用于线性相控阵天线的空间插值方法和设备技术

用于线性相控阵天线的空间插值方法和设备。根据本公开的实施方式，一种用于线性相控阵天线的空间插值方法涉及一种用于线性相控阵天线的空间插值方法，该线性相控阵天线包括多个发射天线单元和多个接收天线元件，并且该空间插值方法包括以下步骤：步骤1，在该步骤中，多个接收天线元件接收从目标反射的反射波；步骤2，在该步骤中，使用角估计算法来估计反射波入射到多个接收天线元件上的入射角；第3步，在该步骤中，从多个接收天线元件当中选择不良状况天线元件；以及步骤4，在该步骤中，对不良状况天线元件的接收信号进行补偿并且使用角估计算法来重新估计反射波入射到多个接收天线元件上的入射角。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及一种用于天线的空间插值方法和设备，并且更具体地，涉及用于线性相控阵天线的空间插值方法。
技术介绍
在过去的几十年期间，已经对利用雷达系统检测目标进行了许多研究。知道与目标的距离、速度和角度有关的信息对于确定目标的精确位置是至关重要的。使天线机械旋转的方法已经被常规用于识别从目标反射的信号的到达方向(在下文中，DOA)。然而，利用相控阵天线，可以通过电导引相控阵天线的波束来估计入射信号的DOA。在相控阵天线的情况下，用于处理大量阵列信号的概念和技术已经被建议用于同时估计多个入射信号的DOA。具体地，已经尝试使用高分辨率角估计算法利用均匀线性相控阵天线来识别准确的DOA。然而，由于到目前为止提出的高分辨率角估计算法对接收的信号的信噪比(下文中，SNR)非常敏感，因此需要对所接收的信号进行校准以估计准确的DOA。[现有技术文献][专利文献](专利文献1)韩国未审查专利申请公开No.10-2011-0080218
技术实现思路
为了解决上述问题，根据本公开的实施方式的用于线性相控阵天线的空间插值方法和设备具有以下方面。本公开的一方面在于提供一种能够通过利用线性相控阵天线保证精确的DOA的估计来确定目标的精确位置的用于线性相控阵天线的空间插值方法和装置。本公开的各方面不限于上述所提到的，并且本领域普通技术人员应当从下面的描述清楚地理解其它未提及的方面。根据本公开的实施方式，一种用于线性相控阵天线的空间插值方法涉及一种用于包括多个发射天线单元和多个接收天线元件的线性相控阵天线的空间插值方法，并且包括以下步骤：步骤1，在该步骤中，所述多个接收天线元件接收从目标反射的反射波；步骤2，在该步骤中，使用角估计算法来估计所述反射波入射到所述多个接收天线元件上的入射角；第3步，在该步骤中，从所述多个接收天线元件当中选择不良状况(bad-conditioned)天线元件；以及步骤4，在该步骤中，对不良状况天线元件的接收信号进行补偿并且使用角估计算法来重新估计所述反射波入射到所述多个接收天线元件上的入射角。优选地，步骤3包括以下步骤：步骤3-1，在该步骤中，计算由所述多个接收天线元件中的每一个接收的反射波的接收信号功率；步骤3-2，在该步骤中，将由所述多个接收天线元件中的每一个接收的反射波的接收信号功率与阈值进行比较；以及步骤3-3，在该步骤中，基于在步骤3-2中的比较的结果从所述多个接收天线元件中选择不良状况天线单元。优选地，步骤4包括以下步骤：步骤4-1，在该步骤中，基于另一接收天线元件的接收信号来对不良状况天线元件的接收信号进行补偿；以及步骤4-2，在该步骤中，通过将经补偿的不良状况天线元件的接收信号反映到估计中，使用角估计算法来重新估计反射波入射到所述多个接收天线元件上的入射角。优选地，所述角估计算法是多信号分类(MUSIC)算法或者通过旋转不变性技术(ESPRIT)的参数估计。根据本公开的实施方式，一种用于线性相控阵天线的空间插值装置包括：多个接收天线元件，其接收从目标反射的反射波；入射角估计器，其估计所述反射波入射到所述多个接收天线元件上的入射角；检测器，其基于所述反射波的入射角来从所述多个接收天线元件当中选择不良状况天线元件；以及补偿器，其用于基于由所述检测器选择的结果来对所述不良状况天线元件的接收信号进行补偿，其中，所述入射角估计器基于所述不良状况天线元件的由所述补偿器补偿后的接收信号来重新估计所述反射波入射到所述多个接收天线元件的入射角。优选地，所述检测器基于由所述多个接收天线元件中的每一个接收的反射波的接收信号功率来选择不良状况天线元件。优选地，所述检测器包括：功率计算器，其用于计算由所述多个接收天线元件中的每一个接收的反射波的接收信号功率；比较器，其将所计算的接收信号功率与阈值进行比较；以及确定器，其用于基于由所述比较器比较的结果来确定所述多个接收天线元件当中的不良状况天线元件。优选地，所述补偿器基于另一接收天线元件的接收信号来对所述不良状况天线元件的接收信号进行补偿。优选地，所述入射角估计器使用角估计算法来估计和重新估计反射波入射到所述多个接收天线元件上的入射角。优选地，所述角估计算法是MUSIC算法或ESPRIT。附图说明通过结合附图对本专利技术的示例性实施方式进行详细描述，本专利技术的以上和其它目的、特征和优点对于本领域普通技术人员而言将是更显而易见的，其中：图1是按时间序列例示了根据本公开的实施方式的用于线性相控阵天线的空间插值方法的流程图；图2和图3是图1的方法的一些步骤被进一步细分并详细说明的流程图；以及图4是简要地例示了根据本公开的实施方式的用于线性相控阵天线的空间插值装置的框图。具体实施方式将参照附图详细地描述本公开的示例性实施方式。相同或相似的元件将被赋予相同的附图标记，并且将省略重复的描述。此外，当公知的相关技术的详细描述被认为在描述本公开中使本专利技术的要旨模糊不清时，其详细描述将被省略。另外，附图仅用于帮助容易地理解本公开的精神，并且本公开的精神不应被解释为受附图限制。在下文中，将参照图1至图3对根据实施方式的用于线性相控阵天线的空间插值方法进行说明。图1是按时间序列例示了根据本公开的实施方式的用于线性相控阵天线的空间插值方法的流程图，并且图2和图3是图1的方法的一些步骤被进一步细分并详细说明的流程图。根据本公开的实施方式，一种用于线性相控阵天线的空间插值方法涉及一种用于包括多个发射天线单元110和多个接收天线元件120在内的线性相控阵天线100的空间插值方法，并且如图1中所例示的，该空间插值方法包括以下步骤：步骤1(S100)，在该步骤中，多个接收天线元件120接收反射波；步骤2(S200)，在该步骤中，估计该反射波的入射角；步骤3(S300)，在该步骤中，选择不良状况天线元件；以及步骤4(S400)，在该步骤中，重新估计该反射波的入射角。具体地，在步骤1(S100)中，多个发射天线元件110向目标10发射信号，所发射的信号被目标10反射，并且接收天线元件120接收从目标10反射的反射波。此外，关于步骤1(S100)至步骤4(S400)的详细描述，将首先在下文描述相控阵天线的接收信号的模型。假定L个平面波利用已知的载波频率fc从L个方向θ1,θ2,...,θL入射到以相等间隔d线性间隔开的N个接收天线元件120上。θi(i＝1,2,...,L)从面对阵列天线的前轴线开始被限定。此外，假定存在窄带长距离源。接下来，阵列天线在时刻k所接收的信号矢量被表示为下面的式1。[式1]x(k)＝As(k)+n(k)＝[x1(k)，x2(k)，…，xN(k)]T在上面的式1中，(·)T是转置运算符，并且A＝[a(θ1),a(θ2),...,a(θL)]是由导引矢量形成的导引矩阵，a(θi)(i＝1,2,...,L)在下面的式2中被示出。[式2]λ是与载波频率fc对应的波长。此外，s(k)＝[s1(k),s2(k),...,sN(k)]T是入射信号矢量，并且这里，si(K)(i＝1,2,...,L)是在时刻k来自第i个源的入射信号的复数振幅。假定振幅是零均值复高斯的并且针对各个振幅样本是独立的。假定n(k)是由[n1(k),n2(k),...,nN(k)]T形成的噪声矢量，并且该噪声矢量也本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于线性相控阵天线(100)的空间插值方法，该线性相控阵天线(100)包括多个发射天线元件(110)和多个接收天线元件(120)，该空间插值方法包括以下步骤：由所述多个接收天线元件(120)接收从目标(10)反射的反射波(S100)；估计所述反射波入射到所述多个接收天线元件(120)上的入射角(S200)；通过使用由所述多个接收天线元件(120)中的每一个接收的反射波的接收信号功率来从所述多个接收天线元件(120)当中选择不良状况天线元件(S300)；以及通过使用另一接收天线元件的接收信号来对所述不良状况天线元件的接收信号进行补偿，并且通过将经补偿的所述不良状况天线元件的接收信号反映到估计中来重新估计所述反射波入射到所述多个接收天线元件(120)上的入射角(S400)。

【技术特征摘要】
2015.09.01 KR 10-2015-01238021.一种用于线性相控阵天线(100)的空间插值方法，该线性相控阵天线(100)包括多个发射天线元件(110)和多个接收天线元件(120)，该空间插值方法包括以下步骤：由所述多个接收天线元件(120)接收从目标(10)反射的反射波(S100)；估计所述反射波入射到所述多个接收天线元件(120)上的入射角(S200)；通过使用由所述多个接收天线元件(120)中的每一个接收的反射波的接收信号功率来从所述多个接收天线元件(120)当中选择不良状况天线元件(S300)；以及通过使用另一接收天线元件的接收信号来对所述不良状况天线元件的接收信号进行补偿，并且通过将经补偿的所述不良状况天线元件的接收信号反映到估计中来重新估计所述反射波入射到所述多个接收天线元件(120)上的入射角(S400)。2.根据权利要求1所述的空间插值方法，其中，在选择所述不良状况天线元件的步骤(S300)中，将由所述多个接收天线元件(120)接收的反射波的接收信号功率的平均值与阈值进行比较，并且选择所述反射波的接收信号功率的平均值小于所述阈值的接收天线元件作为所述不良状况天线元件。3.根据权利要求1所述的空间插值方法，其中，在选择所述不良状况天线元件的步骤(S300)中，将由所述多个接收天线元件(120)接收的反射波的接收信号功率的峰值彼此进行比较，并且选择具有所述接收信号功率的最小峰值的接收天线元件作为所述不良状况天线元件。4.根据权利要求1所述的空间插值方法，其中，在选择所述不良状况天线元件的步骤(S300)中，将由所述多个接收天线元件(120)接收的接收信号功率的峰值附近的周边值的最低水平与所述峰值之间的差彼此进行比较，并且选择具有最小差的天线元件作为所述不良状况天线元件。5.根据权利要求1所述的空间插值方法，其中，在选择所述不良状况天线元件的步骤(S300)中，预置预定的基准值，选择由所述多个接收天线元件(120)接收的接收信号功率的峰值附近的周边值的最低水平与所述峰值之间的差为所述基准值或更小的天线元件作为所述不良状况天线元件。6.根据权利要求1所述的空间插值方法，其中，在重新估计所述反射波的入射角的步骤(S400)中，通过使用与所述不良状况天线元件相邻的接收天线元件的接收信号来对所述不良状况天线元件的接收信号进行补偿。7.根据权利要求1所述的空间插值方法，其中，在估计所述反射波的入射角的步骤(S200)和重新估计所述反射波的入射角的步骤(S400)中，使用角估计算法。8.根据权利要求7所述的空间插值方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：李在殷，郑圣熹，李成旭，姜锡贤，沈宪教，金成哲，
申请(专利权)人：株式会社万都，首尔大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国;KR