[發明專利]一種用于減弱遠近效應的偽衛星陣列天線方向圖綜合計算方法

有效

• 申請號: 201510705610.6
• 申請日: 2015-10-27
• 公開（公告）號: CN105223591B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 劉建;沈兵;李晶;于淵;盧紅洋;陳獻國
• 申請（專利權）人: 交通信息通信技術研究發展中心;北京國交信通科技發展有限公司
• 主分類號: G01S19/24
• 分類號: G01S19/24;G01S19/21
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

本發明屬于天線與信號傳播技術領域，尤其涉及一種用于減弱遠近效應的偽衛星陣列天線方向圖綜合算法，包括：根據賦形發射天線的覆蓋范圍來確定信號的有效覆蓋范圍，并計算出目標方向圖；將陣列天線作為一個n陣元的陣列，包含n個需要求解的權值，選取m個粒子作為種群，每個粒子都是一個權值解；通過粒子群算法來調整每個陣元的幅度和相位，使方向圖函數逼近目標方向圖；采用基于統計理論的慣性因子，可克服傳統粒子群算法收斂速度慢，易陷入局部最優的缺點，將改進的粒子群算法用于擬合目標方向圖，克服偽衛星系統遠近效應。

技術領域

本發明屬于天線與信號傳播技術領域，尤其涉及一種用于減弱遠近效應的偽衛星陣列天線方向圖綜合計算方法。

背景技術

采用偽衛星輔助定位可以增加衛星導航系統可見星的數量，顯著改善定位精度因子(DOP)，提高系統的定位精度。在無法接收GPS信號環境中，如室內、礦井、地下車場等應用場合，通過采用4顆以上的偽衛星組成獨立的導航定位系統，能夠進行小范圍的導航定位，因此偽衛星定位具有廣闊的應用前景。但與真實GPS導航系統相比，偽衛星和接收機之間的距離要近得多，且在運動過程中接收機的相對距離變化較大，因此在整個工作區域內的接收信號強度會產生明顯的差異。在某些特定的位置，當來自不同偽衛星的信號強度差異大于某個門限，就會產生遠近效應，使得信號功率較弱的衛星信號被遮蔽，無法進行捕獲，因此在偽衛星定位系統中，必須對遠近效應采取處理措施。

目前，解決遠近效應的主要方案有脈沖調制、功率控制、頻率偏移、干擾對消等方法。前3種方法都需要改變信號結構或增加硬件設備，第4種方法無需更改硬件設備，但需要對強信號進行重構，即精確復現接收信號的幅度、載波頻率、碼相位和載波初始相位，處理過程比較復雜。

對于偽衛星架設在地面的定位系統，當接收機距離衛星較近時，信號功率過強導致接收機射頻通道飽和，接收機不能處理偽衛星信號，偽衛星系統失去了輔助定位作用。因此，需要通過一些技術手段，避免遠近效應對信號接收的影響。

發明內容

為了有效解決遠近效應問題，本發明提出了一種用于減弱遠近效應的偽衛星陣列天線方向圖綜合計算方法，包括：

步驟1、根據賦形發射天線的覆蓋范圍來確定信號的有效覆蓋范圍，并計算出目標方向圖；

步驟2、將陣列天線作為一個n陣元的陣列，包含n個需要求解的權值，選取m個粒子作為種群，每個粒子都是一個權值解；

步驟3、通過粒子群算法來調整每個陣元的幅度和相位，使方向圖函數逼近目標方向圖。

所述粒子群算法在開始迭代時采取大范圍內搜索，避免陷入局部最優解，當迭代到達一定階段后，縮小迭代范圍，在較小范圍內迭代求解，提高求解精度，將慣性因子的取值設為可變。

所述步驟2包括：設一個n維的空間中，由m個粒子所組成的種群 X＝{x₁，…x_i，…x_m}，每個X_i都為一個候選解，其中第i個粒子的位置為 x_i＝{x_i1，x_i2，…x_in}^T，其速度為v_i＝{v_i1，v_i2，…v_in}^T，維數n表示要優化的變量個數；設種群的個體極值為p_i＝{p_i1，p_i2，…p_in}^T，種群的全局最優值為 p_g＝{p_g1，p_g2，…p_gn}^T，粒子x_i按如下兩個公式改變速度和位置：