雙通道測向機及其自校正方法

2023-08-10 17:10:51 1

雙通道測向機及其自校正方法
【專利摘要】本發明公開了一種雙通道測向機及其自校正方法，涉及利用無線電波測定方向的裝置【技術領域】。包括位於外殼外的ANT天線，所述ANT天線通過兩路射頻模塊分別與處理板和兩路A/D模塊連接；兩路A/D模塊與處理板的輸入端連接，網絡接口鑲嵌在外殼上，網絡接口通過網卡模塊與處理板進行電連接；直流電源與處理板電連接，用於為處理板及其他需要供電的模塊提供電源；天線控制模塊，位於外殼外，用於接收處理板輸出的控制信息；定位模塊，與處理板電連接，用於實現定位該測向機的位置；定位模塊天線，位於外殼外，採集的信號傳輸給定位模塊。所述測向機不再需要校正信號產生模塊、切換控制模塊、輸送電纜以及切換開關等，降低了測向機的複雜程度和生產成本。
【專利說明】雙通道測向機及其自校正方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及利用無線電波測定方向的裝置【技術領域】，尤其涉及一種雙通道測向機 及其自校正方法。

【背景技術】
[0002] 測向接收機內部及天線至測向接收機之間的電纜都會產生額外的相位差，這對於 相位敏感的測向方式來說是必需要消除的。常規做法都是通過定時產生同源校正信號饋到 接收天線，並接收該信號用來計算通道間的相位差，再與接收到的天空信號的相位差相減 來得到信號真實的相位差，最終通過測向算法得到信號的示向度。這種傳統的方法有許多 缺點，如：需要專門設計校正源電路和天線切換控制電路；需要控制接收天線在校正源和 天空信號之間不停切換；降低了數據採集速率，中斷了數據連續性；增加了數據流量；增加 了數據計算量等。


【發明內容】

[0003] 本發明所要解決的技術問題是提供一種雙通道測向機及其自校正方法，所述校正 方法不再需要校正信號，因此測向機不再需要校正信號產生模塊、校正信號切換控制模塊、 校正信號輸送電纜以及校正信號切換開關等，這使得測向機的便攜性進一步提高，同時也 使測向機的處理能力更強，降低了測向機的複雜程度，也降低了生產成本。
[0004] 為解決上述技術問題，本發明所採取的技術方案是：一種雙通道測向機，包括外 殼，其特徵在於：還包括位於外殼外的ANT天線，所述ANT天線通過兩路射頻模塊分別與處 理板和兩路A/D模塊連接；兩路A/D模塊與處理板的輸入端連接，網絡接口鑲嵌在外殼上， 網絡接口通過網卡模塊與處理板進行電連接；直流電源與處理板電連接，用於為處理板及 其他需要供電的模塊提供電源；天線控制模塊，位於外殼外，用於接收處理板輸出的控制信 息；定位模塊，與處理板電連接，用於實現定位該測向機的位置；定位模塊天線，位於外殼 夕卜，採集的信號傳輸給定位模塊。
[0005] 進一步優選的技術方案在於：所述定位模塊為北鬥定位模塊或GPS定位模塊。
[0006] 進一步優選的技術方案在於：所述處理板的處理器使用FPGA和DSP。
[0007] 本發明還公開了一種雙通道測向機自校正方法，其特徵在於包括以下步驟：
[0008] (1)設雙通道測向機中五元均勻圓陣中天線設有五個，天線號分別為1、2、3、4、5 ;
[0009] (2)處理板控制兩路射頻模塊分別按2、3，1、2，1、3，1、4,3、5的順序採集天線信 號，並負責按公式：I n = Iln*I2n+Qln*Q2n，Qn = Qln*I2n- I2n*Qln計算兩兩天線信號的帶通 道間相位差的信號相位差，其中，In，Q n為相位差的複數表示方法，通過計算去掉通道間的相 位差，得到測向算法需要的相位差；
[0010] 約定，把通道間的相位差叫做校正相位，記為R ;把帶校正相位的信號相位差記 為：V' ij ;把不帶校正相位的信號相位差記為：Vij，根據天線的切換順序，V' ij共有V' 23， V' 12，V' 13，V' 14，V'35共五種組合；根據測向算法的需要，Vij共有V13，V24，V35，V41，V52， V12, V23, V34, V45, V51共十種組合，從帶校正相位的信號相位差到不帶校正相位的相位差 的過程叫做校正，校正過程通過以下公式完成：
[0011] 1、校正相位的計算公式：
[0012] V12 = V'13 - V'23
[0013] R = V 12 - V12
[0014] 2、計算Vi j的公式：
[0015] V13 = V'13-R
[0016] V24 = V'14-V'12
[0017] V35 = V 35-R
[0018] V41 = R-V'14
[0019] V52 = 2R-V，23-V，35
[0020] V12 = V，12-R
[0021] V23 = V 23 - R
[0022] V34 = V，14-V，13
[0023] V45 = V 35- (V34+R)
[0024] V51 = 2R-V' 35-V' 13
[0025] 由以上公式可以看出，在沒有校正信號的情況下得到了校正相位，並對天空信號 進行了校正，確保了結果的正確性。
[0026] 採用上述技術方案所產生的有益效果在於：雙通道測向機的使用降低了系統成 本；無校正信號產生模塊、無校正信號切換控制模塊，無校正信號輸送電纜，無校正信號切 換開關，使系統更輕便，成本更低，便攜性更好；數據採集過程不用在校正信號源和天空信 號間頻繁切換，提高了數據採集能力，使更短的信號可以被捕捉到，每秒數據採集量更大， 掃描速度也更快；不用計算大量校正數據，節約了寶貴的計算機資源，使運算更快。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0028] 圖1是本發明測向機的原理框圖。

【具體實施方式】
[0029] 下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0030] 在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明，但是本發明還可以 採用其他不同於在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的 情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0031] 如圖1所不，本發明公開了一種雙通道測向機，包括外殼，還包括位於外殼外的 ANT天線，所述ANT天線通過兩路射頻模塊分別與處理板和兩路A/D模塊連接；兩路A/D模 塊與處理板的輸入端連接，網絡接口鑲嵌在外殼上，網絡接口通過網卡模塊與處理板進行 電連接；直流電源與處理板電連接，用於為處理板及其他需要供電的模塊提供電源；天線 控制模塊，位於外殼外，用於接收處理板輸出的控制信息，所述處理板的處理器使用FPGA 和DSP，用以增加計算能力；定位模塊，與處理板電連接，用於實現定位該測向機的位置，所 述定位模塊優選使用北鬥定位模塊或GPS定位模塊；定位模塊天線，位於外殼外，採集的信 號傳輸給定位模塊。
[0032] 本發明還公開了一種雙通道測向機自校正方法，包括以下步驟：
[0033] (1)設雙通道測向機中五元均勻圓陣中天線設有五個，天線號分別為1、2、3、4、5 ;
[0034] (2)處理板控制兩路射頻模塊分別按2、3，1、2，1、3，1、4,3、5的順序採集天線信 號，並負責按公式：I n = Iln*I2n+Qln*Q2n，Qn = Qln*I2n- I2n*Qln計算兩兩天線信號的帶通 道間相位差的信號相位差，其中，In，Q n為相位差的複數表示方法，通過計算去掉通道間的相 位差，得到測向算法需要的相位差；
[0035] 約定，把通道間的相位差叫做校正相位，記為R ;把帶校正相位的信號相位差記 為：V' ij ;把不帶校正相位的信號相位差記為：Vij，根據天線的切換順序，V' ij共有V' 23， V' 12，V' 13，V' 14，V'35共五種組合；根據測向算法的需要，Vij共有V13，V24，V35，V41，V52， V12, V23, V34, V45, V51共十種組合，從帶校正相位的信號相位差到不帶校正相位的相位差 的過程叫做校正，校正過程通過以下公式完成：
[0036] 1、校正相位的計算公式：
[0037] V12 = V，13 - V，23
[0038] R = V，12 - V12
[0039] 2、計算Vij的公式：
[0040] V13 = V，13-R
[0041] V24 = V'14-V'12
[0042] V35 = V' 35-R
[0043] V41 = R-V，14
[0044] V52 = 2R-V' 23-V' 35
[0045] V12 = V，12-R
[0046] V23 = V' 23 - R
[0047] V34 = V，14-V，13
[0048] V45 = V 35- (V34+R)
[0049] V51 = 2R-V' 35-V' 13
[0050] 由以上公式可以看出，在沒有校正信號的情況下得到了校正相位，並對天空信號 進行了校正，確保了結果的正確性。
[0051] 所述校正方法不再需要校正信號，因此測向機不再需要校正信號產生模塊、校正 信號切換控制模塊、校正信號輸送電纜以及校正信號切換開關等，這使得測向機的便攜性 進一步提高，同時也使測向機的處理能力更強，降低了測向機的複雜程度，也降低了生產成 本。
【權利要求】
1. 一種雙通道測向機，包括外殼，其特徵在於：還包括位於外殼外的ANT天線，所述ANT 天線通過兩路射頻模塊分別與處理板和兩路A/D模塊連接；兩路A/D模塊與處理板的輸入 端連接，網絡接口鑲嵌在外殼上，網絡接口通過網卡模塊與處理板進行電連接；直流電源與 處理板電連接，用於為處理板及其他需要供電的模塊提供電源；天線控制模塊，位於外殼 夕卜，用於接收處理板輸出的控制信息；定位模塊，與處理板電連接，用於實現定位該測向機 的位置；定位模塊天線，位於外殼外，採集的信號傳輸給定位模塊。
2. 根據權利要求1所述的雙通道測向機，其特徵在於：所述定位模塊為北鬥定位模塊 或GPS定位模塊。
3. 根據權利要求1所述的雙通道測向機，其特徵在於：所述處理板的處理器使用FPGA 和 DSP。
4. 一種雙通道測向機自校正方法，其特徵在於包括以下步驟： (1) 設雙通道測向機中五元均勻圓陣中天線設有五個，天線號分別為1、2、3、4、5 ; (2) 處理板控制兩路射頻模塊分別按2、3,1、2,1、3,1、4, 3、5的順序採集天線信號，並 負責按公式：In= Iln*I2n+Qln*Q2n，Qn = Qln*I2n - I2n*Qln ;計算兩兩天線信號的帶通道間相 位差的信號相位差，其中，In，Qn為相位差的複數表示方法，通過計算去掉通道間的相位差， 得到測向算法需要的相位差； 約定，把通道間的相位差叫做校正相位，記為R;把帶校正相位的信號相位差記為： V'ij ;把不帶校正相位的信號相位差記為：Vij，根據天線的切換順序，V'ij共有V'23， V' 12，V' 13，V' 14，V'35共五種組合；根據測向算法的需要，Vij共有V13，V24，V35，V41，V52， V12, V23, V34, V45, V51共十種組合，從帶校正相位的信號相位差到不帶校正相位的相位差 的過程叫做校正，校正過程通過以下公式完成： 1、 校正相位的計算公式： V12 = V' 13 - V' 23 R = V，12 - V12 2、 計算Vij的公式： V13 = V'13-R V24 = V， 14-V， 12 V35 = V' 35-R V41 = R-V，14 V52 = 2R-V，23-V，35 V12 = V，12-R V23 = V' 23 - R V34 = V， 14-V， 13 V45 = V 35- (V34+R) V51 = 2R-V，35-V，13 由以上公式可以看出，在沒有校正信號的情況下得到了校正相位，並對天空信號進行 了校正，確保了結果的正確性。
【文檔編號】G01S3/14GK104122528SQ201410326195
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月9日 優先權日:2014年7月9日
【發明者】郭方, 康昆 申請人:成都中安頻譜科技有限公司