[發(fā)明專利]一種L型線陣向平面虛擬陣的轉(zhuǎn)換方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010521223.8
• 申請(qǐng)日: 2020-06-10
• 公開（公告）號(hào): CN111427040B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧慶文;楊李杰;郭清水;許桐愷;徐志偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 之江實(shí)驗(yàn)室
• 主分類號(hào): G01S13/90
• 分類號(hào): G01S13/90;G01S7/282;G01S7/285;G01S7/35
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 應(yīng)孔月

1.一種L型線陣向平面虛擬陣的轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，包括：

建立空間直角坐標(biāo)系xoy-z，將接收天線沿x軸和y軸排列，呈L型線陣，m根接收天線x_1,0，…，x_h,0，…，x_m,0都位于所述空間直角坐標(biāo)系xoy-z的x軸上，m≥2；n根接收天線y_0,1，…y_0,k，…，y_0,n都位于所述空間直角坐標(biāo)系xoy-z的y軸上，n≥2；所述m根接收天線為實(shí)體接收天線，或?yàn)楦鶕?jù)MIMO機(jī)理等效的虛擬接收天線與實(shí)體接收天線的組合；所述n根接收天線為實(shí)體接收天線，或?yàn)楦鶕?jù)MIMO機(jī)理等效的虛擬接收天線與實(shí)體接收天線的組合；

在L型線陣的基礎(chǔ)上構(gòu)造虛擬陣元，形成虛擬面陣；

利用目標(biāo)在L型線陣陣元上的位置和角度關(guān)系，通過(guò)幾何分析，計(jì)算目標(biāo)到虛擬面陣任一陣元的位置和角度，完成L型線陣向平面虛擬陣的轉(zhuǎn)換；

在L型線陣的基礎(chǔ)上構(gòu)造虛擬陣元，形成虛擬面陣，包括：

在xoy平面內(nèi)以x_1,0和y_0,1為基準(zhǔn)構(gòu)造虛擬天線A_1,1，依此類推，以x_1,0和y_0,n為基準(zhǔn)構(gòu)造虛擬天線A_1,n；相似地，以x_h,0和y_0,1為基準(zhǔn)構(gòu)造虛擬天線A_h,1，以x_h,0和y_0,k為基準(zhǔn)構(gòu)造虛擬天線A_h,k，依此類推，以x_h,0和y_0,n為基準(zhǔn)構(gòu)造虛擬天線A_h,n；以x_m,0和y_0,1為基準(zhǔn)構(gòu)造虛擬天線A_m,1，依此類推，以x_m,0和y_0,n為基準(zhǔn)構(gòu)造虛擬天線A_m,n；最終形成虛擬面陣；其中所述h，k均為正整數(shù)，且滿足：1≤h≤m，1≤k≤n；

所述虛擬天線A_1,1與坐標(biāo)原點(diǎn)o，x軸上天線x_1,0，y軸上天線y_0,1恰好位于一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn)上，依此類推，所述虛擬天線A_1,n與坐標(biāo)原點(diǎn)o，x軸上天線x_1,0，y軸上天線y_0,n恰好位于一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn)上；相似地，所述虛擬天線A_h,1與坐標(biāo)原點(diǎn)o，x軸上天線x_h,0，y軸上天線y_0,1恰好位于一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn)上；所述虛擬天線A_h,k與坐標(biāo)原點(diǎn)o，x軸上天線x_h,0，y軸上天線y_0,k恰好位于一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn)上；依此類推，所述虛擬天線A_h,n與坐標(biāo)原點(diǎn)o，x軸上天線x_h,0，y軸上天線y_0,n恰好位于一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn)上；相似地，所述虛擬天線A_m,1與坐標(biāo)原點(diǎn)o，x軸上天線x_m,0，y軸上天線y_0,1恰好位于一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn)上；依此類推，所述虛擬天線A_m,n與坐標(biāo)原點(diǎn)o，x軸上天線x_m,0，y軸上天線y_0,n恰好位于一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn)上；

利用目標(biāo)在L型線陣陣元上的位置和角度關(guān)系，通過(guò)幾何分析，計(jì)算目標(biāo)到虛擬面陣任一陣元的位置和角度，包括：

構(gòu)建三角錐四個(gè)頂點(diǎn)，三角錐四個(gè)頂點(diǎn)分別為目標(biāo)P、x軸上天線x_h,0、y軸上天線y_0,k以及y軸上有別于天線y_0,k的任意一根天線y_0,u；所述三角錐六條棱長(zhǎng)度為d_y,0,u，d_h,0，d_0,k，d_xy,h,u，d_y,u,k，d_xy,h,k，所述d_y,0,u為目標(biāo)P到天線y_0,u的距離，所述d_h,0為目標(biāo)P到天線x_h,0的距離，所述d_0,k為目標(biāo)P到天線y_0,k的距離，所述d_xy,h,u為天線y_0,u到天線x_h,0的距離，所述d_y,u,k為天線y_0,u到天線y_0,k的距離，所述d_xy,h,k為天線x_h,0到天線y_0,k的距離；

目標(biāo)P在三維直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為（d_x, d_y, d_z），所述d_x為目標(biāo)P到yoz平面距離，所述d_y為目標(biāo)P到xoz平面距離，所述d_z為目標(biāo)P到xoy平面的距離，目標(biāo)P到原點(diǎn)o的距離為d_P,o，天線y_0,u到原點(diǎn)o的距離記為d_y,u，天線x_h,0到原點(diǎn)o的距離記為d_x,0,h；

依次按下列步驟求解目標(biāo)P到虛擬天線A_h,k的距離d_h,k，和d_h,k與xoy平面夾角θ_h,k：

步驟（3.1），所述距離d_y,0,u，d_h,0，d_0,k依次通過(guò)目標(biāo)P的散射信號(hào)到達(dá)天線y_0,u，x_h,0，y_0,k的時(shí)間計(jì)算得到，所述距離d_x,0,h，d_y,u,k，d_y,u根據(jù)xoy平面內(nèi)天線x_h,0，y_0,u，y_0,k的具體位置得到；

步驟（3.2），所述距離d_xy,h,k通過(guò)解直角三角形x_h,0-o-y_0,u和斜三角形y_0,u-y_0,k-x_h,0得到，并用d_x,0,h和d_y,u,k表示；

步驟（3.3），根據(jù)空間幾何知識(shí)，已知六條棱長(zhǎng)度的三角錐的高d_z可計(jì)算得到；

步驟（3.4），得到d_z后，目標(biāo)P在xoy平面的投影P_xoy到y_0,u的距離d_0,u,p，目標(biāo)P在xoy平面的投影P_xoy到天線y_0,k的距離d_0,k,p，目標(biāo)P在xoy平面的投影P_xoy到天線x_h,0的距離d_h,0,p依次通過(guò)解直角三角形P-P_xoy-y_0,k和P-P_xoy-x_h,0得到；

步驟（3.5），目標(biāo)P在xoy平面的投影P_xoy和天線y_0,u和天線x_h,0構(gòu)成的三角形P_xoy-y_0,u-x_h,0的內(nèi)角α_h,0,p通過(guò)解斜三角形P_xoy-y_0,u-x_h,0得到；原點(diǎn)o和天線y_0,u和天線x_h,0構(gòu)成的直角三角形o-y_0,u-x_h,0的內(nèi)角α_o,h,u通過(guò)解直角三角形o-y_0,u-x_h,0得到；目標(biāo)P在xoy平面的投影P_xoy和天線x_h,0，虛擬天線A_h,k構(gòu)成的三角形P_xoy-x_h,0-A_h,k的內(nèi)角α_h,k,p可由α_h,0,p和α_o,h,u解出，得到α_h,k,p后，解斜三角形P_xoy-x_h,0-A_h,k得到d_h,k,p；

步驟（3.6），目標(biāo)P到xoz平面距離d_y通過(guò)解直角三角形得到；目標(biāo)P到yoz平面距離d_x也通過(guò)解三角形得到；

步驟（3.7），通過(guò)步驟（3.1）到步驟（3.6）的逐步求解，目標(biāo)P在三個(gè)坐標(biāo)分量d_x，d_y，d_z均已解出，其表達(dá)式中最多只含有d_y,0,u，d_h,0，d_0,k，d_xy,h,u，d_y,u,k，d_xy,h,k六個(gè)已知量；目標(biāo)P到虛擬天線A_h,k的距離d_h,k，d_h,k與xoy平面夾角θ_h,k均通過(guò)解直角三角形A_h,k-P-P_xoy得到，且其表達(dá)式中最多只含有d_y,0,u，d_h,0，d_0,k，d_xy,h,u，d_y,u,k，d_xy,h,k六個(gè)已知量。