+fτi，其中i＝1,2,…,M；上述基带定位信号的频率中，第一项为系统配置的差频项，第二项是由信号传输延迟形成的，然后经过功率放大器A放大后送入A/D模块A；

[0033] S7：所述A/D模块A将送入的基带定位信号转换成数字基带信号，然后送至数字信号处理模块，所述数字信号处理模块对各个数字基带信号进行快速离散傅里叶变换，得到
数字基带信号的频谱，然后通过门限判断M路基带定位信号的频谱峰值f1-i，其中i＝1,
2,…,M；

[0034] S8：将频率值f1-i减去系统配置的差频项，然后频率值两两相减，得到C(2,M)个频率差△fij，其中i,j＝1,2,…,M，C(2,M)是指M个基站中抽两个的组合数，例如有3个基站，则一共有C(2,3)＝6个频率差；所述频率差为待定位标签到M个基站的双程传输延迟所造成的频率差，利用公式△Rij＝△fijTmc/2B即可算出标签至各收基站的距离差，其中c为光速；在此基础上，根据各基站所安装的位置，利用双曲线交叉定位原理解算出待定位标签的位置；
如前文所述，采用距离差的双曲定位法，可以对消待定位标签本地振荡器，即频纵器C产生的随机频率误差对系统定位精度的影响。

[0035] S9：主控模块通过通信模块A向待定位标签的通信模块B发出结束指令，待定位标签收到指令后关闭电源模块。

[0036] 进一步地，所述待定位标签到M个基站的距离R和LFMCW信号的调频周期Tm应该满足Tm>2R/c，其中，c＝3×108m/s为光速；所述S3步骤中M个基站中的第一本振信号频率依次为fL2-1、fL2-2、…、fL2-M，fL2-1、fL2-2、…、fL2-M不相等，一般设置一个等频率差△f，即fL2-i＝fL2-1+(i-1)×△f，其中i＝1,2,…,M，△f>0。上述设置使得在各个基站中作差拍去斜处理时，保证可以得到待定位标签转发的本基站的LFMCW信号和该基站本地LFMCW的差拍信号。

[0037] 本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

[0038] 1、本发明的待定位标签包括差转模块，差转模块用于使接收和发射至基站的频率间产生差频，其本质上是差频转发器，因此待定位标签本身无需设置有时钟源，也不需要与各基站间进行同步控制；同时，主控模块产生的LFMCW信号、参考信号均源于主控模块中的时钟源使得主控模块与各基站只采用了一个时钟源，并且相互间采用电视电缆连接，形成
了一个相参的系统，因此各基站之间也不需要进行同步控制；通过上述设置，能够实现主控模块、基站和待定位标签之间精确的同步控制，且成本低，定位方案的实施性好；

[0039] 2、与现有技术相比，本发明中基站的带通滤波器C1与频综器B连接，用于从来自主控模块的信号中滤出参考信号，该参考信号作为频综器B产生信号的参考源，频综器B用于产生稳定的信号作为混频器B1的本振信号，即本振信号并不是通过天线接收的射频信号经
放大提供的，因此能够确保了各混频器的稳定工作；

[0040] 3、本发明采用不同基站发射至待定位标签的信号的起始频率不同，可以保证每个基站对待定位标签转发回来的信号和原发射信号进行差拍去斜时，利用带通滤波器C5区分
该转发信号是否是本基站发射到待定位标签的，从而避免了待定位标签转发的来自其它基
站的信号到本基站，形成基站间的互相干扰；

[0041] 4、本发明采用闭路电视电缆来实现主控模块和基站之间的信号传输，增强了系统信号传输的抗干扰性，实现成本低，从而提高了整个室内定位系统的性价比；

[0042] 5、本发明采用距离差的双曲定位法，可以对消待定位标签本地振荡器的随机频率误差对系统定位精度的影响。

附图说明

[0043] 此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

[0044] 图1为本发明的一个实施例的定位系统的结构示意图；

[0045] 图2为本发明的一个实施例的主控模块的结构示意图；

[0046] 图3为本发明的一个实施例的基站的结构示意图；

[0047] 图4为本发明的一个实施例的待定位标签的结构示意图；

[0048] 图5为本发明的一个实施例的定位系统的工作流程图。

具体实施方式

[0049] 本发明公开了一种基于标签差频转发的线性调频连续波的定位系统和方法，采用主控模块统一传输LFMCW信号给各个基站，各个基站发射信号到待定位标签，待定位标签接收信号再转发回基站进行处理和解算的方式，从而避免了基站之间、基站标签之间的同步
问题；进一步，主控模块和各个基站通过有线电视线缆互相传输信号，实现了信号的闭路传输，保证信号传输过程的强抗干扰性和低成本；基站和标签的收发天线采用不同频段来获
得良好的收发隔离度，从而使得系统可以通过增加基站和标签的发射功率来增大定位范
围。

[0050] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

[0051] 实施例1：

[0052] 如图1和图5所示的基于标签差频转发的线性调频连续波的定位系统，包括主控模块、M个基站、N个待定位标签，其中，M为不小于3的自然数，M个基站不共线且二维平面位置已知，N为不小于1的自然数；主控模块和基站之间通过电视电缆传输信号；所述主控模块用于产生LFMCW信号和整个系统的参考信号并传输至基站，接收来自基站的转发信号并处理、根据处理后的转发信号解算待定位标签的位置信息；所述基站用于接收主控模块传输的
LFMCW信号和参考信号，并对LFMCW信号进行处理，将处理后的LFMCW信号发射至待定位标
签，接收、处理来自待定位标签的转发信号，并将处理后的转发信号传输至主控模块；所述基站在对LFMCW信号和转发信号进行处理时均进行了混频处理，所述参考信号作为混频处
理使用的本振信号产生时的参考源；所述待定位标签用于接收和差频转发来自基站的
LFMCW信号。

[0053] 待定位标签的结构如图4所示，所述待定位标签包括差转模块、通信模块B和电源模块；所述差转模块用于接收来自基站的LFMCW信号，并对该LFMCW信号进行混频后转发给
基站，使接收和发射至基站的信号频率间产生差频；所述通信模块B用于与主控模块进行通信，主控模块能够调度待定位标签；所述电源模块用于为差转模块供电，电源模块还包括控制模块，所述控制模块与通信模块B连接，用于接收和返回主控模块的指令。如图4所示，差转模块包括依次连接的天线B1、带通滤波器D1、低噪声放大器B、混频器C、带通滤波器D2、功率放大器C和天线B2，所述混频器C连接有频综器C。天线B1和天线B2分别用于接收和发射来自各基站的信号，待定位标签可以通过增加发射功率来增大系统的定位范围。带通滤波器
D1和带通滤波器D2用于对信号进行滤波，通过天线B1连接带通滤波器D1和天线B2连接带通
滤波器D2，从而能够获得良好的收发隔离度。频综器C用于产生混频器C所需的本振信号。

[0054] 如图2所示，所述主控模块包括时钟源、通信模块A以及依次连接的数字信号处理模块、频综器A、LFMCW产生模块、合成/分配器，所述合成/分配器的输出端同时连接有至少M个带通滤波器A，所述时钟源与数字信号处理模块、频综器A连接，上述模块构成主控模块的信号发射部分。主控模块还包括至少M个信号接收单元，所述信号接收单元包括依次连接的A/D模块A、功率放大器A、低通滤波器A、混频器A、带通滤波器B；A/D模块A连接数字信号处理模块；频综器A与合成/分配器、混频器A连接；所述带通滤波器A的输出端和带通滤波器B的输入端通过电视电缆连接基站。频综器A能够产生稳定频率的信号以作为整个系统的相参
参考信号，LFMCW产生模块产生LFMCW信号；合成/分配器先将参考信号和LFMCW信号合成为
一路信号后再分配为通往M个基站的M路信号；带通滤波器A和带通滤波器B能够对信号进行
滤波处理得到所需频段的信号；混频器A对基站传输回来的信号进行下变频处理；功率放大器A对信号进行放大；A/D模块A将信号采样并转化成数字信号；数字信号处理模块具有数字信号处理和控制整个系统的调度控制功能；通信模块A负责与待定位标签之间的通信；其中A/D模块A、通信模块A分别与数字信号处理模块连接，通信模块A用于和待定位标签之间的
通信，实现调度功能。

[0055] 各基站都具有相同的内部结构，如图3所示，基站包括依次连接的带通滤波器C2、混频器B1、带通滤波器C3、功率分配器B、功率放大器B1、天线A1和依次连接的带通滤波器C1、频综器B，上述模块构成基站的信号发射部分；基站还包括依次连接的功率放大器B3、带通滤波器C6、混频器B3、功率放大器B2、带通滤波器C5、混频器B2、低噪声放大器A、带通滤波器C4和天线A2，上述模块构成基站的信号接收部分；所述功率分配器B连接混频器B2；基站还包括带通滤波器C1，所述带通滤波器C1连接有频综器B，所述频综器B与混频器B1、混频器B3连接。天线A1用于发射一定频段的LFMCW信号，天线A2连接带通滤波器C4用于接收待定位标签差频转发的具有不同于发射频段的另一频段的LFMCW信号，从而使得系统具有良好的
收发隔离度，优选地，基站可以通过增加发射功率来增大系统的定位范围。带通滤波器C1与频综器B连接，用于从来自主控模块的信号中滤出参考信号，该参考信号作为频综器B产生
信号的参考源，频综器B用于产生稳定的信号作为混频器B1的第一本振信号，频综器B还产
生另一个作为混频器B3的第二本振信号。带通滤波器C2用于从来自主控模块的信号中滤出
LFMCW信号，之后该信号在混频器B1中进行上变频处理后经带通滤波器C3滤波，再经功率分配器B分为两路，一路信号经功率放大器B1放大后通过天线A1发射出去，另一路作为基站的接收部分的混频器B2的本振输入信号。天线A2和带通滤波器C4相连，用于接收来自待定位
标签转发的另一频段的LFMCW信号。混频器B2和带通滤波器C5相连，用于对待定位标签转发的LFMCW信号和基站原发射的LFMCW信号差拍去斜处理。混频器B3和带通滤波器C6相连，用
于将差拍后的信号下变频以传输回主控模块。

[0056] 本实施例中，参考信号为单频信号，且参考信号的频率不包含在LFMCW信号的频率范围中；且不同基站发射至待定位标签的信号的起始频率不同，即经带通滤波器C2输出的
LFMCW信号进行上变频时，频综器B为混频器B1产生的本振信号随不同基站而各不相同，使
得各个基站发射至待定位标签的LFMCW信号具有一定的起始频差，这样可以保证每个基站
对待定位标签转发回来的信号和原发射信号进行差拍去斜时，利用带通滤波器C5区分该转
发信号是否是本基站发射到待定位标签的，从而避免了待定位标签转发的来自其它基站的
信号到本基站，形成基站间的互相干扰。

[0057] 根据本实施例中的定位系统进行室内定位的方法包括以下步骤：

[0058] S1：主控模块通过ZigBee通信模块A向待定位标签的ZigBee通信模块B发出定位指令，待定位标签收到定位指令后开启电源模块，并向主控模块返回准备就绪指令；

[0059] S2：主控模块接收到定位请求后，触发频综器A产生参考信号，再触发LFMCW产生模块以该参考信号产生LFMCW信号，然后将参考信号和LFMCW信号合成为一路信号，并通过闭路电视电缆向M个基站传送LFMCW信号和参考信号的合成信号；LFMCW信号的起始频率为f0，调制带宽为B，调制周期为Tm，调频斜率为k＝B/Tm，设为f(t)，参考信号频率为fs；

[0060] S3：M个基站接收来自主控模块的合成信号后，分两路进行滤波，分别得到参考信号和LFMCW信号，其中参考信号作为频综器B的频率参考，频纵器B产生第一本振信号和第二本振信号，滤波后的LFMCW信号与第一本振信号在混频器B1中混频，所述第一本振信号的频率分别为fL2-1、fL2-2、…、fL2-M，得到由M个基站发射至待定位标签的信号的起始频率fRF2-1＝|f0-fL2-1|或fRF2-1＝f0+fL2-1、fRF2-2＝|f0-fL2-2|或fRF2-2＝f0+fL2-2、…、fRF2-M＝|f0-fL2-M|或fRF2-M＝f0+fL2-M，混频后的信号经功率放大后将信号由基站天线A1发射到定位区域；频综器B产生的第二本振信号送入混频器B3；本步骤中，fL2-1、fL2-2、…、fL2-M不相等，一般设置一个等频率差△f，fL2-i＝fL2-1+(i-1)×△f，其中i＝1,2,…,M，△f>0；

[0061] S4：待定位标签接收到来自M个基站的信号后，先滤波放大，接着与频综器C产生的本振频率为fL3的本振信号在混频器C中完成混频，得到由待定位标签发射至M个基站的起始频率为fRF3-1＝f0+fL2-1+fL3或fRF3-1＝|f0+fL2-1-fL3|、fRF3-2＝f0+fL2-2+fL3或fRF3-2＝|f0+fL2-2-fL3|、…、fRF3-M＝f0+fL2-M+fL3或fRF3-M＝|f0+fL2-M-fL3|的信号，最后经过功率放大后由待定位标签的天线B2发射回到室内空间；

[0062] S5：M个基站接收到来自待定位标签转发的信号之后，先滤波放大，然后输入混频器B2与功率分配器B输出的本地LFMCW信号进行混频，经带通滤波器C5滤波后，得到待定位
标签转发的本基站信号和本地信号差拍去斜后的定位信号，M个基站的射频定位信号的频
率依次分别是：f2-1、f2-2、…、f2-M，其中，f2-1＝fL3+fτ1、f2-2＝fL3+fτ2、…、f2-M＝fL3+fτM，经功率放大器B2放大后，与频综器B产生的第二本振频率为fL2-0的本振信号进入混频器B3混频，得到中频信号的频率依次分别为fIF2-1、fIF2-2、…、fIF2-M，其中，fIF2-1＝|fL3-fL2-0|+fτ1或fIF2-1＝fL3+fτ1+fL2-0、fIF2-2＝|fL3-fL2-0|+fτ2或fIF2-2＝fL3+fτ2+fL2-0、…、fIF2-M＝|fL3-fL2-0|+fτM或fIF2-M＝fL3+fτM+fL2-0，即fIF2-i＝|fL3-fL2-0|+fτi，其中i＝1,2,…,M，最后经功率放大后通过有线电视干线驱动器的方式将信号传回主控模块；上述中频信号的频率中，第一项为系统配
置的电视频段差频项，由待定位标签中的本振频率为fL3和基站中本振频率为fL2-0的两个本振信号引起，使得各个中频信号处于电视频段，可以利用电视电缆传输到主控模块，第二项是由信号传输延迟引起，包括基站发射到待定位标签，以及待定位标签转发到基站的空间
双向传输延迟形成的，其包含了系统定位所需的距离信息；

[0063] S6：主控模块接收到来自M个基站的中频信号后，与频综器A产生的本振频率为fL1的本振信号在混频器A中混频，得到频率为f1-1＝fL1+|fL3+fτ1-fL2-0|或f1-1＝|fL3+fτ1-fL2-0-fL1|、f1-2＝fL1+|fL3+fτ2-fL2-0|或f1-2＝|fL3+fτ2-fL2-0-fL1|、…、f1-M＝fL1+|fL3+fτM-fL2-0|或f1-2＝|fL3+fτM-fL2-0-fL1|且频率在低通滤波器A通带范围内的M路基带定位信号，即f1-i＝|fL3+fτi-fL2-0-fL1|＝|fL3-fL2-0-fL1|+fτi，其中i＝1,2,…,M；上述基带定位信号的频率中，第一项(即|fL3-fL2-0-fL1|+fτi)为系统配置的差频项，第二项(即fτi)是由信号传输延迟形成的频率差，然后M路基带定位信号经过功率放大器A放大后送入A/D模块A；

[0064] S7：所述A/D模块A将送入的基带定位信号转换成数字基带信号，然后送至数字信号处理模块，所述数字信号处理模块对各个数字基带信号进行快速离散傅里叶变换，得到
数字基带信号的频谱，然后通过门限判断M路基带定位信号的频谱峰值f1-i，其中i＝1,
2,…,M；

[0065] S8：将频率值f1-i减去系统配置的差频项，然后频率值两两相减，得到C(2,M)个频率差；得到为待定位标签到M个基站的双程传输延迟所造成的频率差△fij，其中i,j＝1,2,…,M，利用公式△Rij＝△fijTmc/2B即可算出标签至各收基站的距离差，其中c为光速；在此基础上，根据各基站所安装的位置，利用双曲线交叉定位原理解算出待定位标签的位置；

[0066] S9：主控模块通过通信模块A向待定位标签的通信模块B发出结束指令，待定位标签收到指令后关闭电源模块。

[0067] 实施例2：

[0068] 在实施例1的基础上，本实施例中对收基站个数进行进一步限定，对于一个定位区域，考虑到系统的冗余和标签的信号遮挡，基站一般为4个，即M＝4。

[0069] 相应地，主控模块设置有带通滤波器A1至带通滤波器A4，分别通过闭路电视电缆连接有基站1至基站4；同时，主控模块包括4路信号接收单元，分别是：依次连接的A/D模块A1、功率放大器A1、低通滤波器A1、混频器A1、带通滤波器B1；依次连接的A/D模块A2、功率放大器A2、低通滤波器A2、混频器A2、带通滤波器B2；依次连接的A/D模块A3、功率放大器A3、低通滤波器A3、混频器A3、带通滤波器B3；以及依次连接的A/D模块A4、功率放大器A4、低通滤波器A4、混频器A4、带通滤波器B4。其中，A/D模块A1至A/D模块A4均与数字信号处理模块连接，混频器A1至混频器A4均与频综器A连接。

[0070] 本实施例中，以覆盖100米×100米正方形平面的室内定位系统为例带入具体频率值进一步说明本发明的定位方法，该定位系统包括1个待定位标签、4个基站分别为基站1、基站2、基站3和基站4，四个基站处于正方形的四角，主控模块处理正方形中心，主控模块到四个基站的信号传输延迟相同，具体定位方法如下：

[0071] S1：主控模块通过ZigBee通信模块A向待定位标签的ZigBee通信模块B发出定位指令，待定位标签收到指令后打开电源模块给差转模块供电，并向主控模块返回准备就绪指
令；

[0072] S2：主控模块接收到待定位标签返回的准备就绪指令后，触发频综器A产生参考信号，再触发LFMCW产生模块产生LFMCW信号，然后通过闭路电视电缆将这两路信号的合成信
号传输至各个基站，其中LFMCW为f(t)，其起始频率为f0＝200MHz，调制带宽为B＝100MHz，调制周期为Tm＝10ms。参考信号的频率为50MHz；

[0073] S3：四个基站接收来自主控模块的信号后，分两路进行滤波，得到fREF＝50MHz的参考信号和LFMCW信号，其中参考信号作为频综器B的频率参考，得到所需的不同频率的第一本振信号分别为fL2-1＝2.2GHz、fL2-2＝2.21GHz、fL2-3＝2.22GHz、fL2-4＝2.23GHz，而LFMCW信号和各个基站中的本振信号在混频器B1中混频，得到起始频率fRF2-1＝2.4GHz、fRF2-2＝
2.41GHzfRF2-3＝2.42GHz、fRF2-4＝2.43GHz的LFMCW射频信号，最后经功率放大后由基站天线A1发射到定位空间；

[0074] S4：待定位标签接收到来自各个基站的射频信号后，先滤波放大，接着与本地振荡器3产生的频率为fL3＝3.4GHz的本振信号在混频器C中完成混频，得到起始频率分别为fRF3-1＝5.8GHz、fRF3-2＝5.81GHz、fRF3-3＝5.82GHz、fRF3-4＝5.83GHz的射频信号，最后经过功率放大后由标签天线B2发射回到室内空间；

[0075] S5：各个基站接收到来自标签的差转信号之后，先滤波放大，然后输入混频器B2与功率分配器B输出的本地LFMCW信号进行混频，经带通滤波器C5滤波后，得到标签转发的本基站信号和本基站发射信号差拍去斜后的基站中频信号，4个基站中频信号的频率分别是：
f2-1＝3.4GHz+fτ1(第1个基站与标签转发的其他三个基站的射频信号差拍结果后的干扰中频频率分别为3.41GHz+fτ1、3.42GHz+fτ1、3.43GHz+fτ1)、f f2-2＝3.4GHz+fτ2、f2-3＝3.4GHz+fτ3、f 2-4＝3.4GHz+fτ4，经功率放大器B2放大后，与频综器B产生的第二本振频率为fL2-0＝
3.3GHz的本振信号进入混频器B3混频，得到频率分别为fIF2-1＝100MHz+fτ1(第1个基站与标签转发的其他三个基站的射频信号差拍结果再混频后的干扰频率分别为200MHz+fτ1、
300MHz+fτ1、400MHz+fτ1)、fIF2-2＝100MHz+fτ2、fIF2-3＝100MHz+fτ3、fIF2-4＝100MHz+fτ4的传输中频信号，最后经中心频率为100MHz、带宽为5MHz的带通滤波器C6滤除其他基站的干扰，再经功率放大后通过电视电缆传回主控模块；

[0076] S6：主控模块接收到来自各个基站的传输中频信号后，与频综器A产生的本振频率为fL1＝99MHz的本振信号分别在混频器A1至混频器A4中混频，得到频率为f1-1＝1MHz+fτ1、f1-2＝1MHz+fτ2、f1-3＝1MHz+fτ3、f1-4＝1MHz+fτ4的定位信号(后一项是信号的传输延迟，在
100米×100米正方形平面，空间双程传输延迟小于10-6ms，该系统LFMCW的调频斜率为k＝B/Tm＝1010，对应后一项最大值不会超过10kHz，低通滤波器的通带截止频率可定为2MHz)，然后分别经过功率放大器A1至功率放大器A4中放大后分别送入A/D模块A1至A/D模块A4中按
fs＝4MHz的采样率转换为数字定位信号，信号长度为fs Tm＝4000点；

[0077] S7：A/D模块A1至A/D模块A4将数字定位信号送入数字信号处理模块，数字信号处理模块对各个数字基带信号补0为4096点后进行快速离散傅里叶变换(FFT)，得到数字基带
信号的频谱，然后通过门限判断4路基带定位信号的频谱峰值f1-i，其中i＝1,2,3,4；

[0078] S8：将频率值f1-i两两相减，得到6个标签到不同基站的双程传输延迟所造成的频率差△fij，其中i,j＝1,2,3,4且i≠j，利用公式△Rij＝△fijTmc/2B即可算出标签至各收基站的距离差，其中c为光速；在此基础上，根据各基站所安装的位置，利用双曲线交叉定位原理就能解算出待定位标签的位置；

[0079] S9：主控模块通过通信模块A向待定位标签的通信模块B发出结束指令，待定位标签收到指令后关闭给差转模块供电的电源模块。

[0080] 以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。