[发明专利]一种基于可视化阵列天线的测量方法

说明书

本发明公开了一种基于可视化阵列天线的测量方法。通过CMOS图像传感器固定位置拍摄信号源的图像，通过图像分析处理获得信号源坐标信息；采用基于阵列天线的信号相位检测系统实时检测接收天线电流的相位差信息，最后利用相位差信息和坐标信息相结合建立关联关系，利用关联关系对待测信号源采集获得的相位差信息进行处理，获得信号源的位置，实现了信号源的定位测量。本发明能实现对图像中多个信号源位置的定位和校准，可应用神经网络算法实现对图像中任意位置的信号源测向及定位。

技术领域

本发明公开了一种可视化阵列天线的信号源定位测量方法，其中涉及了两种实现可视化阵列天线测向/校准的方式。

背景技术

传统的定位方法包括旋转或切换有向天线、Watson-Watt测向法、到达时差法(TDOA)、和差分析、多普勒分析(Doppler)以及应用在更为复杂的相控阵系统和多输入多输出(MIMO)系统中的多信号分类(MUSIC)、基于旋转不变性的信号参数估计(ESPRIT)、最大似然估计(MLE)等波达方向角估计(DOA)方法。但是这些方法在应用过程中均存在一定的局限性。例如，当阵列天线单元间耦合效应较大时，上述定位方法难以将耦合分量分离，为精确定位带来极大的困难。另外，在复杂的环境中，电磁波由于建筑、大地、树木等的反射，使得阵列天线接收到的信号存在多径效应，更难以实现有效定位。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明公开了一种用于测向的可视化阵列天线校准测量方法。

本发明采用的技术方案是：

本发明通过CMOS图像传感器固定位置拍摄信号源的图像，并实时显示信号源在图像中的位置，通过图像分析处理获得信号源在图像中的视角坐标或者像素坐标(p_i,p_j)，作为坐标信息；

另外采用基于阵列天线的信号相位检测系统实时检测接收天线电流的相位差信息，即信号源发出的电磁波信号入射到阵列天线单元被接收时的相位值其中L表示基于阵列天线的信号相位检测系统中的阵列天线单元的总数，是阵列天线中的第1个阵列天线单元接收到的信号相位，是阵列天线中的第2个阵列天线单元接收到的信号相位，是阵列天线中的第L个阵列天线单元接收到的信号相位；信号相位检测系统将所有阵列天线单元上的接收电流相位进行归一化处理获得相位差信息；

最后利用相位差信息和坐标信息相结合建立关联关系，利用关联关系对待测信号源采集获得的相位差信息进行处理，获得信号源的位置，实现了信号源的定位测量，进而用该位置对信号源所需的系统内部进行校准。

本发明根据信号源发出的电磁波信号入射到阵列天线时的相位信息以及信号源在图像传感器所采集图像中的像素或视角坐标相结合，实现可视化阵列天线的测向校准过程。

所述的测向校准过程包含两种方式。

第一种测向方法，方法包括：

1)将CMOS图像传感器拍摄信号源采集的图像划分为L_i×L_j个网格，网格的交叉点和角点为网格点，每个网格点根据CMOS图像传感器的空间位置获得视角坐标或像素坐标(p_i,p_j)，作为坐标信息；

所述的像素坐标(p_i,p_j)是在信号源在图像坐标系下图像中的位置坐标，图像坐标系是以图像左上角为原点、以图像水平方向作为x轴，以图像竖直方向作为y轴的二维坐标，p_i,p_j分别为信号源在图像中的位置处于的x轴和y轴坐标。