[發(fā)明專利]一種陣列天線系統(tǒng)故障診斷方法及裝置有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011556274.0 | 申請日： | 2020-12-24 |
| 公開（公告）號： | CN112595902B | 公開（公告）日： | 2022-07-15 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 孫銳;陳力;衛(wèi)國;張文逸 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) |
| 主分類號： | G01R29/10 | 分類號： | G01R29/10 |
| 代理公司： | 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227 | 代理人： | 李偉 |
| 地址： | 230026 安*** | 國省代碼： | 安徽;34 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 陣列 天線 系統(tǒng) 故障診斷 方法 裝置 | ||
本申請?zhí)峁┑囊环N陣列天線系統(tǒng)故障診斷方法及裝置，通過對待診斷陣列天線系統(tǒng)的空域無線信號(均勻線性陣列采樣信號或均勻平面陣列采樣信號)的采樣與處理，根據(jù)待診斷陣列天線系統(tǒng)的陣列構(gòu)型(均勻線性陣列或均勻平面陣列)，確定與陣列構(gòu)型對應(yīng)的故障診斷方法；將空域無線信號作為輸入，運(yùn)行故障診斷方法，得到天線陣元的故障響應(yīng)系數(shù)；根據(jù)天線陣元的故障響應(yīng)系數(shù)，得到待診斷陣列天線系統(tǒng)的故障天線陣元的索引。本申請通過對待診斷陣列天線系統(tǒng)的空域無線信號的采樣與處理，故障診斷能在無參考信號的條件下進(jìn)行，可以檢測并定位陣列天線系統(tǒng)中的故障器件，相比傳統(tǒng)的陣列天線系統(tǒng)診斷方法，能夠降低故障診斷的復(fù)雜度與硬件開銷。
技術(shù)領(lǐng)域
本申請涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種陣列天線系統(tǒng)故障診斷方法及裝置，可在無參考信號的條件下實(shí)施故障診斷。
背景技術(shù)
在當(dāng)前以及未來的無線通信系統(tǒng)中，陣列天線是關(guān)鍵技術(shù)之一。近年來，陣列天線系統(tǒng)故障診斷方法得到了廣泛研究，目前提出的陣列天線系統(tǒng)故障診斷方法需要依賴于精確的參考信號，參考信號可以通過在微波暗室中特定位置部署參考信號發(fā)射源并根據(jù)空間坐標(biāo)計(jì)算得到，在微波暗室中可精確控制無線環(huán)境，來確保參考信號的精確性。然而，這樣的參考信號生成方法不適用于戶外場景中的在線診斷。
因此，在不依賴精確參考信號的情況下，如何實(shí)現(xiàn)對陣列天線系統(tǒng)中故障天線陣元的檢測與定位，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本申請?zhí)峁┝艘环N陣列天線系統(tǒng)故障診斷方法及裝置，在不依賴精確參考信號的情況下，實(shí)現(xiàn)對陣列天線系統(tǒng)中故障天線陣元的檢測與定位。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┝艘韵录夹g(shù)方案：
一種陣列天線系統(tǒng)故障診斷方法，包括：
獲取待診斷陣列天線系統(tǒng)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(jù)所述待診斷陣列天線系統(tǒng)的陣列構(gòu)型，確定與所述陣列構(gòu)型對應(yīng)的故障診斷方法，所述陳列構(gòu)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(yùn)行所述故障診斷方法，得到天線陣元的故障響應(yīng)系數(shù)；
根據(jù)所述天線陣元的故障響應(yīng)系數(shù)，得到所述待診斷陣列天線系統(tǒng)的故障天線陣元的索引。
優(yōu)選的，當(dāng)所述待診斷陣列天線系統(tǒng)的陣列構(gòu)型為均勻線性陣列時(shí)，所述將所述空域無線信號作為輸入，運(yùn)行所述故障診斷方法，得到天線陣元的故障響應(yīng)系數(shù)，具體為：
將所述空域無線信號作為輸入，根據(jù)公式γ＝[γ1,γ2,...,γG]計(jì)算得到離散化角度集合γ，其中，為第g個(gè)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(shù)量，c為過采樣系數(shù)，N為天線陣元數(shù)量；
根據(jù)公式Aγ＝[a(γ1)，...，a(γG)]計(jì)算得到名義觀測矩陣Aγ，其中，為γg對應(yīng)的導(dǎo)向矢量；
根據(jù)公式計(jì)算得到校準(zhǔn)矩陣B；
根據(jù)公式計(jì)算得到所述天線陣元的故障響應(yīng)系數(shù)其中，||·||1表示l1范數(shù)，||·||2表示l2范數(shù)，δ為噪聲水平。
優(yōu)選的，當(dāng)所述待診斷陣列天線系統(tǒng)的陣列構(gòu)型為均勻平面陣列時(shí)，所述將所述空域無線信號作為輸入，運(yùn)行所述故障診斷方法，得到天線陣元的故障響應(yīng)系數(shù)，具體為：
將所述空域無線信號作為輸入，根據(jù)公式計(jì)算得到天線陣元的故障響應(yīng)系數(shù)其中||·||*表示核范數(shù)，λ為正則化參數(shù)。
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