CN110176965B - 一种对天线阵列进行校准的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种对天线阵列进行校准的系统及方法，其中，系统包括：天线阵列，包括用于接收信号的多个天线单元；校准信号源装置，设置于天线阵列的观测范围内，配置用于向天线阵列间歇性地发送校准信号；以及处理器，处理器与天线阵列连接，并且配置用于执行以下操作：在第一周期从天线单元接收第一信号，其中校准信号源装置在第一周期发送校准信号；在第二周期从天线单元接收第二信号，其中校准信号源装置在第二周期停止发送校准信号；以及根据第一信号和第二信号，对从天线单元接收的观测信号进行校准。通过本系统和校准方法，获得了校准后更加准确的观测信号，并且稳定可靠，实现了对固定天线阵列实时进行信号校准。

Description

一种对天线阵列进行校准的系统及方法

技术领域

本申请涉及信号校准领域，特别是涉及一种对天线阵列进行校准的系统及方法。

背景技术

大型天线阵列在射电天文、军事、遥感等方面的应用非常广泛，固定不可动的天线形式具有结构简单、成本低廉等优点。一套固定的大型天线阵列系统想得到精确的被测信号信息，必须对天线系统的波束形状、偏振方向、系统增益、相位等参量进行校准。其中系统增益和相位会随系统所处的环境温度的变化而变化，这是由电子元器件的特性和信号传输链路的特性引起的，因此有必要在获取信号的同时对信号的幅度和相位进行实时校准。

通常大型天线阵列在工作过程中，可以在观测目标信号的过程中，间歇性观测已知的强射电天文源对波束形状、系统增益、相位等参量进行校准，经过解调后，可以得到精确的目标信号信息。但是，天空中的强射电天文源数量有限，尤其是对固定大型天线阵列来说，强射电天文源在二十四小时内仅有十几分钟甚至更短时间内在视场范围内可见，使得传统校准方法不可用，因此，无法在工作过程中进行实时的信号校准。

针对上述的现有技术中存在的固定天线阵列无法在工作过程中进行实时的信号校准的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本公开的实施例提供了一种对天线阵列进行校准的系统及方法，以至少解决现有技术中存在的固定天线阵列无法在工作过程中进行实时的信号校准的技术问题。

根据本公开实施例的一个方面，提供了一种对天线阵列进行校准的系统，包括：天线阵列，包括用于接收信号的多个天线单元；校准信号源装置，设置于天线阵列的观测范围内，配置用于向天线阵列间歇性地发送校准信号；以及处理器，处理器与天线阵列连接，并且配置用于执行以下操作：在第一周期从天线单元接收第一信号，其中校准信号源装置在第一周期发送校准信号；在第二周期从天线单元接收第二信号，其中校准信号源装置在第二周期停止发送校准信号；以及根据第一信号和第二信号，对从天线单元接收的观测信号进行校准。

可选地，对从天线单元接收的观测信号进行校准的操作，包括：对分别从多个天线单元中的两个天线单元在第一周期接收的第一信号进行相关运算，得到第一互相关信号；对分别从两个天线单元在第二周期接收的第二信号进行相关运算，得到第二互相关信号；对从两个天线单元接收的观测信号进行相关运算，得到第三互相关信号；以及根据第一互相关信号和第二互相关信号，对第三互相关信号进行校准。

可选地，根据第一互相关信号和第二互相关信号，对第三互相关信号进行校准的操作，包括：计算第一互相关信号与第二互相关信号之间的偏差，得到偏差信号；以及计算第三互相关信号的信号值与偏差信号的信号值的比值，作为校准后的观测信号的信号值。

可选地，第一信号包括：两个天线单元所接收的未进行校准的观测信号；校准信号；以及天线阵列的系统噪声信号。

可选地，第二信号包括：两个天线单元所接收的未进行校准的观测信号；以及天线阵列的系统噪声信号。

可选地，校准信号源装置包括：信号生成单元，用于生成校准信号；时序开关，与信号生成单元连接，用于间歇性地启动信号生成单元；以及信号发射单元，与信号生成单元连接，用于发射校准信号。

可选地，信号生成单元包括：噪声二极管，低噪声信号放大器，第一带通滤波器，功率放大器，以及第二带通滤波器，其中噪声二极管的输入端与时序开关连接，第二带通滤波器的输出端与信号发射单元连接。

根据本公开实施例的另一方面，还提供了一种对天线阵列进行校准的方法，包括：在第一周期从天线单元接收第一信号，其中校准信号源装置在第一周期发送校准信号，并且校准信号源装置设置于天线阵列的观测范围内，配置用于向天线阵列间歇性地发送校准信号；在第二周期从天线单元接收第二信号，其中校准信号源装置在第二周期停止发送校准信号；以及根据第一信号和第二信号，对从天线单元接收的观测信号进行校准。

在本公开实施例中，通过在对天线阵列进行校准的系统中设置校准信号源装置，使得校准信号源装置间歇性地向天线阵列发送校准信号，并利用校准信号实现了对观测目标的观测信号进行实时校准。通过本系统和校准方法，获得了校准后更加准确的观测信号，并且稳定可靠，达到了对固定天线阵列实时进行信号校准的目的，从而解决了现有技术中存在的固定天线阵列无法在工作过程中进行实时的信号校准的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1是根据本公开实施例一方面所述的对天线阵列进行校准的系统的示意图；

图2是根据本公开实施例所述的校准信号源装置的示意图；

图3是根据本公开实施例另一方面所述的对天线阵列进行校准的方法的流程示意图；

图4是根据本公开实施例所述的公式(2)的解释说明图；

图5是根据本公开实施例所述的具有周期性的校准信号的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本公开的技术方案，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本公开保护的范围。

需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

图1是根据本申请实施例所述的对天线阵列进行校准的系统的结构示意图，以及图3是根据本公开实施例所述的对天线阵列进行校准的方法的流程示意图。

具体参考图1所示，本实施例一方面提供了一种对天线阵列进行校准的系统，包括：天线阵列100，包括用于接收信号的多个天线单元；校准信号源装置200，设置于天线阵列100的观测范围内，配置用于向天线阵列100间歇性地发送校准信号；以及处理器300，处理器300与天线阵列100连接，并且配置用于执行以下操作(参考图3所示)：

S302：在第一周期从天线单元接收第一信号，其中校准信号源装置在第一周期发送校准信号；

S304：在第二周期从天线单元接收第二信号，其中校准信号源装置在第二周期停止发送校准信号；以及

S306：根据第一信号和第二信号，对从天线单元接收的观测信号进行校准。

具体地，本实施例的对天线阵列进行校准的系统，包括：天线阵列100、校准信号源装置200和与天线阵列100连接的处理器300。其中，天线阵列100，包括用于接收信号的多个天线单元，其中上述信号例如可以为被测信号、校准信号或天线阵列的系统噪声信号。并且，天线阵列100例如可以是固定大型天线阵列。

其中，校准信号源装置200设置于天线阵列100的观测范围内，其中观测范围也可称为视场范围。天线阵列100的观测范围取决于天线阵列的工作频段，长度半径通常设置为几百米至几公里。校准信号源装置200设置于天线阵列100的观测范围内，并且放置于地势较高的位置，用以更好的保证校准信号源装置200发出的校准信号在天线阵列100的视场范围内。

此外，参考图1所示，校准信号源装置200例如可以通过处理器300进行控制，图1中的虚线箭头示例性的示出校准信号源装置200可通过处理器300中的预设程序进行控制。并且，校准信号源装置200具有信号稳定、带外干扰小以及具有全向性等特点。校准信号源装置200的具体放置位置经过精确测量，用以使得校准信号源装置200所发出的校准信号到达天线阵列的不同天线单元的时间差就可以通过计算得到。

正如背景技术中所述，现有的天线阵列在工作过程中，可以在观测目标信号的过程中，间歇性观测已知的强射电天文源对波束形状、系统增益、相位等参量进行校准，经过解调后，可以得到精确的观测信号的信息。即利用天空中的强射电天文源对天线阵列接收的观测信号进行校准。但是，天空中的强射电天文源数量有限，尤其是对固定大型天线阵列来说，强射电天文源在二十四小时内仅有十几分钟甚至更短时间内在视场范围内可见，使得传统校准方法不可用，因此，无法在工作过程中进行实时的信号校准。

从而本实施例的系统通过设置人工的校准信号源装置200，向天线阵列100发送校准信号，以实现对所要观测目标的观测信号进行校准，从而消除由于环境和系统本体特性变化所引起的接收系统的性能的变化，获得经过校准后的观测目标的观测信号信息。

参考图1所示，处理器300与天线阵列100连接，并且配置用于执行以下操作：在第一周期从天线单元接收第一信号，其中校准信号源装置200在第一周期发送校准信号；在第二周期从天线单元接收第二信号，其中校准信号源装置200在第二周期停止发送校准信号；以及根据第一信号和第二信号，对从天线单元接收的观测信号进行校准。

其中，由于校准信号源装置200向天线阵列100间歇性地发送校准信号，所以校准信号具有周期性的信号特征。校准信号的一个完整信号周期包括第一周期和第二周期。在第一周期中，校准信号源装置200发送校准信号，天线单元接收包括校准信号在内的第一信号；在第二周期中，校准信号源装置200停止发送校准信号，天线单元接收不包括校准信号在内的第二信号。并且，第一信号和第二信号中，均包括未进行校准的被测信号。在第一周期中，校准信号的强度远大于天线阵列100所要接收的被测信号的强度，从而可以在短时间内获得良好的信噪比，进而可以更好的根据第一信号和第二信号对观测信号进行校准。

可选地，对从天线单元接收的观测信号进行校准的操作，包括：对分别从多个天线单元中的两个天线单元在第一周期接收的第一信号进行相关运算，得到第一互相关信号；对分别从两个天线单元在第二周期接收的第二信号进行相关运算，得到第二互相关信号；对从两个天线单元接收的观测信号进行相关运算，得到第三互相关信号；以及根据第一互相关信号和第二互相关信号，对第三互相关信号进行校准。

具体地，在工作过程中，天线阵列100由多个天线单元进行干涉测量，也就是把天线阵列100中的多个天线单元接收的信号做互相关计算。在第一周期中，对分别从多个天线单元中的两个天线单元接收的第一信号进行相关运算(其中上述两个天线单元为任意两个天线单元)，得到第一互相关信号，其中第一信号是包括校准信号在内的信号。在第二周期中，对分别从上述的两个天线单元接收的第二信号进行相关运算，得到第二互相关信号，其中第二信号是不包括校准信号在内的信号。对从任两个天线单元接收的观测信号进行相关运算，得到第三互相关信号，其中观测信号是未进行校准的被观测目标的信号。从而可以根据第一互相关信号和第二互相关信号，对第三互相关信号进行校准。

具体地，通过以下公式能够更好的理解上述系统对观测信号的校准过程。天线阵列100包括用于接收信号的多个天线单元，其中，每个天线单元所接收到的信号的功率P可表示为：

P＝∫∫A(l，m)I(l，m)dΩ (1)

其中，A(l，m)为天线单元的波瓣图的函数，I(l，m)为被观测目标的强度分布的函数。l、m为在被观测目标处的矢量方向，l指向东，m指向北，Ω为被观测目标在其中一个天线单元处所张的立体角。

在工作过程中，天线阵列100由多个天线单元进行干涉测量，也就是把天线阵列100中的多个天线单元做互相关计算。例如，其中的两个天线单元做互相关后的信号在理想情况下可表示为：

其中，v称为可见度函数，表示互相关后收集到的被观测目标的能量的大小，单位为W/m²/Hz，A(l，m)为每个天线单元的波瓣图的函数，I(l，m)为被观测目标的强度分布的函数。l、m、u、v均为空间矢量方向，参考图4所示，u、v为在天线阵列100处的矢量方向；l、m为在被观测目标处的矢量方向，l指向东，m指向北。其中，在天球坐标系中，u指向东，v指向北，w指向被观测目标；D_λ为基线(具体参考图4所示)，表示上述两个天线单元相互之间的位置关系；S₀代表被观测目标的相位中心，S表示被观测目标的展宽，Pole用于表示m的矢量方向指向北极。

在实际观测中，未被校准过的天线阵列100中两个天线单元互相关后的观测信号可以表示为：

其中，v为真实的被观测目标的可见度函数，G_ij为系统增益，表示整个观测系统的链路对被观测目标的响应，是复函数，具体可表示为：

其中，|G_ij|为系统增益G_ij的幅度部分，k为常数，

为上述两个天线单元的观测信号的相位差。

在未被校准的情况下，观测系统的中的元器件以及信号传输链路会受到温度等环境因素的影响，导致G_ij发生变化，影响观测结果，如温度升高会导致G_ij的幅度部分即|G_ij|减小，温度降低会导致G_ij的幅度部分即|G_ij|增大。另外温度的变化也会使信号传输链路的长度(例如光纤具有对温度敏感的特性)发生变化，导致做互相关的两路信号的相位发生变化，即

发生变化，致使观测到的目标信号的信息不准确。校准的目的即是消除由于环境和系统本体特性变化所引起的幅度和相位的误差。

此外，在对观测目标的整个观测过程中，校准信号由校准信号源装置200的信号发射单元间歇性发出，使得校准信号具有周期性的信号特征。校准信号的一个完整信号周期包括第一周期和第二周期。

具体参考图5所示，为根据本实施例所述的具有周期性的校准信号的示意图。在第一周期内(参考图5中所示的on时刻)，校准信号源装置200发送校准信号，此时，由天线阵列100所接收到的信号为第一信号，对第一信号进行相关运算，得到第一互相关信号，其中第一互相关信号可表示为：

其中，G_ij为系统增益，表示整个观测系统的链路对被观测目标的响应，参考公式(4)所示，是复函数。

为被观测目标的观测信号，

为校准信号源装置200的校准信号，n_ij为系统的噪声信号。

因此，第一互相关信号

由三部分组成：被观测目标的观测信号

校准信号源装置200的校准信号

以及系统的噪声信号n_ij。其中，校准信号

可表示为复函数形式，即：

其中，C代表常数，r_i、r_j分别为校准信号到达天线阵列100的上述两个天线单元时的相位，r_i-r_j即为校准信号到达天线阵列100的上述两个天线单元时的相位差，k为常数。

在第二周期内(参考图5中所示的off时刻)，校准信号源装置200停止发送校准信号，此时，由天线阵列100所接收到的信号为第二信号，对第二信号进行相关运算，得到第二互相关信号，其中第二互相关信号可表示为：

其中，G_ij为系统增益，表示整个观测系统的链路对被观测目标的响应，参考公式(4)所示，是复函数，

为被观测目标的观测信号，n_ij为系统的噪声信号。

因此，第二互相关信号

由两部分组成：被观测目标的观测信号

以及系统的噪声信号n_ij。

并且，第三互相关信号，是对从上述的两个天线单元接收的观测目标的观测信号进行相关运算后得到的信号，即第三互相关信号是没有经过校准的观测信号。

可选地，根据第一互相关信号和第二互相关信号，对第三互相关信号进行校准的操作，包括：计算第一互相关信号与第二互相关信号之间的偏差，得到偏差信号；以及计算第三互相关信号的信号值与偏差信号的信号值的比值，作为校准后的观测信号的信号值。

具体地，在根据第一互相关信号和第二互相关信号，对第三互相关信号进行校准时，需要计算第一互相关信号与第二互相关信号之间的偏差，得到偏差信号，再计算第三互相关信号的信号值与偏差信号的信号值的比值，从而作为校准后的观测信号的信号值，已达到对观测信号进行校准的目的。

可选地，第一信号包括：两个天线单元所接收的未进行校准的观测信号，校准信号，以及天线阵列的系统噪声信号。

可选地，第二信号包括：两个天线单元所接收的未进行校准的观测信号，以及天线阵列的系统噪声信号。

具体地，根据第一互相关信号和第二互相关信号，对第三互相关信号进行校准时，在每个完整的信号周期内，计算第一互相关信号与第二互相关信号之间的偏差，即对信号

和信号

作差，作差后得到的偏差信号的信号值可表示为：

其中，C代表常数，C|G_ij|代表偏差信号的幅度，k为常数，

为两个天线单元的观测信号的相位差，r_i、r_j分别为校准信号到达天线阵列100的上述两个天线单元时的相位，r_i-r_j为校准信号到达天线阵列100的上述两个天线单元时的相位差，

代表偏差信号的相位。

由公式(3)可以推算，经过校准后得到的真实的被观测目标的观测信号

可以表示为：

此外，结合公式(8)，经过校准后得到的真实的被观测目标的观测信号

可以表示为：

其中，

为未被校准过的上述两个天线单元接收的观测信号作互相关后的信号，

为校准信号源装置200的校准信号，

为第一互相关信号和第二互相关信号的偏差信号，其中第一互相关信号为第一信号经过相关运算得到的信号，第二互相关信号为第二信号经过相关运算得到的信号。

此外，由于校准信号源装置200的校准信号是稳定的，即校准信号的幅度和相位均不随时间而变化，因此，可以认为

为常数，即根据公式(10)可得，经过校准后得到的真实的被观测目标的观测信号

为：

其中，

为未被校准过的上述两个天线单元接收的观测信号作互相关后的信号，

为第一互相关信号和第二互相关信号的偏差信号，其中第一互相关信号为第一信号经过相关运算得到的信号，第二互相关信号为第二信号经过相关运算得到的信号。

可选地，校准信号源装置包括：信号生成单元，用于生成校准信号；时序开关，与信号生成单元连接，用于间歇性地启动信号生成单元；以及信号发射单元，与信号生成单元连接，用于发射校准信号。

具体地，参考图2所示，校准信号源装置200包括：信号生成单元210、时序开关220和信号发射单元230。其中，图2中以虚线框210示例性的示出信号生成单元210，虚线框220示例性的示出时序开关220，虚线框230示例性的示出信号发射单元230。时序开关220与信号生成单元210连接，并通过例如是处理器300进行控制，用于间歇性地启动信号生成单元210生成校准信号，从而使得信号生成单元210生成具有周期性的校准信号。信号发射单元230，与信号生成单元210连接，用于发射校准信号。其中，信号发射单元230例如可以是全向天线，将校准信号辐射到空间中，从而使得全向天线发送的校准信号最终被天线阵列100所接收。

可选地，信号生成单元包括：噪声二极管，低噪声信号放大器，第一带通滤波器，功率放大器，以及第二带通滤波器，其中噪声二极管的输入端与时序开关连接，第二带通滤波器的输出端与信号发射单元连接。

具体地，参考图2所示，信号生成单元210包括：噪声二极管211，低噪声信号放大器212，第一带通滤波器213，功率放大器214，以及第二带通滤波器215。其中，噪声二极管211的输入端与时序开关220连接，噪声二极管211的输出端与低噪声信号放大器212的输入端连接；噪声二极管211用于产生宽带的高斯白噪声信号。低噪声信号放大器212的输出端与第一带通滤波器213的输入端连接；低噪声信号放大器212用于对噪声二极管211产生的高斯白噪声信号进行放大。第一带通滤波器213的输出端与功率放大器214的输入端连接；第一带通滤波器213用于对通过低噪声信号放大器212放大的高斯白噪声信号进行选频。功率放大器214的输出端与第二带通滤波器215的输入端连接，功率放大器214用于将通过第一带通滤波器213选频的高斯白噪声信号进行放大。第二带通滤波器215的输出端与信号发射单元230连接，用于将通过功率放大器214放大的高斯白噪声信号再次进行选频。从而通过信号生成单元210将噪声二极管211产生的宽带的高斯白噪声信号预处理为校准信号，并通过信号发射单元230进行发送。

从而根据本实施例的系统，通过在对天线阵列进行校准的系统中设置校准信号源装置，使得校准信号源装置间歇性地向天线阵列发送校准信号，并利用校准信号实现了对观测目标的观测信号进行实时校准。通过本系统，获得了校准后更加真实准确的观测信号，并且系统稳定可靠，达到了对固定天线阵列实时进行信号校准的目的，从而解决了现有技术中存在的固定天线阵列无法在工作过程中进行实时的信号校准的技术问题。

根据本实施例的另一方面，提供了一种对天线阵列进行校准的方法，该方法例如可以由图1中所示的处理器300实现。图3示出了该方法的流程示意图，参考图3所示，该方法包括：

S302：在第一周期从天线单元接收第一信号，其中校准信号源装置在第一周期发送校准信号，并且校准信号源装置设置于天线阵列的观测范围内，配置用于向天线阵列间歇性地发送校准信号；

S304：在第二周期从天线单元接收第二信号，其中校准信号源装置在第二周期停止发送校准信号；以及

S306：根据第一信号和第二信号，对从天线单元接收的观测信号进行校准。

可选地，对观测信号进行校准的操作，包括：对分别从多个天线单元中的两个天线单元在第一周期接收的第一信号进行相关运算，得到第一互相关信号(其中上述两个天线单元为任意两个天线单元)；对分别从两个天线单元在第二周期接收的第二信号进行相关运算，得到第二互相关信号；对从两个天线单元接收的观测信号进行相关运算，得到第三互相关信号；以及根据第一互相关信号和第二互相关信号，对第三互相关信号进行校准。

具体地，天线阵列100包括用于接收信号的多个天线单元，其中，每个接收单元所接收到的信号的功率P可参考上述公式(1)。

在工作过程中，天线阵列100由多个天线单元进行干涉测量，也就是把天线阵列100中的多个天线单元做互相关计算。例如，在理想情况下，其中的任两个天线单元做互相关后的信号的表示方式可参考上述公式(2)。

通过进行干涉测量，利用天线阵列100中的多个天线单元接收的信号做互相关计算，从而使得天线阵列100的测向精度更高。

在实际观测中，天线阵列100中两个天线单元得到的未经过校准的经互相关运算后的观测信号

观测信号

的表示方式可以参考上述公式(3)和公式(4)。

此外，在对观测目标的整个观测过程中，校准信号由校准信号源装置200的信号发射单元间歇性发出，使得校准信号具有周期性的信号特征。校准信号的一个完整信号周期包括第一周期和第二周期。

具体参考图5所示，为根据本实施例所述的具有周期性的校准信号的示意图。

在第一周期内(参考图5中所示的on时刻)，校准信号源装置200发送校准信号，此时，由天线阵列100所接收到的信号为第一信号，对第一信号进行相关运算，得到第一互相关信号，其中第一互相关信号

的表示方式可参考上述公式(5)和公式(6)。

因此，第一互相关信号

由三部分组成：被观测目标的观测信号

校准信号源装置200的校准信号

以及系统的噪声信号n_ij。

在第二周期内(参考图5中所示的off时刻)，校准信号源装置200停止发送校准信号，此时，由天线阵列100所接收到的信号为第二信号，对第二信号进行相关运算，得到第二互相关信号，其中第二互相关信号

的表示方式可以参考上述公式(7)。

因此，第二互相关信号

由两部分组成：被观测目标的观测信号

以及系统的噪声信号n_ij。

并且，第三互相关信号，是对从上述的两个天线单元接收的观测目标的观测信号进行互相关运算后得到的信号，即第三互相关信号是没有经过校准的观测信号。

从而，根据进行互相关后的第一信号和进行互相关后的第二信号，对观测目标的观测信号进行校准，从而消除由于环境和系统本体特性变化所引起的接收系统的性能的变化，获得经过校准后的观测目标的观测信号，实现了对观测目标的观测信号的实时校准。

可选地，根据第一互相关信号和第二互相关信号，对第三互相关信号进行校准的操作，包括：计算第一互相关信号与第二互相关信号之间的偏差，得到偏差信号；以及计算第三互相关信号的信号值与偏差信号的信号值的比值，作为校准后的观测信号的信号值。

具体地，根据第一互相关信号和第二互相关信号，对第三互相关信号进行校准时，在每个完整的信号周期内，计算第一互相关信号与第二互相关信号之间的偏差，即对信号

和信号

作差，作差后得到的偏差信号的信号值的表示方式可参考上述公式(8)：

由上述公式(3)可以推算，得到经过校准后得到的真实的被观测目标的观测信号

其中，观测信号v的表示方式可以参考上述公式(9)。

此外，结合上述公式(8)，得到经过校准后得到的真实的被观测目标的观测信号v，其中，观测信号v的表示方式可以参考上述公式(10)。

此外，由于校准信号源装置200的校准信号是稳定的，即校准信号的幅度和相位均不随时间而变化，因此，可以认为

为常数，即根据公式(10)可得，经过校准后得到的真实的被观测目标的观测信号

为：

其中，

为未被校准过的上述两个天线单元接收的观测信号作互相关后的信号，

为第一互相关信号和第二互相关信号的偏差信号，其中第一互相关信号为第一信号经过相关运算得到的信号，第二互相关信号为第二信号经过相关运算得到的信号。

可选地，第一信号包括：天线单元所接收的未进行校准的观测信号，校准信号，以及天线阵列的系统噪声信号。

可选地，第二信号包括：天线单元所接收的未进行校准的观测信号，以及天线阵列的系统噪声信号。

从而根据本实施例，通过在对天线阵列进行校准的系统中设置校准信号源装置，使得校准信号源装置间歇性地向天线阵列发送校准信号，并利用校准信号实现了对观测目标的观测信号进行实时校准。通过本方法，利用校准信号对天线阵列接收的观测信号进行校准，获得了校准后更加准确真实的观测信号，并且方法可靠易行，达到了对固定天线阵列实时进行信号校准的目的，从而解决了现有技术中存在的固定天线阵列无法在工作过程中进行实时的信号校准的技术问题。

需要说明的是，对于前述的方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种对天线阵列进行校准的系统，其特征在于，包括：

天线阵列，包括用于接收信号的多个天线单元；

校准信号源装置，设置于所述天线阵列的观测范围内，配置用于向所述天线阵列间歇性地发送校准信号；以及

处理器，所述处理器与所述天线阵列连接，并且配置用于执行以下操作：

在第一周期分别从所述天线单元中的两个天线单元接收第一信号，其中所述校准信号源装置在所述第一周期发送所述校准信号；

在第二周期分别从所述天线单元中的所述两个天线单元接收第二信号，其中所述校准信号源装置在所述第二周期停止发送所述校准信号；以及

根据所述第一信号和所述第二信号，对从所述天线单元接收的观测信号进行校准，并且其中

对从所述天线单元接收的观测信号进行校准的操作，包括：

对所述第一信号进行相关运算，得到第一互相关信号；

对所述第二信号进行相关运算，得到第二互相关信号；

对从所述两个天线单元接收的观测信号进行相关运算，得到第三互相关信号；

计算所述第一互相关信号与所述第二互相关信号之间的偏差，得到偏差信号；以及

计算所述第三互相关信号的信号值与所述偏差信号的信号值的比值，作为校准后的观测信号的信号值。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一信号包括：

所述两个天线单元所接收的未进行校准的观测信号；

所述校准信号；以及

所述天线阵列的系统噪声信号。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二信号包括：

所述两个天线单元所接收的未进行校准的观测信号；以及

所述天线阵列的系统噪声信号。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的系统，其特征在于，所述校准信号源装置包括：

信号生成单元，用于生成所述校准信号；

时序开关，与所述信号生成单元连接，用于间歇性地启动所述信号生成单元；以及

信号发射单元，与所述信号生成单元连接，用于发射所述校准信号。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述信号生成单元包括：噪声二极管，低噪声信号放大器，第一带通滤波器，功率放大器，以及第二带通滤波器，其中所述噪声二极管的输入端与所述时序开关连接，所述第二带通滤波器的输出端与所述信号发射单元连接。

6.一种对天线阵列进行校准的方法，其中所述天线阵列包括用于接收信号的多个天线单元，其特征在于，方法包括：

在第一周期分别从所述天线单元中的两个天线单元接收第一信号，其中校准信号源装置在所述第一周期发送校准信号，并且所述校准信号源装置设置于所述天线阵列的观测范围内，配置用于向所述天线阵列间歇性地发送所述校准信号；

在第二周期分别从所述天线单元中的两个所述天线单元接收第二信号，其中所述校准信号源装置在所述第二周期停止发送所述校准信号；以及

根据所述第一信号和所述第二信号，对从所述天线单元接收的观测信号进行校准，并且其中

对所述观测信号进行校准的操作，包括：

对所述第一信号进行相关运算，得到第一互相关信号；

对所述第二信号进行相关运算，得到第二互相关信号；

对从所述两个天线单元接收的观测信号进行相关运算，得到第三互相关信号；

计算所述第一互相关信号与所述第二互相关信号之间的偏差，得到偏差信号；以及

计算所述第三互相关信号的信号值与所述偏差信号的信号值的比值，作为校准后的观测信号的信号值。

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