[发明专利]一种用于减弱远近效应的伪卫星阵列天线方向图综合计算方法

说明书

本发明属于天线与信号传播技术领域，尤其涉及一种用于减弱远近效应的伪卫星阵列天线方向图综合算法，包括：根据赋形发射天线的覆盖范围来确定信号的有效覆盖范围，并计算出目标方向图；将阵列天线作为一个n阵元的阵列，包含n个需要求解的权值，选取m个粒子作为种群，每个粒子都是一个权值解；通过粒子群算法来调整每个阵元的幅度和相位，使方向图函数逼近目标方向图；采用基于统计理论的惯性因子，可克服传统粒子群算法收敛速度慢，易陷入局部最优的缺点，将改进的粒子群算法用于拟合目标方向图，克服伪卫星系统远近效应。

技术领域

本发明属于天线与信号传播技术领域，尤其涉及一种用于减弱远近效应的伪卫星阵列天线方向图综合计算方法。

背景技术

采用伪卫星辅助定位可以增加卫星导航系统可见星的数量，显著改善定位精度因子(DOP)，提高系统的定位精度。在无法接收GPS信号环境中，如室内、矿井、地下车场等应用场合，通过采用4颗以上的伪卫星组成独立的导航定位系统，能够进行小范围的导航定位，因此伪卫星定位具有广阔的应用前景。但与真实GPS导航系统相比，伪卫星和接收机之间的距离要近得多，且在运动过程中接收机的相对距离变化较大，因此在整个工作区域内的接收信号强度会产生明显的差异。在某些特定的位置，当来自不同伪卫星的信号强度差异大于某个门限，就会产生远近效应，使得信号功率较弱的卫星信号被遮蔽，无法进行捕获，因此在伪卫星定位系统中，必须对远近效应采取处理措施。

目前，解决远近效应的主要方案有脉冲调制、功率控制、频率偏移、干扰对消等方法。前3种方法都需要改变信号结构或增加硬件设备，第4种方法无需更改硬件设备，但需要对强信号进行重构，即精确复现接收信号的幅度、载波频率、码相位和载波初始相位，处理过程比较复杂。

对于伪卫星架设在地面的定位系统，当接收机距离卫星较近时，信号功率过强导致接收机射频通道饱和，接收机不能处理伪卫星信号，伪卫星系统失去了辅助定位作用。因此，需要通过一些技术手段，避免远近效应对信号接收的影响。

发明内容

为了有效解决远近效应问题，本发明提出了一种用于减弱远近效应的伪卫星阵列天线方向图综合计算方法，包括：

步骤1、根据赋形发射天线的覆盖范围来确定信号的有效覆盖范围，并计算出目标方向图；

步骤2、将阵列天线作为一个n阵元的阵列，包含n个需要求解的权值，选取m个粒子作为种群，每个粒子都是一个权值解；

步骤3、通过粒子群算法来调整每个阵元的幅度和相位，使方向图函数逼近目标方向图。

所述粒子群算法在开始迭代时采取大范围内搜索，避免陷入局部最优解，当迭代到达一定阶段后，缩小迭代范围，在较小范围内迭代求解，提高求解精度，将惯性因子的取值设为可变。

所述步骤2包括：设一个n维的空间中，由m个粒子所组成的种群 X＝{x₁，…x_i，…x_m}，每个X_i都为一个候选解，其中第i个粒子的位置为 x_i＝{x_i1，x_i2，…x_in}^T，其速度为v_i＝{v_i1，v_i2，…v_in}^T，维数n表示要优化的变量个数；设种群的个体极值为p_i＝{p_i1，p_i2，…p_in}^T，种群的全局最优值为 p_g＝{p_g1，p_g2，…p_gn}^T，粒子x_i按如下两个公式改变速度和位置：