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基于魚眼透鏡的無線電波定位系統(tǒng)、定位及充電方法

閱讀:1032發(fā)布:2020-05-22

專利匯可以提供基于魚眼透鏡的無線電波定位系統(tǒng)、定位及充電方法專利檢索,專利查詢,專利分析的服務(wù)。并且本 發(fā)明 公開一種基于魚眼透鏡的 無線電波 定位 系統(tǒng)、定位及充電方法,空間定位模 塊 包括魚眼鏡頭、天線端面、接收天線、接收機(jī);魚眼鏡頭設(shè)有凸透鏡組和凹透鏡組,凸透鏡組和凹透鏡組依次設(shè)置;天線端面設(shè)置在魚眼透鏡的焦平面處;接收天線設(shè)置在天線端面上端,接收天線數(shù)量至少為1個(gè),接收天線形成天線陣列;接收機(jī)通道的數(shù)量對(duì)應(yīng)于接收天線,接收機(jī)與接收天線連接,接收機(jī)連接 信號(hào) 控 制模 塊;信號(hào) 控制模塊 與空間定位模塊通過接收機(jī)建立連接關(guān)系。本發(fā)明通過魚眼透鏡利用接收天線可對(duì)多用戶進(jìn)行定位,節(jié)省空間占用率,本發(fā)明還可以應(yīng)用到無線電波的充電中,實(shí)現(xiàn)對(duì)中功率與小功率設(shè)備的移動(dòng)充電,實(shí)現(xiàn) 能量 的定向傳播,從而提高能量利用率。,下面是基于魚眼透鏡的無線電波定位系統(tǒng)、定位及充電方法專利的具體信息內(nèi)容。

1.一種基于魚眼透鏡的無線電波定位系統(tǒng),其特征在于:所述定位系統(tǒng)包括空間定位模信號(hào)制模塊,所述空間定位模塊包括魚眼鏡頭、天線端面、接收天線、接收機(jī);所述魚眼鏡頭設(shè)有凸透鏡組和凹透鏡組,所述凸透鏡組和凹透鏡組依次設(shè)置;所述天線端面設(shè)置在所述魚眼透鏡的焦平面處;所述接收天線設(shè)置在所述天線端面上端,接收天線數(shù)量至少為1個(gè),接收天線形成天線陣列;所述接收機(jī)通道的數(shù)量對(duì)應(yīng)于所述接收天線,接收機(jī)與所述接收天線連接,接收機(jī)連接所述信號(hào)控制模塊;所述信號(hào)控制模塊與所述空間定位模塊通過所述接收機(jī)建立連接關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于魚眼透鏡的無線電波定位系統(tǒng),其特征在于:所述定位系統(tǒng)連接有定位終端,所述定位終端設(shè)有通訊模塊,定位終端通過所述通訊模塊與所述空間定位模塊建立連接關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于魚眼透鏡的無線電波定位系統(tǒng),其特征在于:
所述定位系統(tǒng)連接有功率發(fā)射模塊,所述功率發(fā)射模塊包括第一發(fā)射天線、射頻功率合成器和功率放大器,所述第一發(fā)射天線的發(fā)射空間度與接收天線對(duì)應(yīng)的空間角度形成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,第一發(fā)射天線數(shù)量至少為1個(gè),若干第一發(fā)射天線之間形成發(fā)射天線陣列;
所述射頻功率合成器與功率放大器建立連接關(guān)系;所述功率放大器與所述第一發(fā)射天線建立連接關(guān)系;
所述定位系統(tǒng)連接有充電終端,所述充電終端設(shè)有第二發(fā)射電線、功率接收器;所述第二發(fā)射天線用于充電終端向所述定位系統(tǒng)發(fā)射充電信號(hào)請(qǐng)求,所述功率接收器用于充電終端接收所述功率發(fā)射模塊發(fā)射的充電電磁波。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于魚眼透鏡的無線電波定位系統(tǒng),其特征在于:所述第一發(fā)射天線采用窄波束角天線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于魚眼透鏡的無線電波定位系統(tǒng),其特征在于:所述信號(hào)控制模塊使用MCU或FPGA,信號(hào)控制模塊用于所述MCU或FPGA將第一發(fā)射天線與接收天線通過所述魚眼鏡頭建立空間方位角的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于魚眼透鏡的無線電波定位系統(tǒng),其特征在于:所述接收機(jī)包括接收解調(diào)芯片,接收機(jī)通過接收解調(diào)芯片與所述接收天線建立連接關(guān)系,接收解調(diào)芯片用于對(duì)接收天線接收到的電磁波信號(hào)進(jìn)行解調(diào)處理。
7.一種基于魚眼透鏡的無線電波定位方法,所述定位方法采用如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述定位系統(tǒng),其特征在于:所述定位方法包括以下步驟:
步驟一:在某一空間區(qū)域內(nèi)布置魚眼鏡頭,將接收天線設(shè)置在魚眼鏡頭的焦平面上;
步驟二:定位終端發(fā)射無線電波,無線電波經(jīng)魚眼鏡頭傳輸?shù)浇蛊矫嫔蠈?duì)應(yīng)于定位終端所處方位角的接收天線;
步驟三:信號(hào)控制模塊根據(jù)接收到無線電波的接收天線對(duì)應(yīng)的空間方位角信息確定定位終端所處方位角的信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于魚眼透鏡的無線電波定位方法,其特征在于:所述定位終端包含但不限于手機(jī)、電腦或射頻標(biāo)簽。
9.一種基于魚眼透鏡的無線電波充電方法,所述充電方法采用如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述定位系統(tǒng),其特征在于:所述充電方法包括以下步驟:
步驟一:在某一空間區(qū)域內(nèi)布置魚眼鏡頭,將接收天線設(shè)置在魚眼鏡頭的焦平面上,利用接收天線接收該空間區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)空間角度上的電磁波信號(hào);
步驟二:處于空間區(qū)域某一方位角內(nèi)的充電終端發(fā)射充電信號(hào)無線電波請(qǐng)求,無線電波經(jīng)魚眼鏡頭傳輸?shù)浇蛊矫嫔蠈?duì)應(yīng)的接收天線;
步驟三:接收天線對(duì)應(yīng)的接收機(jī)通過接收解調(diào)芯片對(duì)充電信號(hào)無線電波進(jìn)行解調(diào)處理,將終端設(shè)備的充電信號(hào)請(qǐng)求傳輸?shù)叫盘?hào)控制模塊;
步驟四:信號(hào)控制模塊根據(jù)接收機(jī)反饋的充電請(qǐng)求,開啟對(duì)應(yīng)于充電終端所處方位角的發(fā)射天線;
步驟五:發(fā)射天線向充電設(shè)備以無線電波的形式發(fā)射能量并被充電設(shè)備的功率接收器接收,實(shí)現(xiàn)充電設(shè)備的充電。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于魚眼透鏡的無線電波充電方法,其特征在于:所述步驟一中接收天線通過魚眼鏡頭與空間區(qū)域形成空間方位一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,即每一個(gè)接收天線對(duì)應(yīng)于空間區(qū)域內(nèi)一定方位角;所述步驟四中,信號(hào)控制模塊對(duì)充電終端發(fā)射的無線電波信號(hào)進(jìn)行判斷,當(dāng)判斷為充電請(qǐng)求信號(hào)時(shí),對(duì)應(yīng)于充電終端的發(fā)射天線功率發(fā)射鏈路開啟。

說明書全文

基于魚眼透鏡的無線電波定位系統(tǒng)、定位及充電方法

技術(shù)領(lǐng)域

[0001] 本發(fā)明涉及無線電波應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種基于魚眼透鏡的無線電波定位系統(tǒng)、充電及定位方法。

背景技術(shù)

[0002] 魚眼鏡頭是一種極端的廣鏡頭,也稱全景鏡頭,其視覺效果類似于魚在中觀察水面上的事物魚眼透鏡應(yīng)用原理。在工程上視角范圍超過140度的鏡頭即統(tǒng)稱為魚眼鏡頭,實(shí)際中也有視角超過甚至達(dá)到270度的鏡頭。魚眼鏡頭成像的特點(diǎn)之一就是能夠正確描述三維立體空間里的目標(biāo)點(diǎn)在成像平面上的像點(diǎn),并且能夠準(zhǔn)確建立對(duì)應(yīng)關(guān)系,在空間中任意一點(diǎn)都可以通過魚眼透鏡映射到焦平面上對(duì)應(yīng)的成像點(diǎn)。傳統(tǒng)的魚眼鏡頭通常使用在光學(xué)成像領(lǐng)域,如攝像鏡頭,其作為一種超大視場(chǎng)、大孔徑的光學(xué)成像系統(tǒng),一般采用兩或三塊負(fù)彎月形透鏡作為前光組,將物方超大視場(chǎng)壓縮至常規(guī)鏡頭要求的視場(chǎng)范圍,從而使普通圖像或線條發(fā)生扭曲和彎曲,由此獲取與其他鏡頭拍攝效果不同的圖像。目前尚無魚眼鏡頭用于室內(nèi)定位及無線充電技術(shù)領(lǐng)域的記載。
[0003] 理論上來講,透鏡天線作為一種能夠通過電磁波、將點(diǎn)源或線源的球面波或柱面波轉(zhuǎn)換為平面波從而獲得筆形、扇形或其他形狀波束的天線。通過合適設(shè)計(jì)透鏡表面形狀和折射率n,調(diào)節(jié)電磁波的相速以獲得輻射口徑上的平面波前。透鏡可用天然介質(zhì)(n>1)制成,也可用由金屬網(wǎng)或金屬板等構(gòu)成的人造介質(zhì)(n>1或n<1)制成,根據(jù)現(xiàn)有的透鏡天線理論,當(dāng)透鏡面的尺寸遠(yuǎn)大于無線電波長(zhǎng)的尺寸時(shí),可以用物理光學(xué)的方式來處理電磁波。即忽略電磁波的波動(dòng)特性,將電磁波考慮為一簇一簇的射線照射到鏡面上,同時(shí)應(yīng)用光學(xué)理論中反射與折射的公式來處理經(jīng)過透鏡的電磁波。
[0004] 結(jié)合以上兩種理論,將魚眼透鏡的尺寸做成遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于無線電波長(zhǎng)的時(shí)候,即可將入射到魚眼鏡頭的電磁波設(shè)想為光學(xué)射線,用光學(xué)折射理論在魚眼透鏡的焦平面中找到此電磁波的到達(dá)點(diǎn)。在焦平面上布滿接收天線,則此系統(tǒng)就可以接收到空間中不同方位射來的電磁波,但是由于任何一個(gè)接收天線都是有面積的,因而每一個(gè)接收天線都對(duì)應(yīng)的是一個(gè)空間角而不是空間點(diǎn),這樣接收天線與空間中不同方位角形成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0005] 針對(duì)當(dāng)前電子產(chǎn)品的充電器接口多種多樣,標(biāo)準(zhǔn)不一的問題。充電器在反復(fù)插拔的情況下,很容易造成接口磨損,因而充電接口的壽命成為制約電子產(chǎn)品使用壽命的重要因素之一。目前,使用無線充電的方式給電子產(chǎn)品充電逐漸被人們所認(rèn)可,其具有以下優(yōu)點(diǎn):不受插座和線纜束縛,充電更方便、攜帶更方便;無需充電器接口,不同品牌、不同產(chǎn)品的充電接口得以統(tǒng)一;不需要電線連接器,使移動(dòng)類電子設(shè)備體積進(jìn)一步縮??;由于設(shè)備外殼上沒有金屬接點(diǎn)或者開口,可以增強(qiáng)電子產(chǎn)品的防水性。
[0006] 無線充電技術(shù)源于無線電能傳輸技術(shù),實(shí)現(xiàn)無線充電的方式大致可分為四種:電磁感應(yīng)式、磁場(chǎng)共振式、電場(chǎng)耦合式、無線電波式。其中無線電波式通過微波發(fā)射裝置和微波接收裝置,捕捉到從墻壁彈回的無線電波能量,在隨負(fù)載做出調(diào)整的同時(shí)保持穩(wěn)定的直流電壓實(shí)現(xiàn)無線充電?,F(xiàn)有的無線電波式無線充電雖然能量傳輸距離遠(yuǎn)、電能接收設(shè)備位置擺放靈活、可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)充電等。但其缺點(diǎn)也相當(dāng)明顯:即發(fā)射端的能量是向四面八方發(fā)散的,導(dǎo)致其能量利用效率很低。
[0007] 目前,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城市中大型超市或購(gòu)物中心越來越多,在大型超市或購(gòu)物中心進(jìn)行消費(fèi)時(shí),經(jīng)常會(huì)遇到同伴走散或孩子丟失的現(xiàn)象。當(dāng)前以GPS、北斗為代表的定位導(dǎo)航技術(shù)為宏觀定位,無法應(yīng)用于室內(nèi)設(shè)備和人員的微觀精確定位?,F(xiàn)有的室內(nèi)定位導(dǎo)航技術(shù)為終端設(shè)備將接收到的Wi-Fi熱點(diǎn)信號(hào),通過疊加計(jì)算出位置,即在建筑物內(nèi)安裝若干個(gè)像無線路由器一樣的定位設(shè)備,使其發(fā)射的信號(hào)能覆蓋到建筑物的各個(gè)角落?,F(xiàn)有的定位系統(tǒng)需要在一定區(qū)域內(nèi)的不同位置放置若干個(gè)像無線路由器一樣的定位設(shè)備,空間占用率過高,且當(dāng)某一個(gè)定位設(shè)備無法正常工作時(shí)往往無法正常定位。因此,亟需一種新的技術(shù)方案來解決現(xiàn)有技術(shù)所面臨的問題。

發(fā)明內(nèi)容

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于魚眼透鏡的無線電波定位系統(tǒng)、充電及定位方法,通過魚眼透鏡利用接收天線可對(duì)多用戶進(jìn)行定位,節(jié)省空間占用率,且終端設(shè)備不需要對(duì)接收到的多個(gè)定位設(shè)備發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行疊加計(jì)算,簡(jiǎn)化了終端設(shè)備的算法過程。同時(shí)本發(fā)明還可以應(yīng)用到無線電波的充電中,實(shí)現(xiàn)對(duì)中功率與小功率設(shè)備的移動(dòng)充電,充電功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于WIFI的能量,在保留無線電波充電優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)能量的定向傳播,從而提高能量利用率。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種基于魚眼透鏡的無線電波定位系統(tǒng),所述定位系統(tǒng)包括空間定位模塊、信號(hào)控制模塊,所述空間定位模塊包括魚眼鏡頭、天線端面、接收天線、接收機(jī);所述魚眼鏡頭設(shè)有凸透鏡組和凹透鏡組,所述凸透鏡組和凹透鏡組依次設(shè)置;所述天線端面設(shè)置在所述魚眼透鏡的焦平面處;所述接收天線設(shè)置在所述天線端面上端,接收天線數(shù)量至少為1個(gè),接收天線形成天線陣列;所述接收機(jī)通道的數(shù)量對(duì)應(yīng)于所述接收天線,接收機(jī)與所述接收天線連接,接收機(jī)連接所述信號(hào)控制模塊;所述信號(hào)控制模塊與所述空間定位模塊通過所述接收機(jī)建立連接關(guān)系。
[0010] 如上所述的一種基于魚眼透鏡的無線電波定位系統(tǒng),所述定位系統(tǒng)連接有定位終端,所述定位終端設(shè)有通訊模塊,定位終端通過所述通訊模塊與所述空間定位模塊建立連接關(guān)系。定位終端可以是一個(gè)手持設(shè)備例如手機(jī)、電腦等等,也可以是一個(gè)簡(jiǎn)單的RFID。定位設(shè)備發(fā)出的無線電波被定位系統(tǒng)捕捉到后即可確定終端設(shè)備的方位角信息。
[0011] 如上所述的一種基于魚眼透鏡的無線電波定位系統(tǒng),所述定位系統(tǒng)連接有功率發(fā)射模塊,當(dāng)將無線電波定位系統(tǒng)整合功率發(fā)射模塊時(shí),可以實(shí)現(xiàn)無線電波式無線充電,具體的,所述功率發(fā)射模塊包括第一發(fā)射天線、射頻功率合成器和功率放大器,所述第一發(fā)射天線的發(fā)射空間角度與接收天線對(duì)應(yīng)的空間角度形成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,第一發(fā)射天線數(shù)量至少為1個(gè),若干第一發(fā)射天線之間形成發(fā)射天線陣列;所述射頻功率合成器與功率放大器建立連接關(guān)系;所述功率放大器與所述第一發(fā)射天線建立連接關(guān)系;所述定位系統(tǒng)連接有充電終端,所述充電終端設(shè)有第二發(fā)射電線、功率接收器;所述第二發(fā)射天線用于充電終端向所述定位系統(tǒng)發(fā)射充電信號(hào)請(qǐng)求,所述功率接收器用于充電終端接收所述功率發(fā)射模塊發(fā)射的充電電磁波。
[0012] 如上所述的一種基于魚眼透鏡的無線電波定位系統(tǒng),所述第一發(fā)射天線采用窄波束角天線。窄波束角天線的輻射方向圖的波束寬度很小,采用窄波束角天線可以有效地克服多徑和同道干擾。
[0013] 在魚眼鏡頭的焦平面上布滿接收天線即可實(shí)現(xiàn)天線與空間方位角的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,這樣以定位系統(tǒng)為原點(diǎn)可將空間分割為若干個(gè)區(qū)域,每個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)著一只接收天線對(duì)應(yīng)的方位角。不同區(qū)域發(fā)出的無線電波經(jīng)過魚眼鏡頭后被不同的接收天線接收到并連接至后端的接收機(jī),接收機(jī)完成變頻、基帶信號(hào)處理等等功能。若此信號(hào)為定位請(qǐng)求信號(hào)則送至FPGA,若為干擾信號(hào)則不予回應(yīng)。
[0014] 如上所述的一種基于魚眼透鏡的無線電波定位系統(tǒng),所述信號(hào)控制模塊使用MCU或FPGA,信號(hào)控制模塊用于所述MCU或FPGA將第一發(fā)射天線與接收天線通過所述魚眼鏡頭建立空間方位角的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0015] 如上所述的一種基于魚眼透鏡的無線電波定位系統(tǒng),所述接收機(jī)包括接收解調(diào)芯片,接收機(jī)通過接收解調(diào)芯片與所述接收天線建立連接關(guān)系,接收解調(diào)芯片用于對(duì)接收天線接收到的電磁波信號(hào)進(jìn)行解調(diào)處理。接收解調(diào)芯片屬于現(xiàn)有技術(shù),解調(diào)是從攜帶消息的已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)消息的過程,在信息傳輸或處理系統(tǒng)中,發(fā)送端用所欲傳送的消息對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制,產(chǎn)生攜帶這一消息的信號(hào),接收端必須恢復(fù)所傳送的消息才能加以利用。
[0016] 本發(fā)明還提供一種基于魚眼透鏡的無線電波定位方法,所述定位方法采用上述定位系統(tǒng),所述定位方法包括以下步驟:
[0017] 步驟一:在某一空間區(qū)域內(nèi)布置魚眼鏡頭,將接收天線設(shè)置在魚眼鏡頭的焦平面上;
[0018] 步驟二:定位終端發(fā)射無線電波,無線電波經(jīng)魚眼鏡頭傳輸?shù)浇蛊矫嫔蠈?duì)應(yīng)于定位終端所處方位角的接收天線;
[0019] 步驟三:信號(hào)控制模塊根據(jù)接收到無線電波的接收天線對(duì)應(yīng)的空間方位角信息確定定位終端所處方位角的信息。
[0020] 如上所述的一種基于魚眼透鏡的無線電波定位方法,所述定位終端包含但不限于手機(jī)、電腦或射頻標(biāo)簽。
[0021] 本方案中只需要一個(gè)定位系統(tǒng)即可對(duì)多用戶進(jìn)行定位,節(jié)省空間占用率,且終端設(shè)備不需要對(duì)接收到的多個(gè)定位終端發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行疊加計(jì)算,簡(jiǎn)化了終端設(shè)備的算法過程。
[0022] 此外,本發(fā)明還提供一種基于魚眼透鏡的無線電波充電方法,所述充電方法采用上述定位系統(tǒng),所述充電方法包括以下步驟:
[0023] 步驟一:在某一空間區(qū)域內(nèi)布置魚眼鏡頭,將接收天線設(shè)置在魚眼鏡頭的焦平面上,利用接收天線接收該空間區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)空間角度上的電磁波信號(hào);
[0024] 步驟二:處于空間區(qū)域某一方位角內(nèi)的充電終端發(fā)射充電信號(hào)無線電波請(qǐng)求,無線電波經(jīng)魚眼鏡頭傳輸?shù)浇蛊矫嫔蠈?duì)應(yīng)的接收天線;
[0025] 步驟三:接收天線對(duì)應(yīng)的接收機(jī)通過接收解調(diào)芯片對(duì)充電信號(hào)無線電波進(jìn)行解調(diào)處理,將終端設(shè)備的充電信號(hào)請(qǐng)求傳輸?shù)叫盘?hào)控制模塊;
[0026] 步驟四:信號(hào)控制模塊根據(jù)接收機(jī)反饋的充電請(qǐng)求,開啟對(duì)應(yīng)于充電終端所處方位角的發(fā)射天線;
[0027] 步驟五:發(fā)射天線向充電設(shè)備以無線電波的形式發(fā)射能量并被充電設(shè)備的功率接收器接收,實(shí)現(xiàn)充電設(shè)備的充電。
[0028] 如上所述的一種基于魚眼透鏡的無線電波充電方法,所述步驟一中接收天線通過魚眼鏡頭與空間區(qū)域形成空間方位一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,即每一個(gè)接收天線對(duì)應(yīng)于空間區(qū)域內(nèi)一定方位角;所述步驟四中,信號(hào)控制模塊對(duì)充電終端發(fā)射的無線電波信號(hào)進(jìn)行判斷,當(dāng)判斷為充電請(qǐng)求信號(hào)時(shí),對(duì)應(yīng)于充電終端的發(fā)射天線功率發(fā)射鏈路開啟。
[0029] 本充電方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)中功率與小功率設(shè)備的移動(dòng)充電,充電功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于WIFI的能量;可以實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)設(shè)備的定向充電,能量集中于充電設(shè)備所在區(qū)域空間,提高能量利用率;利用透鏡系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)空間定位,比起相控陣系統(tǒng)成本大大降低;充電距離遠(yuǎn),比起主流的磁場(chǎng)共振式充電方式,充電距離提高3倍以上。附圖說明
[0030] 圖1為基于魚眼透鏡的無線電波定位系統(tǒng)示意圖;
[0031] 圖2為連接有定位終端的基于魚眼透鏡的無線電波定位系統(tǒng)示意圖;
[0032] 圖3為連接有充電終端的基于魚眼透鏡的無線電波定位系統(tǒng)示意圖;
[0033] 圖4為基于魚眼透鏡的無線電波定位方法示意圖;
[0034] 圖5為基于魚眼透鏡的無線電波充電方法示意圖;
[0035] 圖6為基于魚眼透鏡的無線電波充電流程示意圖。

具體實(shí)施方式

[0036] 以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明,但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0037] 實(shí)施例1
[0038] 如圖1、圖2所示,提供一種基于魚眼透鏡的無線電波定位系統(tǒng),定位系統(tǒng)包括空間定位模塊1、信號(hào)控制模塊2,其中,空間定位模塊1包括魚眼鏡頭3、天線端面4、接收天線5、接收機(jī)6;魚眼鏡頭3設(shè)有凸透鏡組7和凹透鏡組8,凸透鏡組7和凹透鏡組8依次設(shè)置;天線端面4設(shè)置在魚眼透鏡的焦平面處;接收天線5設(shè)置在天線端面4上端,接收天線5數(shù)量至少為1個(gè),接收天線5形成天線陣列;接收機(jī)6的數(shù)量對(duì)應(yīng)于接收天線5,接收機(jī)6與接收天線5連接,接收機(jī)6連接信號(hào)控制模塊2;信號(hào)控制模塊2與空間定位模塊1通過接收機(jī)6建立連接關(guān)系。
[0039] 本實(shí)施例中,定位系統(tǒng)連接有定位終端9,定位終端9設(shè)有通訊模塊10,定位終端9通過通訊模塊10與空間定位模塊1建立連接關(guān)系。定位終端9可以是一個(gè)手持設(shè)備例如手機(jī)、電腦等等,也可以是一個(gè)簡(jiǎn)單的RFID。定位設(shè)備發(fā)出的無線電波被定位系統(tǒng)捕捉到后即可確定終端設(shè)備的方位角信息。
[0040] 信號(hào)控制模塊2使用MCU或FPGA,信號(hào)控制模塊2用于MCU或FPGA將定位終端9或充電終端與接收天線5通過魚眼鏡頭3建立空間方位角的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0041] 接收機(jī)6包括接收解調(diào)芯片,接收機(jī)6通過接收解調(diào)芯片與接收天線5建立連接關(guān)系,接收解調(diào)芯片用于對(duì)接收天線5接收到的電磁波信號(hào)進(jìn)行解調(diào)處理。接收解調(diào)芯片屬于現(xiàn)有技術(shù),解調(diào)是從攜帶消息的已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)消息的過程,在信息傳輸或處理系統(tǒng)中,發(fā)送端用所欲傳送的消息對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制,產(chǎn)生攜帶這一消息的信號(hào),接收端必須恢復(fù)所傳送的消息才能加以利用。
[0042] 實(shí)施例2
[0043] 如圖1、圖3所示,提供一種連接有充電終端的基于魚眼透鏡的無線電波定位系統(tǒng),定位系統(tǒng)包括空間定位模塊1、信號(hào)控制模塊2,其中,空間定位模塊1包括魚眼鏡頭3、天線端面4、接收天線5、接收機(jī)6;魚眼鏡頭3設(shè)有凸透鏡組7和凹透鏡組8,凸透鏡組7和凹透鏡組8依次設(shè)置;天線端面4設(shè)置在魚眼透鏡的焦平面處;接收天線5設(shè)置在天線端面4上端,接收天線5數(shù)量至少為1個(gè),接收天線5形成天線陣列;接收機(jī)6的數(shù)量對(duì)應(yīng)于接收天線5,接收機(jī)6與接收天線5連接,接收機(jī)6連接信號(hào)控制模塊2;信號(hào)控制模塊2與空間定位模塊1通過接收機(jī)6建立連接關(guān)系。
[0044] 本實(shí)施例中,定位系統(tǒng)連接有功率發(fā)射模塊11,功率發(fā)射模塊11包括第一發(fā)射天線12、射頻功率合成器13和功率放大器14,第一發(fā)射天線12的發(fā)射空間角度與接收天線5對(duì)應(yīng)的空間角度形成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,第一發(fā)射天線12數(shù)量至少為1個(gè),若干第一發(fā)射天線12之間形成發(fā)射天線陣列;射頻功率合成器13與功率放大器14建立連接關(guān)系;功率放大器14與第一發(fā)射天線12建立連接關(guān)系;定位系統(tǒng)連接有充電終端17,充電終端17設(shè)有第二發(fā)射天線15、功率接收器16;第二發(fā)射天線15用于充電終端17向定位系統(tǒng)發(fā)射充電信號(hào)請(qǐng)求,功率接收器16用于充電終端17接收功率發(fā)射模塊11發(fā)射的充電電磁波。
[0045] 第一發(fā)射天線12采用窄波束角天線。窄波束角天線的輻射方向圖的波束寬度很小,窄波束角天線的指向精度,取決于天線和饋電系統(tǒng)支架溫度梯度,采用窄波束角天線可以有效地克服多徑和同道干擾。在魚眼鏡頭3的焦平面上布滿接收天線5即可實(shí)現(xiàn)天線與空間方位角的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,這樣以定位系統(tǒng)為原點(diǎn)可將空間分割為若干個(gè)區(qū)域,每個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)著一只接收天線5對(duì)應(yīng)的方位角。不同區(qū)域發(fā)出的無線電波經(jīng)過魚眼鏡頭3后被不同的接收天線5接收到并連接至后端的接收機(jī)6,接收機(jī)6完成變頻、基帶信號(hào)處理等等功能。若此信號(hào)為定位請(qǐng)求信號(hào)則送至FPGA,若為干擾信號(hào)則不予回應(yīng)。
[0046] 信號(hào)控制模塊2使用MCU或FPGA,信號(hào)控制模塊2用于MCU或FPGA將第一發(fā)射天線12與接收天線5通過魚眼鏡頭3建立空間方位角的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0047] 接收機(jī)6包括接收解調(diào)芯片,接收機(jī)6通過接收解調(diào)芯片與接收天線5建立連接關(guān)系,接收解調(diào)芯片用于對(duì)接收天線5接收到的電磁波信號(hào)進(jìn)行解調(diào)處理。接收解調(diào)芯片屬于現(xiàn)有技術(shù),解調(diào)是從攜帶消息的已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)消息的過程,在信息傳輸或處理系統(tǒng)中,發(fā)送端用所欲傳送的消息對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制,產(chǎn)生攜帶這一消息的信號(hào),接收端必須恢復(fù)所傳送的消息才能加以利用。
[0048] 連接有充電終端的無線電波定位系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)中功率與小功率設(shè)備的移動(dòng)充電,充電功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于WIFI的能量;可以實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)設(shè)備的定向充電,能量集中于充電設(shè)備所在區(qū)域空間,提高能量利用率;利用透鏡系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)空間定位,比起相控陣系統(tǒng)成本大大降低;充電距離遠(yuǎn),比起主流的磁場(chǎng)共振式充電方式,充電距離提高3倍以上。
[0049] 實(shí)施例3
[0050] 如圖4所示,本實(shí)施例中提供一種基于魚眼透鏡的無線電波定位方法,定位方法采用上述定位系統(tǒng),定位方法包括以下步驟:
[0051] S1:在某一空間區(qū)域內(nèi)布置魚眼鏡頭,將接收天線設(shè)置在魚眼鏡頭的焦平面上;
[0052] S2:定位終端發(fā)射無線電波,無線電波經(jīng)魚眼鏡頭傳輸?shù)浇蛊矫嫔蠈?duì)應(yīng)于定位終端所處方位角的接收天線;
[0053] S3:信號(hào)控制模塊根據(jù)接收到無線電波的接收天線對(duì)應(yīng)的空間方位角信息確定定位終端所處方位角的信息。
[0054] 基于魚眼透鏡的無線電波定位方法中,定位終端包括但不限于手機(jī)、電腦或射頻標(biāo)簽。
[0055] 本方案中只需要一個(gè)定位系統(tǒng)即可對(duì)多用戶進(jìn)行定位,節(jié)省空間占用率,且終端設(shè)備不需要對(duì)接收到的多個(gè)定位終端發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行疊加計(jì)算,簡(jiǎn)化了終端設(shè)備的算法過程。
[0056] 實(shí)施例4
[0057] 如圖5所示,本實(shí)施例中提供一種基于魚眼透鏡的無線電波充電方法,充電方法采用上述定位系統(tǒng),充電方法包括以下步驟:
[0058] N1:在某一空間區(qū)域內(nèi)布置魚眼鏡頭,將接收天線設(shè)置在魚眼鏡頭的焦平面上,利用接收天線接收該空間區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)空間角度上的電磁波信號(hào);
[0059] N2:處于空間區(qū)域某一方位角內(nèi)的充電終端發(fā)射充電信號(hào)無線電波請(qǐng)求,無線電波經(jīng)魚眼鏡頭傳輸?shù)浇蛊矫嫔蠈?duì)應(yīng)的接收天線;
[0060] N3:接收天線對(duì)應(yīng)的接收機(jī)通過接收解調(diào)芯片對(duì)充電信號(hào)無線電波進(jìn)行解調(diào)處理,將終端設(shè)備的充電信號(hào)請(qǐng)求傳輸?shù)叫盘?hào)控制模塊;
[0061] N4:信號(hào)控制模塊根據(jù)接收機(jī)反饋的充電請(qǐng)求,開啟對(duì)應(yīng)于充電終端所處方位角的發(fā)射天線;
[0062] N5:發(fā)射天線向充電設(shè)備以無線電波的形式發(fā)射能量并被充電設(shè)備的功率接收器接收,實(shí)現(xiàn)充電設(shè)備的充電。
[0063] 基于魚眼透鏡的無線電波充電方法中,N1中接收天線通過魚眼鏡頭與空間區(qū)域形成空間方位一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,即每一個(gè)接收天線對(duì)應(yīng)于空間區(qū)域內(nèi)一定方位角;N4中,信號(hào)控制模塊對(duì)充電終端發(fā)射的無線電波信號(hào)進(jìn)行判斷,當(dāng)判斷為充電請(qǐng)求信號(hào)時(shí),對(duì)應(yīng)于充電終端的發(fā)射天線功率發(fā)射鏈路開啟。
[0064] 如圖6所示,當(dāng)空間定位模塊的接收解調(diào)芯片接收并判斷充電終端傳輸?shù)男盘?hào)不是充電請(qǐng)求信號(hào)時(shí),功率發(fā)射模塊的發(fā)射鏈路關(guān)閉;當(dāng)空間定位模塊的接收解調(diào)芯片接收并判斷終端設(shè)備傳輸?shù)男盘?hào)是充電請(qǐng)求信號(hào)時(shí),信號(hào)控制模塊開啟對(duì)應(yīng)的功率發(fā)射鏈路對(duì)終端設(shè)備進(jìn)行充電。
[0065] 雖然,上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳盡的描述,但在本發(fā)明基礎(chǔ)上,可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn),這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此,在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn),均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
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