[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于梯度下降算法的相控陣天線(xiàn)安裝參數(shù)校準(zhǔn)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110294613.0
• 申請(qǐng)日: 2021-03-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113242099B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳純杰;李銳錚;劉志偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津科暢慧通信息技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04B17/12
• 分類(lèi)號(hào): H04B17/12;H04B17/21;H04B17/11
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于梯度下降算法的相控陣天線(xiàn)安裝參數(shù)校準(zhǔn)的方法，根據(jù)相控陣天線(xiàn)的數(shù)學(xué)模型，獲取在校準(zhǔn)點(diǎn)上計(jì)算得到的坐標(biāo)與實(shí)際坐標(biāo)的均方誤差，并使用梯度下降法調(diào)節(jié)數(shù)學(xué)模型中所使用的天線(xiàn)安裝參數(shù)使得均方誤差達(dá)到最小，此時(shí)即可得到最優(yōu)的安裝參數(shù)值。本發(fā)明中的方法可以通過(guò)自動(dòng)化程序?qū)崿F(xiàn)，在施工現(xiàn)場(chǎng)選取若干校準(zhǔn)點(diǎn)，將OBU放置在校準(zhǔn)點(diǎn)上分別與天線(xiàn)交易，使用自動(dòng)化工具即可計(jì)算出天線(xiàn)的安裝參數(shù)，整體流程操作便捷，易于在施工現(xiàn)場(chǎng)使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及天線(xiàn)安裝參數(shù)校準(zhǔn)領(lǐng)域，具體為一種基于梯度下降算法的相控陣天線(xiàn)安裝參數(shù)校準(zhǔn)的方法。

背景技術(shù)

適用于在車(chē)道出入口的在ETC(Electronic Toll Collection，電子不停車(chē)收費(fèi))系統(tǒng)中，相控陣天線(xiàn)可以通過(guò)OBU(On Board Unit，車(chē)載單元)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行定位。目前應(yīng)用的定位的基本原理是相控陣天線(xiàn)根據(jù)OBU發(fā)送至天線(xiàn)的微波信號(hào)計(jì)算出來(lái)波方位角，然后根據(jù)天線(xiàn)安裝的參數(shù)(包括天線(xiàn)安裝的高度、俯仰角、旋轉(zhuǎn)角以及天線(xiàn)自身在車(chē)道的坐標(biāo))反推OBU在車(chē)道上的坐標(biāo)。因此，一組準(zhǔn)確的天線(xiàn)安裝參數(shù)是保證OBU精確定位的前提。

由于在施工現(xiàn)場(chǎng)，無(wú)法保證按照精確的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行天線(xiàn)安裝，因此需要在安裝完成后對(duì)安裝參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)。

現(xiàn)有的校準(zhǔn)技術(shù)是基于在車(chē)道平面上的預(yù)設(shè)點(diǎn)的距離測(cè)量和三維空間內(nèi)角度的測(cè)量并通過(guò)幾何關(guān)系計(jì)算得到校準(zhǔn)參數(shù)的。這需要多次距離的測(cè)量和空間角度測(cè)量，如果車(chē)道存在坡度或彎曲時(shí)會(huì)對(duì)測(cè)量和計(jì)算造成極大的麻煩，而且參數(shù)的測(cè)量和使用參數(shù)進(jìn)行坐標(biāo)計(jì)算是開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，測(cè)量中的誤差會(huì)直接作用于到校準(zhǔn)參數(shù)并最終影響坐標(biāo)計(jì)算的精度。

為此，我們提出一種基于梯度下降算法的相控陣天線(xiàn)安裝參數(shù)校準(zhǔn)的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于梯度下降算法的相控陣天線(xiàn)安裝參數(shù)校準(zhǔn)的方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于梯度下降算法的相控陣天線(xiàn)安裝參數(shù)校準(zhǔn)的方法，包括以下步驟：

步驟一：在車(chē)道平面內(nèi)任意選取N個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，記錄其坐標(biāo)值分別是：

(x₁,y₁),(x₂,y₂),…，(x_n,y_n)；

步驟二：將OBU分別放置在這N個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)上，控制相控陣天線(xiàn)喚醒OBU，并從OBU返回的信號(hào)中獲得來(lái)波的方位角分別為：

(θx₁,θy₁),(θx₂,θy₂),…，(θx_N,θy_N)；

步驟三：根據(jù)相控陣天線(xiàn)計(jì)算OBU坐標(biāo)的公式：

(x,y)＝f(θx,θy|Θ)；

在給定天線(xiàn)安裝參數(shù)Θ的情況下，可以利用N個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)上OBU的來(lái)波的方位角計(jì)算得到N個(gè)測(cè)量坐標(biāo)為：

(xm₁,ym₁),(xm₂,ym₂),…，(xm_N,ym_N)

步驟四：根據(jù)校準(zhǔn)點(diǎn)上實(shí)際坐標(biāo)值和在給定天線(xiàn)安裝參數(shù)條件下計(jì)算得到的坐標(biāo)值，得到均方誤差函數(shù)表達(dá)式為：

誤差函數(shù)的梯度的表示式為：