CN105790812A - 一种使用分布式天线阵的地面站信号增强接收系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种使用分布式天线阵的地面站信号增强接收系统及方法，包括由N个分布式天线组成的分布式天线阵。各天线接收到的信号经射频前端、ADC后分成两路，一路传输到相应的数字信号处理单元，另一路传输到信号合成单元数字信号进行合成，数字信号处理单元测量出卫星来波方向、天线位置、站间钟差和通道时延信息并将该信息传输到分布式天线间相位差计算模块进行综合，进而计算出各天线之间的信号时延差，信号合成单元根据分布式天线间相位差计算模块计算的时延差调整各路信号的相位关系，进行信号的合成，合成信号被送入合成信号处理单元进行处理。一方面单天线具备独立信号处理功能，满足了多目标跟踪需求；另一方面通过信号合成实现局部信号的增强功能。

Description

一种使用分布式天线阵的地面站信号增强接收系统及方法

技术领域

本发明涉及地面站接收链路架构设计领域，具体的说是一种地面站信号增强接收的系统及方法，其可运用在卫星导航系统及航天测控地面站中下行接收链路的设计中。

背景技术

卫星导航系统主要由卫星星座、地面控制/监测网络和用户接收设备三部分组成。其中地面控制/监测网络又称为地面运控系统，负责监测、指挥和控制卫星星座，包括监测下行导航信号，更新导航电文，解决卫星异常情况等功能。以下行导航信号处理为例，从测量域、调制域和时域分析要求的天线口径相差较大。此外，随着北斗系统迈向全球化进程，星座也在不断完善，为了兼顾平时和战时的任务，未来地面站不仅要求具备平时全视区内多目标跟踪能力，也能够在战时局部对单目标进行增强。

现有地面运控系统通常采用大口径反射面天线或数字多波束天线完成对星地信号的收发，即任意时刻卫星与地面站中的一个天线进行建链，此类信号处理架构具有诸多不足：

1、系统可靠性方面，由于信号处理链路过于集中，系统可靠性指标较低，同时导航战情况下抗干扰和打击能力也较弱；

2、系统性能方面，大口径反射面天线满足单目标增强任务，但多目标跟踪能力欠缺；数字多波束天线多目标跟踪能力较好，但在低仰角跟踪、单目标增强等方面稍显不足；

3、建设成本方面，单个天线的接收G/T受天线口径的制约，若要提高接收灵敏度，天线口径呈指数增大，而大口径天线对安装场地、结构工艺要求高，建设成本大大提高。

使用分布式天线阵能够有效弥补现有地面运控系统上述三方面的缺陷。分布式天线阵是将多个天线按照一定的规则组成的广义天线阵系统，由于其在利用空间资源上具有明显优势，一方面天线的安装比较灵活，另一方面可替代天线阵进行工作，已经成为提升无线通信频率效率的代表性关键技术，是无线通信系统架构未来发展的趋势，也是近些年来研究的热点。在移动通信中，分布式天线阵可以对抗大尺度衰落，减少发送功率，增加系统容量。分布式天线阵在天文观测领域应用也非常广泛，将小口径天线进行灵活组阵以实现超大口径阵列接收的目的。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本发明的目的是提供一种使用分布式天线阵的地面站信号增强接收系统及方法。一方面单天线具备独立信号处理功能，满足了多目标跟踪需求；另一方面通过信号合成实现局部信号的增强功能。已知信号来波方向的前提下，根据分布式天线阵的拓扑结构，可计算天线之间的波程差，再综合通道时延数据，可综合得到信号间的相位差，最后通过相位调整进行合成，并使用合成效率作为信号增强接收的评价指标。

本发明的技术方案特征在于：

一种使用分布式天线阵的地面站信号增强接收系统，包括信号合成单元、分布式天线间相位差计算模块和合成信号处理单元以及由N个分布式天线组成的分布式天线阵，分布式天线阵中的每个天线独立配置有一条接收链路，所述接收链路依次包括射频前端、ADC(AnalogtoDigitalConverter，模数变换器)以及数字信号处理单元，且分布式天线阵中的每个天线均安装一个GNSS接收机。

其中所述射频前端实现对接收到的信号进行低噪声放大、滤波、增益控制以及变频功能；ADC(AnalogtoDigitalConverter，模数变换器)是将模拟信号采样为数字信号；数字信号处理单元是对接收到的数字信号进行解调、解扩处理提取出数字信号中的信息。

所述GNSS接收机用于对天线的精密定位，标定各天线的位置，且从接收的导航卫星信号中获取导航卫星信号的来波方向。

各天线接收到的信号经射频前端、ADC(AnalogtoDigitalConverter，模数变换器)后变成了数字信号并分成两路，其中一路传输到相应的数字信号处理单元，另一路传输到信号合成单元数字信号进行合成，数字信号处理单元测量出卫星来波方向、天线位置、站间钟差和通道时延信息并将该信息传输到分布式天线间相位差计算模块进行综合，进而计算出各天线之间的信号的时延差，在信号合成单元中，根据分布式天线间相位差计算模块计算的时延差调整各路信号的相位关系，进行信号的合成，合成信号最后被送入合成信号处理单元进行处理。

基于上述系统，本发明还提供一种使用分布式天线阵的地面站信号增强接收方法，包括以下步骤：

步骤一，在分布式天线阵安装时，约束分布式天线阵的口径

约束分布式天线阵的接收信号为平行波入射，根据此约束条件，分布式天线阵与其对应的导航卫星发射天线之间应满足远场条件为：

$D_a\≤\sqrt{R\·\mathrm{\λ}/2}$

式中，R表示分布式天线阵所指向的卫星与分布式天线阵列中心之间的距离，D_a是分布式天线阵的口径，λ表示接收射频信号的波长。

分布式天线阵在进行安装时，要求其口径不能超过D_a。

步骤二，标定各天线间的波程差

在分布式天线阵中设置一个天线为主天线，作为相位和时间参考点，其它天线为从天线。为了便于说明，约定第一个天线为主天线。

首先，以主天线相位中心点作为坐标原点，z轴与坐标原点与地球的切面垂直，x轴指向坐标原点所在地的正南方向，而y轴与此平面垂直，建立地心地固坐标系。

其次，给定分布式天线阵所指向的卫星的轨道信息，也即分布式天线阵所指向的卫星在地心地固坐标系中的位置(R₀,θ₀,φ₀)，其中R₀表示卫星与坐标原点的距离，θ₀、φ₀分别表示卫星的方位角和俯仰角。

再次，使用GNSS接收机，通过精密单点定位，测量出各天线的位置；假定从天线i在地心地固坐标系的位置坐标为(R_i,θ_i,φ_i)，其中R_i表示从天线与坐标原点的距离，θ_i、φ_i分别表示从天线i方位角和俯仰角。

可计算得到各从天线相对于主天线的波程差Δd_i1为：

Δd_i1＝R_i·[cos(φ_i-φ₀)cosθ_icosθ₀+sinθ_isinθ₀],i＝2,3,…,N

且Δd₁₁＝0表示为主天线相对于主天线的波程差。

步骤三，标定各天线接收模拟通道的时延值

所述接收模拟通道是指从天线到射频前端，再到ADC的这段接收链路。

各天线接收模拟通道的时延标定方法是在每个接收天线后端增加一个信号发射链路，信号发射链路包括零值信号源、DAC(DigitaltoAnalogConverter，数模变换器)、变频器以及分路器和两个合路器。其中所述的零值信号源用于生成特定的时延标定数字信号，DAC将零值信号源生成的数字信号转换为模拟信号，变频器将DAC输出的模拟信号变频到与卫星信号相同的频率，分路器将输入信号分成两路信号输出，合路器将输入信号进行合路输出。如图4所示，其中由零值信号源、分路器、2#合路器以及数字信号处理单元依次连接构成了一个数字环路，由零值信号源、分路器、DAC、变频器、1#合路器、射频前端、ADC、2#合路器以及数字信号处理单元依次连接构成了一个模拟环路。采用一个数字环路和一个模拟环路分别测量环路的时延，再通过差分的方法得到接收模拟通道的时延。

各天线接收模拟通道时延标定主要包括四个步骤：

首先，使用网络分析仪离线标定各天线接收模拟通道的时延τ_i(1)。

其次，通过数字信号处理单元测量接收到的零值信号源发射信号的伪距值，得到零值信号源发射信号分别经过数字环路和模拟环路的时延值。用τ_ia(n)、τ_id(n)分别表示第i个天线的模拟环路和数字环路的第n次测量时延值，其中测量频度可根据系统需求进行设置。

再次，根据测量的时延值，计算接收模拟通道的时延变化值Δτ_i。计算公式为：

Δτ_i(n)＝[τ_ia(n)-τ_ia(n-1)]-[τ_id(n)-τ_id(n-1)],n≥2,i＝1,2,…N

其中i＝1表示为主天线，其它为从天线。

最后，标定的接收模拟通道的时延值可表示为：

τ_i(n)＝τ_i(n-1)+Δτ_i(n),n≥2,i＝1,2,…N

其中i＝1表示为主天线，其它为从天线。

步骤四，计算各天线间的综合时延差

各天线间的综合时延差是指各天线与参考相位中心点的时延差，也即各天线与主天线的时延差，主要包括四个部分：

1)接收天线的时延差，可预先在微波暗室进行初始标定，用τ_anti表示接收天线i的时延；

2)各天线间的波程差，在步骤二中已进行了标定，用Δd_i1表示；

3)各天线接收模拟通道的时延差，在步骤三中进行了标定，用τ_i(n)表示；

4)各天线的时间基准差，可预先通道比相仪或者时间间隔计数器等仪器进行测量，用Δt_i1表示。

则第n次测量的各天线间的综合时延差以相位的方式表达为：

式中，c表示光在自由空间的传播速度。

步骤五，根据步骤四中得到的天线间的综合时延差，对各天线接收信号进行调相并合成。

假定各天线的接收信号分别表示为s_i(t)，则合成后的信号s(t)表示为：

经过调相后的信号在信号合成单元中进行合成，并送至数字信号处理单元进行信号处理。

最后，基于上述一种使用分布式天线阵的地面站信号增强接收系统及方法，本发明还提供了分布式天线阵的合成效率的计算方法。受定位精度以及通道时延标定精度的限制，对综合时延差的标定存在误差，将各天线的这部分误差称为相位补偿后的残差，记为β_i。

则分布式天线阵的合成效率η的计算方法为

$\mathrm{\η}={|\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{f}_i({\mathrm{\θ}}_0,{\mathrm{\φ}}_0)\·e^{-j\·{\mathrm{\β}}_i}|}^2/{\left|\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{f}_i({\mathrm{\θ}}_0,{\mathrm{\φ}}_0)\right|}^2$

${\mathrm{\β}}_i/2\mathrm{\π}=\frac{{\mathrm{\ΔR}}_i}{\mathrm{\λ}}\·\[cos({\mathrm{\φ}}_i-{\mathrm{\φ}}_0){\mathrm{cos\θ}}_i{\mathrm{cos\θ}}_0+{\mathrm{sin\θ}}_i{\mathrm{sin\θ}}_0\]+\frac{c}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\τ}}_i$

其中f_i(θ₀,φ₀)表示第i个天线在(θ₀,φ₀)方向上的相应函数。ΔR_i表示为分布式天线阵中从天线相对主天线的距离R_i的测量误差；Δτ_i表示接收模拟通道时延τ_i的标定误差。计算合成效率，一方面可以通过相位补偿精度来计算分布式天线阵的合成效率，另一方面可以由合成效率来反向约束相位补偿精度。

附图说明

图1是本发明的系统原理图。

图2是本发明的方法流程示意图。

图3是本发明的球坐标系示意图。

图4是本发明的接收模拟通道在线时延标定原理图。

具体实施方式

分布式天线阵中的天线是指分布于一个或者多个地面站的分布式小口径天线，工作时各单天线既可以单独将各自主波束指向不同的卫星进行独立工作，实现多个独立波束；也可以将主波束指向一颗卫星进行信号增强接收，实现一个增强波束。本发明充分发挥了小口径天线的灵活性和高性价比优势，由于单个天线口径减小，有利于对单天线的小型化、机动化；同时，多个小口径天线可以根据需求进行波束和增益的灵活配置，实现多目标跟踪和单目标增强的兼容。

一种使用分布式天线阵的信号增强接收方法，图1是本发明技术方案的分布式天线阵信号增强接收方法原理图，包括由N个分布式天线组成的分布式天线阵，分布式天线阵中的每个天线独立配置有一条接收链路，接收链路包括射频前端、ADC以及数字信号处理单元，此外每个天线还安装一个GNSS接收机。其中所述射频前端实现对接收到的信号进行低噪声放大、滤波、增益控制以及变频功能；ADC(AnalogtoDigitalConverter，模数变换器)是将模拟信号采样为数字信号；数字信号处理单元是对接收到的数字信号进行解调、解扩处理提取出数字信号中的信息。

所述GNSS接收机用于对天线的精密定位，标定各天线的位置，且从接收的导航卫星信号中获取导航卫星信号的来波方向。

各天线接收到的信号经射频前端、ADC(AnalogtoDigitalConverter，模数变换器)后变成了数字信号并分成两路，其中一路传输到相应的数字信号处理单元，另一路传输到信号合成单元数字信号进行合成，数字信号处理单元测量出卫星来波方向、天线位置、站间钟差和通道时延信息并将该信息传输到分布式天线间相位差计算模块进行综合，进而计算出各天线之间的信号的时延差，在信号合成单元中，根据分布式天线间相位差计算模块计算的时延差调整各路信号的相位关系，进行信号的合成，合成信号最后被送入合成信号处理单元进行处理。

基于上述系统，本发明还提供一种使用分布式天线阵的地面站信号增强接收方法，其流程如图2所示，包括以下步骤：

步骤一，在分布式天线阵安装时，约束分布式天线阵的口径

约束分布式天线阵的接收信号为平行波入射，根据此约束条件，分布式天线阵与其对应的导航卫星发射天线之间应满足远场条件为：

$D_a\≤\sqrt{R\·\mathrm{\λ}/2}$

式中，R表示分布式天线阵所指向的卫星与分布式天线阵列中心之间的距离，D_a是分布式天线阵的口径，λ表示接收射频信号的波长。

分布式天线阵在进行安装时，要求其口径不能超过D_a。

步骤二，标定各天线间的波程差

在分布式天线阵中设置一个天线为主天线，作为相位和时间参考点，其它天线为从天线。为了便于说明，约定第一个天线为主天线。

首先，以主天线相位中心点作为坐标原点，z轴与坐标原点与地球的切面垂直，x轴指向坐标原点所在地的正南方向，而y轴与此平面垂直，建立地心地固坐标系。

其次，给定分布式天线阵所指向的卫星的轨道信息，也即分布式天线阵所指向的卫星在地心地固坐标系中的位置(R₀,θ₀,φ₀)，其中R₀表示卫星与坐标原点的距离，θ₀、φ₀分别表示卫星的方位角和俯仰角。

再次，使用GNSS接收机，通过精密单点定位，测量出各天线的位置；假定从天线i在地心地固坐标系的位置坐标为(R_i,θ_i,φ_i)，其中R_i表示从天线与坐标原点的距离，θ_i、φ_i分别表示方位角和俯仰角。

可计算得到各从天线相对于主天线的波程差Δd_i1为：

Δd_i1＝R_i·[cos(φ_i-φ₀)cosθ_icosθ₀+sinθ_isinθ₀],i＝2,3,…,N

且Δd₁₁＝0表示为主天线相对于主天线的波程差。

步骤三，标定各天线接收模拟通道的时延值

所述接收模拟通道是指从天线到射频前端，再到ADC的这段接收链路。

参见图4，各天线接收模拟通道的时延标定方法是在每个接收天线后端增加一个信号发射链路，信号发射链路包括零值信号源、DAC(DigitaltoAnalogConverter，数模变换器)、变频器以及分路器，合路器。其中所述的零值信号源用于生成特定的时延标定数字信号，DAC将零值信号源生成的数字信号转换为模拟信号，变频器将DAC输出的模拟信号变频到与卫星信号相同的频率，分路器将输入信号分成两路信号输出，合路器将输入信号进行合路输出。如图4所示，其中由零值信号源、分路器、合路器2以及数字信号处理单元构成了一个数字环路，由零值信号源、分路器、DAC、变频器、合路器1、射频前端、ADC、合路器2以及数字信号处理单元构成了一个模拟环路。采用一个数字环路和一个模拟环路分别测量环路的时延，再通过差分的方法得到接收模拟通道的时延。

各天线接收模拟通道时延标定主要包括两个步骤：

首先，使用网络分析仪等测量仪器离线标定各天线接收模拟通道的时延τ_i(1)；

其次，通过数字信号处理单元测量接收到的零值信号源发射信号的伪距值，得到零值信号源发射信号分别经过数字环路和模拟环路的时延值。用τ_ia(n)、τ_id(n)分别表示第i个天线的模拟环路和数字环路的第n次测量时延值，其中测量频度可根据系统需求进行设置。

再次，根据测量的时延值，计算接收模拟通道的时延变化值Δτ_i。计算公式为：

Δτ_i＝[τ_ia(n)-τ_ia(n-1)]-[τ_id(n)-τ_id(n-1)],n≥2,i＝1,2,…N

其中i＝1表示为主天线，其它为从天线。

最后，标定的接收模拟通道的时延值可表示为：

τ_i(n)＝τ_i(n-1)+Δτ_i,n≥2,i＝1,2,…N

其中i＝1表示为主天线，其它为从天线。

步骤四，计算各天线间的综合时延差

各天线间的综合时延差是指各天线与参考相位中心点的时延差，也即各天线与主天线的时延差，主要包括四个部分：

1)接收天线的时延差，可预先在微波暗室进行初始标定，用τ_anti表示天线i的时延；

2)各天线间的波程差，在步骤二中已进行了标定，用Δd_i1表示；

3)各天线接收模拟通道的时延差，在步骤三中进行了标定，用τ_i(n)表示；

4)各天线的时间基准差，可预先通道比相仪或者时间间隔计数器等仪器进行测量，用Δt_i1表示。

则第n次测量的各天线间的综合时延差以相位的方式表达为：

步骤五，根据步骤四中得到的天线间的综合时延差，对各天线接收信号进行相位补偿并合成。

假定各天线的接收信号分别表示为s_i(t)，则合成后的信号s(t)表示为：

经过调相后的信号在信号合成单元中进行合成，并送至数字信号处理单元进行信号处理。

基于上述系统以及方法，本发明提供了一种分布式天线阵的合成效率计算方法。

天线间的综合时延差主要包括两部分，一部分与天线的位置和来波方向相关，另一部分仅与接收链路的特性相关。理想情况下，当天线间的综合时延差进行了精确标定后，信号合成的效率为100％；然而，受定位精度以及通道时延标定精度的限制，对综合时延差的标定存在误差，将这部分误差称为相位补偿后的残差，记为β_i。本发明提供的分布式天线阵的合成效率计算方法为：

$\mathrm{\η}={|\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{f}_i({\mathrm{\θ}}_0,{\mathrm{\φ}}_0)\·e^{-j\·{\mathrm{\β}}_i}|}^2/{\left|\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{f}_i({\mathrm{\θ}}_0,{\mathrm{\φ}}_0)\right|}^2$

${\mathrm{\β}}_i/2\mathrm{\π}=\frac{{\mathrm{\ΔR}}_i}{\mathrm{\λ}}\·\[cos({\mathrm{\φ}}_i-{\mathrm{\φ}}_0){\mathrm{cos\θ}}_i{\mathrm{cos\θ}}_0+{\mathrm{sin\θ}}_i{\mathrm{sin\θ}}_0\]+{\mathrm{f\Δ\τ}}_i$

其中f_i(θ₀,φ₀)表示第i个天线在(θ₀,φ₀)方向上的增益，β_i表示相位补偿后的残差。ΔR_i表示为分布式天线阵中从天线相对主天线的距离R_i的测量误差，λ是卫星信号的波长；Δτ_i表示通道时延τ_i的标定误差。

本发明中采用相同口径天线作为例子进行分析，且由于天线采用了同一时钟基准，τ_anti、Δt_i1的影响忽略。ΔR_i/λ服从N(0,σ₁ ²)分布，σ₁表示接收天线相对于参考相位点的定位精度；fΔτ_i服从N(0,σ₂ ²)分布，σ₂表示通道时延标定精度；则βi/2π服从N(0,σ²)分布，σ表示相位补偿精度。在计算得到相位补偿精度情况下，通过下式再合理分配定位精度和通道时延标定精度的指标。

cos²θ₀·σ₁ ²+σ₂ ²≤σ²

根据上式，一方面可以通过相位补偿的精度来计算分布式天线阵的合成效率，另一方面可以由合成效率来反向约束相位补偿的精度。在上述条件下，以四个分布式天线阵为例计算的相位补偿精度如下表所示：

以上包含了本发明优选实施例的说明，这是为了详细说明本发明的技术特征，并不是想要将发明内容限制在实施例所描述的具体形式中，依据本发明内容主旨进行的其他修改和变型也受本专利保护。本发明内容的主旨是由权利要求书所界定，而非由实施例的具体描述所界定。

Claims (8)

1.一种使用分布式天线阵的地面站信号增强接收系统，其特征在于：包括信号合成单元、分布式天线间相位差计算模块和合成信号处理单元以及由N个分布式天线组成的分布式天线阵，分布式天线阵中的每个天线独立配置有一条接收链路，所述接收链路依次包括射频前端、ADC以及数字信号处理单元，且分布式天线阵中的每个天线均安装一个GNSS接收机；

各天线接收到的信号经射频前端、ADC后变成了数字信号并分成两路，其中一路传输到相应的数字信号处理单元，另一路传输到信号合成单元数字信号进行合成，数字信号处理单元测量出卫星来波方向、天线位置、站间钟差和通道时延信息并将该信息传输到分布式天线间相位差计算模块进行综合，进而计算出各天线之间的信号的时延差，在信号合成单元中，根据分布式天线间相位差计算模块计算的时延差调整各路信号的相位关系，进行信号的合成，合成信号最后被送入合成信号处理单元进行处理。

2.根据权利要求1所述的使用分布式天线阵的地面站信号增强接收系统，其特征在于：所述射频前端实现对接收到的信号进行低噪声放大、滤波、增益控制以及变频功能。

3.根据权利要求1所述的使用分布式天线阵的地面站信号增强接收系统，其特征在于：ADC是将模拟信号采样为数字信号；数字信号处理单元是对接收到的数字信号进行解调、解扩处理提取出数字信号中的信息。

4.根据权利要求1所述的使用分布式天线阵的地面站信号增强接收系统，其特征在于：所述GNSS接收机用于对天线的精密定位，标定各天线的位置，且从接收的导航卫星信号中获取导航卫星信号的来波方向。

5.一种使用分布式天线阵的地面站信号增强接收方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，在分布式天线阵安装时，约束分布式天线阵的口径；

约束分布式天线阵的接收信号为平行波入射，根据此约束条件，分布式天线阵与其对应的导航卫星发射天线之间应满足远场条件为：

$D_a\≤\sqrt{R\·\mathrm{\λ}/2}$

式中，R表示分布式天线阵所指向的卫星与分布式天线阵列中心之间的距离，D_a是分布式天线阵的口径，λ表示接收射频信号的波长；

分布式天线阵在进行安装时，要求其口径不能超过D_a；

步骤二，标定各天线间的波程差

步骤三，标定各天线接收模拟通道的时延值

所述接收模拟通道是指从天线到射频前端，再到ADC的这段接收链路；

各天线接收模拟通道的时延标定方法是在每个接收天线后端增加一个信号发射链路，信号发射链路包括零值信号源、DAC、变频器以及分路器和两个合路器；由零值信号源、分路器、2#合路器以及数字信号处理单元依次连接构成了一个数字环路，由零值信号源、分路器、DAC、变频器、1#合路器、射频前端、ADC、2#合路器以及数字信号处理单元依次连接构成了一个模拟环路；采用一个数字环路和一个模拟环路分别测量各环路的时延，再通过差分的方法得到接收模拟通道的时延；

步骤四，计算各天线间的综合时延差

各天线间的综合时延差包括接收天线的时延差、各天线间的波程差、各天线接收模拟通道的时延值以及各天线的时间基准差四部分；

则第n次测量的各天线间的综合时延差以相位的方式表达为：

式中，c表示光在自由空间的传播速度；τ_anti表示接收天线i的时延；Δd_i1表示步骤二标定的各天线间的波程差；τ_i(n)表示步骤三中标定的各天线接收模拟通道的时延差；Δt_i1表示各天线的时间基准差；

步骤五，根据步骤四中得到的天线间的综合时延差，对各天线接收信号进行调相并合成

假定各天线的接收信号分别表示为s_i(t)，则合成后的信号s(t)表示为：

经过调相后的信号在信号合成单元中进行合成，并送至数字信号处理单元进行信号处理。

6.根据权利要求5所述的一种使用分布式天线阵的地面站信号增强接收方法，其特征在于，在步骤二中，在分布式天线阵中设置一个天线为主天线，作为相位和时间参考点，其它天线为从天线；

首先，以主天线相位中心点作为坐标原点，z轴与坐标原点与地球的切面垂直，x轴指向坐标原点所在地的正南方向，而y轴与此平面垂直，建立地心地固坐标系；

其次，给定分布式天线阵所指向的卫星的轨道信息，也即分布式天线阵所指向的卫星在地心地固坐标系中的位置(R₀,θ₀,φ₀)，其中R₀表示卫星与坐标原点的距离，θ₀、φ₀分别表示卫星的方位角和俯仰角；

再次，使用GNSS接收机，通过精密单点定位，测量出各天线的位置；假定从天线i在地心地固坐标系的位置坐标为(R_i,θ_i,φ_i)，其中R_i表示从天线与坐标原点的距离，θ_i、φ_i分别表示方位角和俯仰角；

可计算得到各从天线相对于主天线的波程差Δd_i1为：

Δd_i1＝R_i·[cos(φ_i-φ₀)cosθ_icosθ₀+sinθ_isinθ₀],i＝2,3,…,N

且Δd₁₁＝0表示为主天线相对于主天线的波程差。

7.根据权利要求5所述的一种使用分布式天线阵的地面站信号增强接收方法，其特征在于，在步骤三中，各天线接收模拟通道时延标定包括以下步骤：

首先，使用网络分析仪离线标定各天线接收模拟通道的时延τ_i(1)；

其次，通过数字信号处理单元测量接收到的零值信号源发射信号的伪距值，得到零值信号源发射信号分别经过数字环路和模拟环路的时延值，用τ_ia(n)、τ_id(n)分别表示第i个天线的模拟环路和数字环路的第n次测量时延值；

再次，根据测量的时延值，计算接收模拟通道的时延变化值Δτ_i，计算公式为：

Δτ_i(n)＝[τ_ia(n)-τ_ia(n-1)]-[τ_id(n)-τ_id(n-1)],n≥2,i＝1,2,…N

其中i＝1表示为主天线，其它为从天线；

最后，标定的接收模拟通道的时延值可表示为：

τ_i(n)＝τ_i(n-1)+Δτ_i(n),n≥2,i＝1,2,…N

其中i＝1表示为主天线，其它为从天线。

8.一种使用分布式天线阵的合成效率计算方法，其特征在于：

分布式天线阵的合成效率η的计算方法为

$\mathrm{\η}=|\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{f}_i({\mathrm{\θ}}_0,{\mathrm{\φ}}_0)\·e^{-j\·{\mathrm{\β}}_i}{|}^2/|\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{f}_i({\mathrm{\θ}}_0,{\mathrm{\φ}}_0){|}^2$

${\mathrm{\β}}_i/2\mathrm{\π}=\frac{{\mathrm{\ΔR}}_i}{\mathrm{\λ}}\·\[cos({\mathrm{\φ}}_i-{\mathrm{\φ}}_0){\mathrm{cos\θ}}_i{\mathrm{cos\θ}}_0+{\mathrm{sin\θ}}_i{\mathrm{sin\θ}}_0\]+\frac{c}{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\Δ\τ}}_i$

其中f_i(θ₀,φ₀)表示第i个接收天线在(θ₀,φ₀)方向上的响应函数；ΔR_i表示为分布式天线阵中从天线相对主天线的距离R_i的测量误差；Δτ_i表示接收模拟通道时延τ_i的标定误差；受定位精度以及通道时延标定精度的限制，对天线间综合时延差的标定存在误差，将各天线的这部分误差称为相位补偿后的残差，记为β_i。