[發明專利]一種陣列天線系統故障診斷方法及裝置

有效

• 申請號: 202011556274.0
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112595902B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 孫銳;陳力;衛國;張文逸
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01R29/10
• 分類號: G01R29/10
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李偉

1.一種陣列天線系統故障診斷方法，其特征在于，包括：

獲取待診斷陣列天線系統的空域無線信號，得到信號y或者Y，其中，y為均勻線性陣列采樣信號，Y為均勻平面陣列采樣信號；

根據所述待診斷陣列天線系統的陣列構型，確定與所述陣列構型對應的故障診斷方法，所述陣列構型為均勻線性陣列或均勻平面陣列；

將所述空域無線信號作為輸入，運行所述故障診斷方法，得到天線陣元的故障響應系數，其中，完好天線陣元的故障響應系數為0，故障天線陣元的故障響應系數不為0；

根據所述天線陣元的故障響應系數，得到所述待診斷陣列天線系統的故障天線陣元的索引，所述故障天線陣元的索引為用于標識所述故障天線陣元的標識信息。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，當所述待診斷陣列天線系統的陣列構型為均勻線性陣列時，所述將所述空域無線信號作為輸入，運行所述故障診斷方法，得到天線陣元的故障響應系數，具體為：

將所述空域無線信號作為輸入，根據公式γ＝[γ₁,γ₂,...,γ_G]計算得到離散化角度集合γ，其中，為第g個離散角度的取值，d為天線陣元相對于波長的間距，G＝cN為離散化角度的數量，c為過采樣系數，N為天線陣元數量；

根據公式A_γ＝[a(γ₁)，...，a(γ_G)]計算得到名義觀測矩陣A_γ，其中，為γ_g對應的導向矢量；

根據公式計算得到校準矩陣B；

根據公式s.t.||y-(A_γ+Bdiag(β))x-f||₂≤δ計算得到所述天線陣元的故障響應系數其中，||·||₁表示l₁范數，||·||₂表示l₂范數，δ為噪聲水平，和分別為入射信號增益矢量x和校準系數矢量β的估計。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，當所述待診斷陣列天線系統的陣列構型為均勻平面陣列時，所述將所述空域無線信號作為輸入，運行所述故障診斷方法，得到天線陣元的故障響應系數，具體為：

將所述空域無線信號作為輸入，根據公式s.t.||Y-Y′-F||₂≤δ計算得到天線陣元的故障響應系數其中||·||_*表示核范數，λ為正則化參數，為對均勻平面陣列無故障接收信號Y′的估計。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述天線陣元的故障響應系數，得到所述待診斷陣列天線系統的故障天線陣元的索引，具體為：

根據公式|f_n|＞th確定滿足條件的天線陣元索引，所述滿足條件的天線陣元索引作為所述待診斷陣列天線系統的故障天線陣元的索引，其中，f_n為第n個天線陣元的故障響應系數，th為判決門限。

5.一種陣列天線系統故障診斷裝置，其特征在于，包括：

第一處理單元，用于獲取待診斷陣列天線系統的空域無線信號，得到信號y或者Y，其中，y為均勻線性陣列采樣信號，Y為均勻平面陣列采樣信號；

第二處理單元，用于根據所述待診斷陣列天線系統的陣列構型，確定與所述陣列構型對應的故障診斷方法，所述陣列構型為均勻線性陣列或均勻平面陣列；

第三處理單元，用于將所述空域無線信號作為輸入，運行所述故障診斷方法，得到天線陣元的故障響應系數，其中，完好天線陣元的故障響應系數為0，故障天線陣元的故障響應系數不為0；

第四處理單元，用于根據所述天線陣元的故障響應系數，得到所述待診斷陣列天線系統的故障天線陣元的索引，所述故障天線陣元的索引為用于標識所述故障天線陣元的標識信息。