[发明专利]一种搜索最小幅度向量夹角的天线阵列测向方法

说明书

所属技术领域

本发明属无线接收范畴，涉及无线信号接收系统的天线阵列测向方法，尤其涉及一种搜 索天线阵列实时接收的信号幅度向量与天线阵列自带的数据库幅度向量最小夹角来估计单 个信号到达方向的方法。

背景技术

利用天线阵列对无线信号测向的技术已广泛应用于无线电监测、天文、声纳、地质探测、 地震、雷达、无线通信等领域。根据常用的天线阵列干涉仪测向原理，需要对天线阵列中的 天线进行相位校正、互耦校正和天线位置误差校正，对各个天线后端的信号接收机进行实时 相位一致性校正，才能使得各天线接收的信号的相位差仅与信号的到达方向、信号频率或波 长、各个天线的相对位置有关，由于可以事先确定信号频率或波长、各个天线的相对位置， 所以就能由各个天线的接收信号的相位差反推信号的到达方向。天线之间的互耦、通道不一 致和天线阵列位置误差的校正如果不满足测向要求，都会直接导致常用的天线阵列干涉仪测 向性能下降。

然而，天线阵列的这种校正往往需要付出额外的硬件和软件成本，严重地影响到天线阵 列测向的系统成本、控制器和信号处理装置的复杂性及信号处理的数据量和处理速度。因此， 如何降低甚至避免对天线阵列进行实时相位校正、幅度校正和互耦校正所需的硬件和软件成 本对实现低成本、低复杂度、快速的天线阵列测向具有重要的意义。

针对上述缺陷，本申请人在申请号为200710049079、发明名称为《无线信号接收系统 的阵列综合测向方法》的专利文献中公开了一种不受部分相位校正误差影响的阵列测向的方 法。该方法首先利用不受相位不完全同步影响的阵列接收信号的模向量，得到其它信号与参 考信号的方向差估计，再利用相位完全同步子阵列接收信号的复向量和完整的子空间正交特 性，得到参考信号的方向，从而完成所有信号的波达方向估计。这种方法克服了相当部分相 位校正误差对阵列测向性能的影响，提高了测向精度，但需要利用一个相位完全同步的子阵 列估计参考信号的方向，而且仍受天线之间的互耦效应和天线位置误差的影响。因而，不适 合天线之间存在互耦效应和天线位置存在误差的天线阵列。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种天线阵列的测向方法，这种方法特 别适合各个信号接收通道之间存在相位和幅度响应不一致误差、互耦效应和天线位置误差的 天线阵列，不受天线之间的互耦效应和天线位置误差的影响。同时，既不需要付出额外的硬 件和软件成本又不需要利用一个相位完全同步的子阵列估计参考信号的方向。

本发明的目的是这样达到的：

一种搜索最小幅度向量夹角的天线阵列测向方法，其特征在于：建立天线阵列数据库， 搜索与实时接收的信号幅度向量夹角最小的数据库中的幅度向量，该幅度向量对应的方向作 为实时接收信号的到达方向估计值。首先，在转台上为各个信号接收通道的天线阵列建立自 带数据库；然后，在应用场地测量天线阵列实时接收的信号幅度向量，并确定天线阵列实时 接收的信号幅度向量与建立的天线阵列数据库中的所有幅度向量之间的夹角；最后，搜索与 天线阵列实时接收的信号幅度向量夹角最小的数据库中的幅度向量，该幅度向量对应的到达 方向即是估计的信号到达方向。所述建立天线阵列数据库中的数据包括建立到达方向和幅度 向量的数据。

具体步骤是：

A.确定天线阵列的到达方向、幅度向量数据库：将天线阵列放在转台上，将不断在发射 信号的建立天线阵列自带数据库的信号源放在天线阵列的远场，转台按一个方向转动，每转 动1次，信号的到达方向就改变1次，天线阵列就测量一个接收的信号幅度向量，幅度向量 经过归一化处理之后在数据库中保存一条到达方向、幅度向量的记录。

B.测量天线阵列实时接收的信号幅度向量：将完成建立数据库的天线阵列放置于应用 场地，测量天线阵列实时接收的信号幅度向量，并对幅度向量经过归一化处理。

C.确定天线阵列实时接收的信号幅度向量与天线阵列数据库中的所有幅度向量之间的 夹角。

D.搜索与天线阵列实时接收的信号幅度向量夹角最小的天线阵列数据库中的幅度向量， 确定信号到达方向为该幅度向量对应的到达方向。

所述转台按一个方向转动，每转动1次信号的到达方向就改变1次，是指每转动1次信 号的到达方向就改变1度，全向360度总共有360条到达方向、幅度向量的记录。