CN114865313B - 一种运动载体相控阵天线动态校正系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种运动载体相控阵天线动态校正系统，属于相控阵天线技术领域，包括REV检测模块、REV自测试模块、自测试信号模拟模块、前端显示与客户端操作模块、客户端登录与权限管理模块、数据存储与日志管理模块、图形界面与打印输出模块。本发明能够根据输入检测功率信号，利用REV算法完成本检测点对某阵列天线的通道相位检测，并根据本检测点的空间信息对检测结果进行修正，得到最终检测结果；并在联合检测子模式下，将利用多个单点检测的结果进行联合处理，完成各点信息融合，实现检测性能的进一步保障和提升；采用上述两种检测模式能够有效地解决运动载体相控阵天线在运动中进行动态校正的问题，值得被推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及相控阵天线技术领域，具体涉及一种运动载体相控阵天线动态校正系统。
背景技术
阵列天线是多通道收发天线，具有波束合成无惯性捷变、可重构的优点，但这些优点必须建立在通道相位一致性的基础之上。从而在工作过程中，为保证阵列天线发射链路的EIRP 满足服务需求，有必要完成其所有工作通道的相位检测，并根据检测结果作相应的补偿。
阵列天线由于器件的不一致性、制造公差、装配误差、环境变化等多种原因，往往会出现较大的口径幅度和相位误差，使得天线增益降低、副瓣升高，所以需要对相控阵天线进行检测和校正。
现在已经产生了不少行之有效的方法，但这些方法由于没有考虑天线载体与接收平台的相对运动，往往只适用于静止设备校正，并且比较复杂。因为实际运动载体相控阵天线必须在运动中校正，故与普通校正相比，有一些特殊的要求：第一，由于运动载体负荷的限制，不可能在运动载体上安装太多的校正设备，并且要求校正方法尽量简单；第二，必须对运动中的相控阵天线进行动态校正。
国外很早就开始了对运动载体相控阵天线波束校正的研究。日本学者Mano和Katagi等于1982年提出了REV法(Rotating-element Electric-field Vector method)，随后TAKAMURA 和OHTSUKA等对REV法进行了改进；美国学者Silverstein等于1997年提出UTE(Unitary Transform Encoding)算法和CCE(Control Circuit Encoding)算法，同年Ashe，Yang和 Silverstein等人对UTE和CCE法在有源相控阵发射阵校正中的应用做了实验验证。与国外的研究相比，国内对运动载体相控阵天线波束校正方面研究相对较少，基本上都是在日本的 REV法基础上的改进，因此必须大力开展对运动载体相控阵天线波束校正技术的自主研究。为此，提出一种运动载体相控阵天线动态校正系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：如何解决运动载体相控阵天线在运动中进行动态校正的问题，提供了一种运动载体相控阵天线动态校正系统。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括REV检测模块、REV自测试模块、自测试信号模拟模块、前端显示与客户端操作模块、客户端登录与权限管理模块、数据存储与日志管理模块、图形界面与打印输出模块；
所述REV检测模块，用于实现相位检测的独立检测与联合检测两种工作子模式；
所述REV自测试模块，用于在无外界输入的条件下，模拟产生输入检测功率信号，完成通道相位的自测试工作；
所述自测试信号模拟模块，用于进行自测试信号模拟，输出为符合REV算法控制流程的模拟功率信号，当且仅当进行REV自测试时进行工作；
所述前端显示与客户端操作模块，用于进行任务执行结果的前端显示，接收来自系统显示界面的控制命令，确定任务及工作模式的选择，以及进行相应监控状态的通知、存储与管理工作；
所述客户登录与权限管理模块，用于提供安全管理，提供系统注册、登录、注销用户操作能力，并根据用户角色设置用户的权限；
所述数据存储与日志管理模块，用于对事件日志进行管理维护，并提供数据存储、网络参数的配置能力，以及提供系统操作、维护指南，指导对系统的操作、维护；
所述图形界面与打印输出模块，用于对系统界面排布风格进行管理，同时可自定义各种数据曲线的输出与否以及输出形式；并具备数据曲线、表格、图像、各类日志打印输出的能力。
更进一步地，所述REV检测模块包括独立检测子模块与联合检测子模块，所述独立检测子模块根据输入检测功率信号，利用单点REV算法完成本检测点对阵列天线的通道相位检测，并根据本检测点的空间信息对检测结果进行修正，得到最终检测结果，所述联合检测子模块利用多点REV算法对多个单点检测的结果进行联合处理，完成各点信息融合，得到最终检测结果。
更进一步地，所述REV自测试模块包括独立自测试子模块与联合自测试子模块，所述独立自测试子模块利用模拟产生的输入检测功率信号，利用单点REV算法完成本检测点对阵列天线的通道相位检测，并根据本检测点的空间信息对检测结果进行修正，得到最终检测结果，所述联合自测试子模块用于利用多点REV算法对多个单点自测试的结果进行联合处理，完成各点信息融合，得到最终检测结果。
更进一步地，所述单点REV算法与所述多点REV算法的信号模型如下：
波长为λ的N元运动载体相控阵天线的射频传输过程中，以接收站为坐标系原点，则第 n个阵元的径向时变坐标矢量表示为：
其中是在t＝0时刻，接收站到阵列中心的位移矢量；/>是阵列中心到第n个阵元的位移矢量；/>表示运动载体相对接收站的径向瞬时速度，而/>表示阵列在采样时间间隔内与接收站的相对位移；
设在运动载体相控阵天线发射端，第n个阵元的发射基带信号为：
其中表示阵元电场的激励幅度；φn是第n个阵元电场的初始相位信息；
根据阵列信号处理及远场理论可知，经过路径长度为的衰减后，接收站对第 n个阵元信号的测量值为：
其中
由于运动载体与接收站的距离满足远场条件，则有：
进而得到：
其中：
由上式可知，运动载体相控阵与接收站之间存在由相对运动引起的附加时变相移项
更进一步地，所述单点REV算法的具体过程如下：
S11：在相控阵天线发射端进行相位补偿，补偿后接收站接收到的第n个阵元的信号为：
即在t时刻，接收站的接收合成信号为：
其中：
S12：令第n个阵元的相位发生θ角度旋转，保持其余阵元发射信号不变，则合成矢量信号为：
其中：
其中：
S13：设的功率为Q(t,θ,n)，θ在[0，360°]范围内遍历，通过测量Q(t,θ,n)的变化，检测出运动载体相控阵天线第n个阵元发射信号与/>的相位差：
其中Qmax和Qmin分别为Q(t,θ,n)的最大值和最小值，Δ0是与Qmax对应的角度；
S14：以第1个阵元为参考阵元，则有：
φn1＝φn0-φ10＝φn-φ1,n＝2,...,N
利用{φn1|n＝2,...,N}实现在期望方向上的有效波束形成，即完成对运动载体相控阵天线的校正。
更进一步地，所述多点REV算法的具体过程如下：
S21：令rm为：
rm＝rm0+Δrm＝(xm0+xm,ym0+ym,zm0+zm)
其中：rm0＝(xm0,ym0,zm0)为原来第m个阵元的位置矢量，Δrm＝(xm,ym,zm)为第m个阵元的位置漂移矢量；
则：
ψn,m-ψ0,m＝krm·(vn-v0)＝krm0·(vn-v0)+kΔrm0·(vn-v0)
其中：
可得：
ψn,m-ψo,m＝An,m+Bn1xm+Bn2ym+Bn3zm
其中：
S22：忽略zm的影响，则得到：
ψn,m-ψo,m＝An,m+Bn1xm+Bn2ym
利用三个不在主瓣方向上，且分布于不同位置的检测点进行运动载体相控阵天线的校正。
更进一步地，在所述前端显示与客户端操作模块中，前端显示功能包括任务执行结果显示、各系统模块状态与参数配置提示、用户登录与权限状态告知，客户端操作包括用户登录、各模块工作模式设置。
更进一步地，在所述客户登录与权限管理模块中，根据用户的权限将用户分为以下三类：
一般用户：只具备监视设备工作状态/参数、系统运行状态、任务执行状态、浏览权限；
高级用户：除具备一般用户的权限外，还具备参数设置、设备配置、监控主/备机切换各种控制权限；
超级用户：除具备上述两种用户的全部权限外，还具备宏编辑、监控操作用户管理权限。
更进一步地，所述监控操作用户管理权限即用户的增加、删除、权限设置管理权限。
本发明相比现有技术具有以下优点：该运动载体相控阵天线动态校正系统，能够根据输入检测功率信号，利用REV算法完成本检测点对某阵列天线的通道相位检测，并根据本检测点的空间信息对检测结果进行修正，得到最终检测结果；并在联合检测子模式下，将利用多个单点检测的结果进行联合处理，完成各点信息融合，实现检测性能的进一步保障和提升；采用上述两种检测模式能够有效地解决运动载体相控阵天线在运动中进行动态校正的问题，值得被推广使用。
附图说明
图1是本发明实施例中运动载体相控阵天线动态校正系统的结构示意图；
图2是本发明实施例中运动载体相控阵天线动态校正系统的校正流程示意图；
图3是本发明实施例中独立检测子模式的流程示意图；
图4是本发明实施例中联合检测子模式的流程示意图；
图5是本发明实施例中独立自测试子模式的流程示意图；
图6是本发明实施例中联合自测试子模式的流程示意图；
图7(a)是本发明实施例中各单元和阵列的辐射场矢量图；
图7(b)是本发明实施例中某单元的相位变化时合成场幅度变化图；
图8是本发明实施例中第n个校正站对第m个阵元发射信号的观察示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例提供一种技术方案：一种运动载体相控阵天线动态校正系统，主要包括REV检测模块(含独立检测与联合检测)、REV自测试模块(含独立自测试与联合自测试)、自测试信号模拟模块、前端显示与客户端操作模块、客户端登录与权限管理模块、数据存储与日志管理模块、图形界面与打印输出模块。下面对上述各模块进行详细说明：
REV检测模块
REV检测模块，负责REV算法实现，支持独立检测与联合检测两种工作子模式，并对应包含独立检测与联合检测两个子模块；
当选择独立检测子模式时，联合检测子模块被屏蔽，仅独立检测子模块工作，利用输入功率信号完成通道相位的检测，并通过和前端显示与客户端操作模块的接口完成结果输出与显示，同时通过数据存储与日志管理存储在本机，方便将来检查与调用；
当选择联合检测子模式时，首先是独立检测模块多线程工作，给出多点独立检测结果，其次多点独立检测结果将送入联合检测子模块进行进一步处理，得到最终检测结果，并通过和前端显示与客户端操作模块的接口完成结果输出与显示，同时通过数据存储与日志管理存储在本机，方便将来检查与调用；
REV检测模块需和前端显示与客户端操作模块、数据存储与日志管理模块、图形界面与打印模块输出模块建立相应的接口关系。
REV自测试模块
REV自测试模块，负责REV算法自检，支持独立自测试与联合自测试两种工作子模式，并对应包含独立自测试与联合自测试两个子模块；
当选择独立自测试子模式时，联合自测试子模块被屏蔽，仅独立自测试子模块工作，利用自测试信号模拟模块提供的功率信号完成通道相位的自测试，并通过和前端显示与客户端操作模块的接口完成结果输出与显示，同时通过数据存储与日志管理存储在本机，方便将来检查与调用，此外需报告执行结果与状态；
当选择联合自测试子模式时，首先是独立自测试模块多线程工作，给出多点独立自测试结果，其次多点独立自测试结果将送入联合自测试子模块进行进一步处理，得到最终自测试结果，并通过和前端显示与客户端操作模块的接口完成结果输出与显示，同时通过数据存储与日志管理存储在本机，方便将来检查与调用，此外需报告执行结果与状态；
REV自测试模块需和自测试信号模拟、前端显示与客户端操作、数据存储与日志管理、图形界面与打印输出模块建立相应的接口关系。
自测试信号模拟模块
自测试信号模拟模块，负责自测试信号模拟，输出为符合REV算法控制流程的模拟功率信号，当且仅当进行REV自测试时进行工作；
自测试信号模拟模块具体包括无调制扩频BPSK信号产生与复制、通道间幅相不一致性加扰、通道误差与阵列位置误差信息加扰、信道加扰与对应的上下变频等子模块，并完成对应的信号功率模拟检测；
当选择独立自测试子模式时，自测试信号模拟模块仅用模拟产生单个检测点的功率数据。当选择联合自测试子模式时，自测试信号模拟模块需模拟产生多个检测点的功率数据；
当任务执行完毕时，需报告执行结果与状态，并通过数据存储与日志管理模块存储在本机，方便将来检查与调用。
自测试信号模块需和REV自测试、前端显示与客户端操作、数据存储与日志管理、图形界面与打印输出模块建立相应的接口关系。
前端显示与客户端操作模块
前端显示与客户端操作模块，负责任务执行结果的前端显示，可接收来自系统显示界面的控制命令，确定任务及工作模式的选择，以及相应监控状态的通知、存储与管理等，是本系统的核心部件；
前端显示功能包括任务执行结果显示、各系统模块状态与参数配置提示、用户登录与权限状态告知等；
客户端操作包括用户登录、各模块工作模式设置等；
前端显示与客户端操作模块需和REV检测、REV自测试、自测试信号模拟、客户端登录与权限管理、数据存储与日志管理、图形界面与打印输出模块建立相应的接口关系。
客户登录与权限管理模块
客户登录与权限管理模块，负责安全管理，提供系统注册、登录、注销等用户操作能力，并可以根据用户角色设置用户的权限：
一般用户：只具备监视设备工作状态/参数、系统运行状态、任务执行状态、浏览等权限；
高级用户：除具备一般用户的权限外，还具备参数设置、设备配置、监控主/备机切换等各种控制权限；
超级用户：除具备上述两种用户的全部权限外，还具备宏编辑、监控操作用户管理(用户的增加、删除、权限设置等管理)等超级管理权限；
为了保持系统操作的唯一性，本系统允许在同一时刻有多个一般用户登录，但禁止有两个或两个以上的超级或高级用户同时登录系统；
客户登录与权限管理模块需和前端显示与客户端操作、数据存储与日志管理模块建立相应的接口关系。
数据存储与日志管理模块
数据存储与日志管理模块：
具备任务信息、控制信息、告警信息、分系统工作日志等事件日志管理维护；提供各种报表的浏览、打印能力；能够根据检索条件检索相应的信息；
具备数据存储、网络参数的配置能力；提供系统配置管理界面，保存配置编辑修改信息并能自动保存系统配置文件；
提供系统操作、维护指南，指导对该系统的操作、维护；提供系统版本管理界面，同时收集基带终运行版本，修改时间等信息并上报到前端显示与客户端操作。
数据存储与日志管理模块需和前端显示与客户端操作、REV检测、REV自测试、自测试信号模拟、客户端登录与权限管理、图形界面与打印输出等模块建立相应的接口关系。
图形界面与打印输出模块
图形界面与打印输出模块，可对系统界面排布风格进行管理，同时可自定义各种数据曲线的输出与否以及输出形式，含表格、图像等；并具备数据曲线、表格、图像、各类日志打印输出的能力；
图形界面与打印输出模块需和前端显示与客户端操作、数据存储与日志管理等模块建立相应的接口关系。
如图2所示，为系统的工作流程示意图，具体过程如下：
(1)进入系统，根据需要完成各系统模块参数的配置，完成初始化，进入到就绪状态；
(2)在就绪状态下，可通过操作选择相应的工作状态，如检测、自测试、重配置或退出；
(3)当选择检测时，系统将对外部功率信号输入进行处理，若检测到无信号将报错，而一切正常时，将处理结果输出到前端显示；
(4)当选择自测试时，系统将对自测试信号模拟模块产生的功率信号进行处理，若检测到无信号将报错，而一切正常时，将处理结果输出到前端显示；
(5)当选择重配置时，将回到初始化态，此时要求把重新确认各系统模块的参数；
(6)当选择不退出也不重配置时，将返回就绪态，继续等待。而当选择退出时将退出系统；
(7)最后当所选任务(检测或自测试)完毕后，也将执行是否退出的询问，若不退出就回到就绪态，一直等待任务，否则退出系统。
初始化状态
初始化状态是系统运行必经的过渡状态。它负责实现对各系统模块的初始化工作，如数据文件存储路径、自测试信号模拟模块的各点空间位置设定、扩频码选择等等。
在该状态下可选择默认设置以完成快速初始化。
就绪状态
就绪状态是系统运行时的平稳状态。在该状态基础上，可选择执行相应的任务(检测或自测试)，也可以选择重新配置初始化参数，甚至可选择直接退出系统。
REV检测状态
在REV检测状态下，通过对两种子模式的选择，完成对阵列通道相位的检测与输出，同时存储在本机数据库，并向前端显示上报执行结果和状态。
REV自测试状态
在REV自测试状态下，通过对两种子模式的选择，完成对系统性能自测与结果输出，同时存储在本机数据库，并向前端显示上报执行结果和状态。
退出状态
退出状态完成退出系统的操作。
相位检测模式
在本实施例中，阵列通道相位检测系统(动态校正系统)用于对输入检测信号进行相位信息的反演，从而完成对某阵列天线的通道相位检测输出，并将结果显示在系统界面上。
本系统的相位检测模式分为独立检测子模式和联合检测子模式两类：
1)独立检测子模式(对应独立检测子模块)
根据输入检测功率信号，利用REV算法完成本检测点对某阵列天线的通道相位检测，并根据本检测点的空间信息对检测结果进行修正，得到最终检测结果。检测过程如图3所示。
2)联合检测子模式(对应联合检测子模块)
在联合检测子模式下，将利用多个单点检测的结果进行联合处理，完成各点信息融合，实现检测性能的进一步保障和提升，检测过程如图4所示。
自测试模式
自测试模式的目的是在无外界输入的条件下，模拟产生输入检测功率信号，自动检测本系统相关算法模块的性能。
本系统的自测试模式具体分为独立自测试子模式和联合自测试子模式两类：
1)独立自测试子模式(对应独立自测试子模块)
利用自测试信号模拟模块，模拟产生输入检测功率信号，利用REV算法完成本检测点对某阵列天线的通道相位检测，并根据本检测点的空间信息对检测结果进行修正，得到最终检测结果，从而测试本系统在独立自测试子模式下的测试性能，检测过程如图5所示。
2)联合自测试子模式(对应联合自测试子模块)
联合自测试子模式利用多个单点自测试的结果进行联合处理，完成各点信息融合，验证本系统的联合测试性能，检测过程如图6所示。
检测算法设计
1)信号模型
以波长为λ的N元运动载体相控阵天线的射频传输为例，若以接收站为坐标系原点，则第n个阵元的径向时变坐标矢量可表示为
其中：是在t＝0时刻，接收站到阵列中心的位移矢量；/>是阵列中心到第n个阵元的位移矢量；/>表示运动载体相对接收站的径向瞬时速度，而/>表示阵列在采样时间间隔内与接收站的相对位移。
设在运动载体相控阵天线发射端，第n个阵元的发射基带信号为：
其中：表示阵元电场的激励幅度；φn是第n个阵元电场的初始相位信息。
根据阵列信号处理及远场理论，可知经过路径长度为的衰减后，接收站对第 n个阵元信号的测量值为：
其中：
因为运动载体与接收站的距离满足远场条件，所以有：
式(3.3)可简化为：
其中：
根据式(1.5)可知，运动载体相控阵与接收站之间存在由相对运动引起的附加时变相移项然而常规算法适用于静止设备的校正，无法消除该项，从而不能在运动平台相控阵天线上应用。
2)单点REV法
针对运动载体相控阵天线的校正问题，在这里首先对本系统采用的单点REV法进行简单介绍，图7为单点REV法的原理。
由阵列流形、接收站与运动载体的理论位置确定，是一个已知量，故可以在相控阵天线发射端进行相位补偿，补偿后接收站接收到的第n个阵元的信号为：
即在t时刻，接收站的接收合成信号为：
其中：
令第n个阵元的相位发生θ角度旋转，保持其余阵元发射信号不变，那么合成矢量信号为：
其中：
式(1.9)中：
设的功率为Q(t,θ,n)，θ在[0，360°]范围内遍历，REV法通过测量Q(t,θ,n)的变化，可检测出运动载体相控阵天线第n个阵元发射信号与/>的相位差：
其中：Qmax和Qmin分别为Q(t,θ,n)的最大值和最小值，Δ0是与Qmax对应的角度。
因为在波束形成中只需要知道阵元电场间的相对相位信息，故若以第1个阵元为参考阵元则有：
φn1＝φn0-φ10＝φn-φ1,n＝2,...,N (1.13)
利用{φn1|n＝2,...,N}就可以实现在期望方向上的有效波束形成，即完成对运动载体相控阵天线的校正，这就是单点REV法的工作原理。
3)多点REV法
单点检测克服不了阵列单元位置误差的影响，从而会产生附加检测误差，影响检测精度，如图8所示，可令rm为：
rm＝rm0+Δrm＝(xm0+xm,ym0+ym,zm0+zm) (1.14)
其中：rm0＝(xm0,ym0,zm0)为原来第m个阵元的位置矢量，Δrm＝(xm,ym,zm)为第m个阵元的位置漂移矢量。
则：
ψn,m-ψ0,m＝krm·(vn-v0)＝krm0·(vn-v0)+kΔrm0·(vn-v0) (1.15)
其中：
/>
可得：
ψn,m-ψo,m＝An,m+Bn1xm+Bn2ym+Bn3zm (1.17)
其中
可知有4个未知数(ψo,m,xm,ym,zm)的方程，即理论上至少需要4个不在主瓣方向上，需要使用4个校正站来进行相控阵校正。
需要说明的是，本系统以软件形式安装在计算机可存储介质中。
综上所述，上述实施例的运动载体相控阵天线动态校正系统，能够根据输入检测功率信号，利用REV算法完成本检测点对某阵列天线的通道相位检测，并根据本检测点的空间信息对检测结果进行修正，得到最终检测结果；并在联合检测子模式下，将利用多个单点检测的结果进行联合处理，完成各点信息融合，实现检测性能的进一步保障和提升；采用上述两种检测模式能够有效地解决运动载体相控阵天线在运动中进行动态校正的问题，值得被推广使用。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种运动载体相控阵天线动态校正系统，其特征在于，包括：REV检测模块、REV自测试模块、自测试信号模拟模块、前端显示与客户端操作模块、客户端登录与权限管理模块、数据存储与日志管理模块、图形界面与打印输出模块；
所述REV检测模块，用于实现相位检测的独立检测与联合检测两种工作子模式；
所述REV检测模块包括独立检测子模块与联合检测子模块，所述独立检测子模块根据输入检测功率信号，利用单点REV算法完成本检测点对阵列天线的通道相位检测，并根据本检测点的空间信息对检测结果进行修正，得到最终检测结果，所述联合检测子模块利用多点REV算法对多个单点检测的结果进行联合处理，完成各点信息融合，得到最终检测结果；
所述REV自测试模块，用于在无外界输入的条件下，模拟产生输入检测功率信号，完成通道相位的自测试工作；
所述自测试信号模拟模块，用于进行自测试信号模拟，输出为符合REV算法控制流程的模拟功率信号，当且仅当进行REV自测试时进行工作；
所述前端显示与客户端操作模块，用于进行任务执行结果的前端显示，接收来自系统显示界面的控制命令，确定任务及工作模式的选择，以及进行相应监控状态的通知、存储与管理工作；
所述客户登录与权限管理模块，用于提供安全管理，提供系统注册、登录、注销用户操作能力，并根据用户角色设置用户的权限；
所述数据存储与日志管理模块，用于对事件日志进行管理维护，并提供数据存储、网络参数的配置能力，以及提供系统操作、维护指南，指导对系统的操作、维护；
所述图形界面与打印输出模块，用于对系统界面排布风格进行管理，同时具备自定义各种数据曲线的输出与否以及输出形式的能力；并具备数据曲线、表格、图像、各类日志打印输出的能力。
2.根据权利要求1所述的一种运动载体相控阵天线动态校正系统，其特征在于：所述REV自测试模块包括独立自测试子模块与联合自测试子模块，所述独立自测试子模块利用模拟产生的输入检测功率信号，利用单点REV算法完成本检测点对阵列天线的通道相位检测，并根据本检测点的空间信息对检测结果进行修正，得到最终检测结果，所述联合自测试子模块用于利用多点REV算法对多个单点自测试的结果进行联合处理，完成各点信息融合，得到最终检测结果。
3.根据权利要求2所述的一种运动载体相控阵天线动态校正系统，其特征在于：所述单点REV算法与所述多点REV算法的信号模型如下：
波长为λ的N元运动载体相控阵天线的射频传输过程中，以接收站为坐标系原点，则第n个阵元的径向时变坐标矢量表示为：
其中，是在t＝0时刻，接收站到阵列中心的位移矢量；/>是阵列中心到第n个阵元的位移矢量；/>表示运动载体相对接收站的径向瞬时速度，而/>表示阵列在采样时间间隔内与接收站的相对位移；
设在运动载体相控阵天线发射端，第n个阵元的发射基带信号为：
其中表示阵元电场的激励幅度；φn是第n个阵元电场的初始相位信息；
根据阵列信号处理及远场理论可知，经过路径长度为的衰减后，接收站对第n个阵元信号的测量值为：
其中
由于运动载体与接收站的距离满足远场条件，则有：
进而得到：
其中：
由上式可知，运动载体相控阵与接收站之间存在由相对运动引起的附加时变相移项
4.根据权利要求3所述的一种运动载体相控阵天线动态校正系统，其特征在于：所述单点REV算法的具体过程如下：
S11：在相控阵天线发射端进行相位补偿，补偿后接收站接收到的第n个阵元的信号为：
即在t时刻，接收站的接收合成信号为：
其中：
S12：令第n个阵元的相位发生θ角度旋转，保持其余阵元发射信号不变，则合成矢量信号为：
其中：
其中：
S13：设的功率为Q(t,θ,n)，θ在[0，360°]范围内遍历，通过测量Q(t,θ,n)的变化，检测出运动载体相控阵天线第n个阵元发射信号与/>的相位差：
其中Qmax和Qmin分别为Q(t,θ,n)的最大值和最小值，Δ0是与Qmax对应的角度；
S14：以第1个阵元为参考阵元，则有：
φn1＝φn0-φ10＝φn-φ1,n＝2,...,N
利用{φn1|n＝2,...,N}实现在期望方向上的有效波束形成，即完成对运动载体相控阵天线的校正。
5.根据权利要求4所述的一种运动载体相控阵天线动态校正系统，其特征在于：所述多点REV算法的具体过程如下：
S21：令rm为：
rm＝rm0+Δrm＝(xm0+xm,ym0+ym,zm0+zm)
其中：rm0＝(xm0,ym0,zm0)为原来第m个阵元的位置矢量，Δrm＝(xm,ym,zm)为第m个阵元的位置漂移矢量；
则：
ψn,m-ψ0,m＝krm·(vn-v0)＝krm0·(vn-v0)+kΔrm0·(vn-v0)
其中：
可得：
ψn,m-ψ0,m＝An,m+Bn1xm+Bn2ym+Bn3zm
其中：
S22：忽略zm的影响，则得到：
ψn,m-ψ0,m＝An,m+Bn1xm+Bn2ym
利用三个不在主瓣方向上，且分布于不同位置的检测点进行运动载体相控阵天线的校正。
6.根据权利要求5所述的一种运动载体相控阵天线动态校正系统，其特征在于：在所述前端显示与客户端操作模块中，前端显示功能包括任务执行结果显示、各系统模块状态与参数配置提示、用户登录与权限状态告知，客户端操作包括用户登录、各模块工作模式设置。
7.根据权利要求1所述的一种运动载体相控阵天线动态校正系统，其特征在于：在所述客户登录与权限管理模块中，根据用户的权限将用户分为以下三类：
一般用户：只具备监视设备工作状态/参数、系统运行状态、任务执行状态、浏览权限；
高级用户：除具备一般用户的权限外，还具备参数设置、设备配置、监控主/备机切换控制权限；
超级用户：除具备上述两种用户的全部权限外，还具备宏编辑、监控操作用户管理权限。
8.根据权利要求7所述的一种运动载体相控阵天线动态校正系统，其特征在于：所述监控操作用户管理权限即用户的增加、删除、权限设置管理权限。
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|---|---|---|---|
| CN202210288808.9A CN114865313B (zh) | 2022-05-18 | 2022-05-18 | 一种运动载体相控阵天线动态校正系统 |
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Citations (2)
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| CN111505591A (zh) * | 2020-04-13 | 2020-08-07 | 西安电子科技大学 | 基于应答机制的相控阵和差通道误差校正系统 |
| WO2022095510A1 (zh) * | 2020-11-03 | 2022-05-12 | 中兴通讯股份有限公司 | 阵列天线的校准方法、装置及存储介质 |
-
2022
- 2022-05-18 CN CN202210288808.9A patent/CN114865313B/zh active Active
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Also Published As
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|---|---|
| CN114865313A (zh) | 2022-08-05 |
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