[發(fā)明專利]一種基于最大相關信噪比準則的天線組陣信號合成方法

有效

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• 申請日: 2020-07-10
• 公開（公告）號: CN111988075B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設計）人: 焦義文;馬宏;吳濤;劉燕都;陳永強;李貴新;陳雨迪;劉培杰;盧志偉;李冬
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰(zhàn)略支援部隊航天工程大學
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 代麗;郭德忠

本發(fā)明提供了一種基于最大相關信噪比準則的天線組陣信號合成方法，能夠達到最大的相關信噪比以及最優(yōu)的相位估計性能。采用將多個天線耦合在一起進行相關的算法(稱為Couple算法)，體現(xiàn)由Simple和Sumple算法的演變過程。本發(fā)明以最大相關信噪比為準則，提出一種“L/2對L/2”的天線分組方法，當采用“L/2對L/2”的天線分組方法時，可以達到最大的相關信噪比以及最優(yōu)的相位估計性能。

技術領域

本發(fā)明涉及于深空探測技術領域，具體涉及一種基于最大相關信噪比準則的天線組陣信號合成方法。

背景技術

目前Sumple算法是目前綜合性能最為優(yōu)異且研究和應用最為廣泛的信號合成方法。然而，Sumple算法仍然存在一些不足：①采用輪流的虛擬參考天線，無固定相位中心；②在低信噪比條件下，存在相位中心漂移問題。在天線組陣的某些應用背景中，需要天線組陣系統(tǒng)有一個固定的相位中心。例如，當天線組陣用于測速測距或VLBI測量等高精度測量任務時，若陣列的等效相位中心隨機變化，必然會影響測量精度。針對上述問題，現(xiàn)有技術中有以算法收斂后某固定時刻的相位權值作為參考，修正其它時刻的相位權值的算法。該算法雖然能改善相位漂移問題，然而由于未考慮各天線相位中心變化的情況，在實際應用中將導致組陣不能快速實時跟蹤信號相位的變化。還有將Sumple算法的參考天線改為所有天線信號的加權和，事實上，這就變成了Matrix-Free算法，自相關分量將惡化算法性能。因此，如何解決Sumple算法的無固定相位中心特性和相位漂移問題，仍需進一步研究。

目前對信號合成方法的研究成果中，有些是對現(xiàn)有算法的理論和仿真分析，有些是將現(xiàn)有算法應用到其他場景中，有些運算量較大，欠缺實用性，有些是采用閉環(huán)或濾波技術對現(xiàn)有算法進行最優(yōu)相位修正,不能達到最大的相關信噪比以及最優(yōu)的相位估計性能。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于最大相關信噪比準則的天線組陣信號合成方法，能夠達到最大的相關信噪比以及最優(yōu)的相位估計性能。

本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：

本發(fā)明的一種基于最大相關信噪比準則的天線組陣信號合成方法，包括如下步驟：

步驟1，選擇天線組陣中的最多可取到的偶數(shù)路天線，記為L路；

設定L路天線數(shù)據(jù)對應權值的初值均為1，將第L路天線作為參考天線，保持其權值不變；

生成L×L維耦合矩陣，所述耦合矩陣的行向量互不相同，各個行向量的元素值均只有兩種，每種占一半；

生成(L-1)×L維解耦合矩陣，所述解耦合矩陣的行向量互不相同，各個行向量的元素值均只有兩種，設為A和B；第1行至第L/2行的行向量中，第1和第i+1個元素的元素值為A，其余為B，第L/2+1行至第L-1行的行向量中，第2和第i+1個元素的元素值為A，其余為B，其中i為行向量序號；

步驟2，將L路天線數(shù)據(jù)按照各自對應的權值進行加權，并求和輸出一路合成信號；

步驟3，每個天線支路中均輸入L路加權后的數(shù)據(jù)；

按步驟1中的所述耦合矩陣行向量順序，依次將每個支路的數(shù)據(jù)，按照對應耦合矩陣行向量的元素值均分為兩組數(shù)據(jù)；將每個支路的兩組數(shù)據(jù)分別求和，得到對應的2路信號；

步驟4，將每個支路的2路信號分別進行相關處理，獲得L個支路的相關相位；

步驟5，將L個支路的相關相位拷貝L-1份，與所述解耦合矩陣的L-1個行向量的各行按順序一一對應，將每行對應元素值為A的相關相位相加后，再乘以L/4，獲得該行對應的權值相位；如此，得到L-1個權值相位；

步驟6，根據(jù)步驟5獲得的L-1個權值相位，更新前L-1路天線數(shù)據(jù)對應的權值；判斷任務是否結束，若結束則完成合成，否則返回執(zhí)行步驟2。