[發明專利]一種基于可視化陣列天線的測量方法

有效

• 申請號: 201911366821.6
• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN111273224B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 王浩;冉立新
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01S5/04
• 分類號: G01S5/04;G01S5/02;G01S3/48;G01S3/02;G01S3/04;G01C11/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種基于可視化陣列天線的測量方法。通過CMOS圖像傳感器固定位置拍攝信號源的圖像，通過圖像分析處理獲得信號源坐標信息；采用基于陣列天線的信號相位檢測系統實時檢測接收天線電流的相位差信息，最后利用相位差信息和坐標信息相結合建立關聯關系，利用關聯關系對待測信號源采集獲得的相位差信息進行處理，獲得信號源的位置，實現了信號源的定位測量。本發明能實現對圖像中多個信號源位置的定位和校準，可應用神經網絡算法實現對圖像中任意位置的信號源測向及定位。

技術領域

本發明公開了一種可視化陣列天線的信號源定位測量方法，其中涉及了兩種實現可視化陣列天線測向/校準的方式。

背景技術

傳統的定位方法包括旋轉或切換有向天線、Watson-Watt測向法、到達時差法(TDOA)、和差分析、多普勒分析(Doppler)以及應用在更為復雜的相控陣系統和多輸入多輸出(MIMO)系統中的多信號分類(MUSIC)、基于旋轉不變性的信號參數估計(ESPRIT)、最大似然估計(MLE)等波達方向角估計(DOA)方法。但是這些方法在應用過程中均存在一定的局限性。例如，當陣列天線單元間耦合效應較大時，上述定位方法難以將耦合分量分離，為精確定位帶來極大的困難。另外，在復雜的環境中，電磁波由于建筑、大地、樹木等的反射，使得陣列天線接收到的信號存在多徑效應，更難以實現有效定位。

發明內容

為了解決背景技術中存在的問題，本發明公開了一種用于測向的可視化陣列天線校準測量方法。

本發明采用的技術方案是：

本發明通過CMOS圖像傳感器固定位置拍攝信號源的圖像，并實時顯示信號源在圖像中的位置，通過圖像分析處理獲得信號源在圖像中的視角坐標或者像素坐標(p_i,p_j)，作為坐標信息；

另外采用基于陣列天線的信號相位檢測系統實時檢測接收天線電流的相位差信息，即信號源發出的電磁波信號入射到陣列天線單元被接收時的相位值其中L表示基于陣列天線的信號相位檢測系統中的陣列天線單元的總數，是陣列天線中的第1個陣列天線單元接收到的信號相位，是陣列天線中的第2個陣列天線單元接收到的信號相位，是陣列天線中的第L個陣列天線單元接收到的信號相位；信號相位檢測系統將所有陣列天線單元上的接收電流相位進行歸一化處理獲得相位差信息；

最后利用相位差信息和坐標信息相結合建立關聯關系，利用關聯關系對待測信號源采集獲得的相位差信息進行處理，獲得信號源的位置，實現了信號源的定位測量，進而用該位置對信號源所需的系統內部進行校準。

本發明根據信號源發出的電磁波信號入射到陣列天線時的相位信息以及信號源在圖像傳感器所采集圖像中的像素或視角坐標相結合，實現可視化陣列天線的測向校準過程。

所述的測向校準過程包含兩種方式。

第一種測向方法，方法包括：

1)將CMOS圖像傳感器拍攝信號源采集的圖像劃分為L_i×L_j個網格，網格的交叉點和角點為網格點，每個網格點根據CMOS圖像傳感器的空間位置獲得視角坐標或像素坐標(p_i,p_j)，作為坐標信息；

所述的像素坐標(p_i,p_j)是在信號源在圖像坐標系下圖像中的位置坐標，圖像坐標系是以圖像左上角為原點、以圖像水平方向作為x軸，以圖像豎直方向作為y軸的二維坐標，p_i,p_j分別為信號源在圖像中的位置處于的x軸和y軸坐標。