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局域定位系统及其定位方法

2011-09-16

研发背景

GPS自发明以来应用广泛,军用、民用都带来巨大利益,但在使用中发现有许多不足之处:GPS存在着即时误差大、信号不稳定、覆盖不全面等缺陷;存在着使用频段不能穿透云雾,不能解决浓雾下机场飞机起降问题,不能解决浓雾下海港封港的问题;GPS信号强度低,易受干扰;反应速度较低,难以精确测定高速运动物体的即时速度;技术复杂程度高,至今还未完善;耗资巨大,成本较高。马斌其的发明专利——局域定位系統及其定位方法(ZL200810132736.9),弥补了GPS定位系统的这些不足。

局域定位系统研发原理

马斌其发明的局域定位系统是在同一发射定位台的同一垂直地面的轴线上,装设一部广播天线和一部雷达天线,在发射定位信号时两天线使用同一频率同一信号。雷达天线为水平旋转聚焦扫描天线,广播天线为固定式广播散射天线。改变雷达的转速仍能精确定位。为达到两天线功率匹配,进而将上述广播天线由雷达天线替代,两部雷达天线仍使用同一频率,同一信号,但转速不同。即是说,同一台站的同一垂直地面轴线上装设两部不同转速的同一型号的雷达天线,两天线使用同一个信号发生器。这样,一个台站只用一部雷达,通过同一轴线上两天线不同的转速即可测得待测点的一个方位角(双天线同频同弧测角法)。

所述局域定位系统中,在预定距离的(A)、(B)两点分别设立使用两个不同频率的发射定位台,两定位台天线架上的扫描天线均按顺时针方向旋转。局域定位系统还包括接收器。接收器由天线、高放电路、检波电路、分离电路、脉冲开关计数器、显示屏、电子地图、经纬度计算电路组成,其中,接收器天线接受上述两个定位台发射天线所发来的定位信号,将其分离后分别进入两组高放电路、检波电路、分离电路进行处理,直至分解成正尖脉冲和负尖脉冲,正尖脉冲和负尖脉冲分别进入正脉冲开关计数器和负脉冲开关计数器进行处理,可以测得待测点的两个方位角。加上预知的两台间的距离,就构成了解三角形的三要素(asa),利用专利中导出的计算公式,可计算出三角形顶点(待测点)的坐标(定距双台双频测双角定位法)。电子地图提供两个定位台的距离以及两台的经纬度参数,通过经纬度计算电路计算出待测点的经纬度,并在显示屏上进行显示。如果移动坐标原点(如选北京市天安门广场南正阳门前中国公路零公里点处为原点),从而显示一组位置坐标,既简单又明确。此外,局域定位系统还包括备用台,安装在与两个定位台同一直线上并在两个定位台外侧对称位置。

推广前景

《局域定位系统及其定位方法》相对于GPS,是在地面上解决地面目标的定位技术,适用于几十至一千公里内的局域范围,具有精度高、设备易于制造和成本较低的特点。

该发明提供的局部定位系统主要应用如下:(1)电子地图,特别是为城市提供较高精度、较大存储量的地图,有助于对城市进行科学规范管理,也可应用于农业机械化等;(2)海港港区内船舶的全天候定位导航管理,可以保证在浓雾等恶劣环境下不封港、正常作业;(3)飞机起降的全天候导航管理,可实现浓雾等环境下不必关闭机场,飞机照常起降。

专利持有人简介

马斌其,1943年生,河北正定人。1968年毕业于原北京航空学院(现北京航空航天大学)无线电系,工作于中国科学院半导体研究所。自2003年起,利用5年时间,独自研制出《局域定位系统及其定位方法》这一科研成果。