[發明專利]一種搜索最小幅度向量夾角的天線陣列測向方法

有效

• 申請號: 201010132036.7
• 申請日: 2010-03-25
• 公開（公告）號: CN101826900A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 萬群;徐保根;萬義和;湯四龍;陳章鑫;郭賢生;祝宏志
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;國營第七一三廠
• 主分類號: H04B7/04
• 分類號: H04B7/04;H04B17/00
• 代理公司: 成都和睿達專利代理事務所(普通合伙) 51217
• 代理人: 潘育敏

所屬技術領域

本發明屬無線接收范疇，涉及無線信號接收系統的天線陣列測向方法，尤其涉及一種搜 索天線陣列實時接收的信號幅度向量與天線陣列自帶的數據庫幅度向量最小夾角來估計單 個信號到達方向的方法。

背景技術

利用天線陣列對無線信號測向的技術已廣泛應用于無線電監測、天文、聲納、地質探測、 地震、雷達、無線通信等領域。根據常用的天線陣列干涉儀測向原理，需要對天線陣列中的 天線進行相位校正、互耦校正和天線位置誤差校正，對各個天線后端的信號接收機進行實時 相位一致性校正，才能使得各天線接收的信號的相位差僅與信號的到達方向、信號頻率或波 長、各個天線的相對位置有關，由于可以事先確定信號頻率或波長、各個天線的相對位置， 所以就能由各個天線的接收信號的相位差反推信號的到達方向。天線之間的互耦、通道不一 致和天線陣列位置誤差的校正如果不滿足測向要求，都會直接導致常用的天線陣列干涉儀測 向性能下降。

然而，天線陣列的這種校正往往需要付出額外的硬件和軟件成本，嚴重地影響到天線陣 列測向的系統成本、控制器和信號處理裝置的復雜性及信號處理的數據量和處理速度。因此， 如何降低甚至避免對天線陣列進行實時相位校正、幅度校正和互耦校正所需的硬件和軟件成 本對實現低成本、低復雜度、快速的天線陣列測向具有重要的意義。

針對上述缺陷，本申請人在申請號為200710049079、發明名稱為《無線信號接收系統 的陣列綜合測向方法》的專利文獻中公開了一種不受部分相位校正誤差影響的陣列測向的方 法。該方法首先利用不受相位不完全同步影響的陣列接收信號的模向量，得到其它信號與參 考信號的方向差估計，再利用相位完全同步子陣列接收信號的復向量和完整的子空間正交特 性，得到參考信號的方向，從而完成所有信號的波達方向估計。這種方法克服了相當部分相 位校正誤差對陣列測向性能的影響，提高了測向精度，但需要利用一個相位完全同步的子陣 列估計參考信號的方向，而且仍受天線之間的互耦效應和天線位置誤差的影響。因而，不適 合天線之間存在互耦效應和天線位置存在誤差的天線陣列。

發明內容

本發明的目的是針對上述現有技術的不足，提供一種天線陣列的測向方法，這種方法特 別適合各個信號接收通道之間存在相位和幅度響應不一致誤差、互耦效應和天線位置誤差的 天線陣列，不受天線之間的互耦效應和天線位置誤差的影響。同時，既不需要付出額外的硬 件和軟件成本又不需要利用一個相位完全同步的子陣列估計參考信號的方向。

本發明的目的是這樣達到的：

一種搜索最小幅度向量夾角的天線陣列測向方法，其特征在于：建立天線陣列數據庫， 搜索與實時接收的信號幅度向量夾角最小的數據庫中的幅度向量，該幅度向量對應的方向作 為實時接收信號的到達方向估計值。首先，在轉臺上為各個信號接收通道的天線陣列建立自 帶數據庫；然后，在應用場地測量天線陣列實時接收的信號幅度向量，并確定天線陣列實時 接收的信號幅度向量與建立的天線陣列數據庫中的所有幅度向量之間的夾角；最后，搜索與 天線陣列實時接收的信號幅度向量夾角最小的數據庫中的幅度向量，該幅度向量對應的到達 方向即是估計的信號到達方向。所述建立天線陣列數據庫中的數據包括建立到達方向和幅度 向量的數據。

具體步驟是：

A.確定天線陣列的到達方向、幅度向量數據庫：將天線陣列放在轉臺上，將不斷在發射 信號的建立天線陣列自帶數據庫的信號源放在天線陣列的遠場，轉臺按一個方向轉動，每轉 動1次，信號的到達方向就改變1次，天線陣列就測量一個接收的信號幅度向量，幅度向量 經過歸一化處理之后在數據庫中保存一條到達方向、幅度向量的記錄。

B.測量天線陣列實時接收的信號幅度向量：將完成建立數據庫的天線陣列放置于應用 場地，測量天線陣列實時接收的信號幅度向量，并對幅度向量經過歸一化處理。

C.確定天線陣列實時接收的信號幅度向量與天線陣列數據庫中的所有幅度向量之間的 夾角。

D.搜索與天線陣列實時接收的信號幅度向量夾角最小的天線陣列數據庫中的幅度向量， 確定信號到達方向為該幅度向量對應的到達方向。

所述轉臺按一個方向轉動，每轉動1次信號的到達方向就改變1次，是指每轉動1次信 號的到達方向就改變1度，全向360度總共有360條到達方向、幅度向量的記錄。