專利名稱：利用同步天線陣來實時定位有源待測物的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及利用同步天線陣來實時定位有源待測物的方法，其中具體涉及根據(jù)由有源待測物實時發(fā)出的同一個實時位置信號在各天線陣元之間的實時相位差來得出待測物的實時位置。該方法通過建立功能模塊構架，由計算機程序指令控制計算機系統(tǒng)來完成。
背景技術：
現(xiàn)有同步天線陣來實時定位有源待測物的技術。各天線陣元接收由待測物實時發(fā)出的同一個實時位置信號，計算出此實時位置信號在各天線陣元的相對相位，從而得到此實時位置信號在各天線陣元之間的實時相位差，然后根據(jù)實時相位差實時計算待測物的實時位置，可參見中國專利文獻CN102419429A?，F(xiàn)有技術的缺點是根據(jù)實時相位差實時計算待測物的實時位置計算量大，消耗系統(tǒng)資源多，計算速度慢，不滿足實時定位的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是以較小的運算量對有源待測物進行較準確的實時定位。為此，在實時定位有源待測物之前，先就不同的理論位置預先算好理論相位差，每個理論相位差具體為待測物在每個理論位置所發(fā)出的同一個理論位置信號在各天線陣元之間的相位差。預存這些理論相位差。然后在需實時定位時實施本發(fā)明利用同步天線陣來實時定位有源待測物的方法，輸入由各天線陣元各自實時接收的由待測物實時發(fā)出的同一個實時位置信號，計算出此實時位置信號在各天線陣元的相對相位，從而得到此實時位置信號在各天線陣元之間的實時相位差，其特征是，取出預存的分別代表不同理論位置的多個理論相位差，每個理論相位差具體為待測物在每個理論位置所發(fā)出的同一個理論位置信號在各天線陣元之間的相位差，確定其中最接近所述實時相位差的理論相位差，就以此最接近的理論相位差所代表的理論位置作為待測物的實時位置。本發(fā)明利用了已預先計算好的理論相位差，只需經(jīng)過一定次數(shù)的迭代運算，所以無需進行復雜的運算就實現(xiàn)了對待測物的較準確的實時定位。迭代次數(shù)由定位精度需求來決定，在滿足精度情況下取其中最接近的理論相位差所代表的理論位置即可。本發(fā)明在在進行ー維定位時，具體這樣來確定其中最接近所述實時相位差的理論相位差按照所代表的理論位置在沿維度方向上的排列順序?qū)⒍鄠€理論相位差排成序列，然后重復執(zhí)行迭代步驟——比較實時相位差離序列哪ー端的理論相位差更接近，把從離實時相位差較遠的那一端開始的k個理論相位差從序列中去除，k為正整數(shù)且不大于序列當前含有的理論相位差個數(shù)的一半——直至序列中只剩下ー個理論相位差，該理論相位差即為最接近所述實時相位差的理論相位差。通過此迭代步驟，把較遠的理論相位差逐步去除，剩下的就是較接近的理論相位差，最終得到最接近的理論相位差，操作簡單，適合計算機軟件執(zhí)行。k取值越大則在每次迭代步驟中被去除的較遠的理論相位差的數(shù)量越多，所需迭代的次數(shù)就越少，越快得出結(jié)果，但k不宣超過理論相位差個數(shù)的一半，否則容易把本來較接近的位于當前序列中間的理論相位差不適當?shù)厝コ?，導致最終得出的結(jié)果并不是最接近實時相位差的，因此，優(yōu)選為k在所允許的取值范圍內(nèi)取最大值，在保證計算結(jié)果準確性的前提下達到最快的計算效率。實時相位差和理論相位差之間的遠近，其衡量標準最直接地，可以是實時相位差和理論相位差這兩者的差值越小則這兩者越接近。如果天線陣元有至少三個，使得同一個位置信號在各天線陣元之間的相位差有至少兩個，則所述的兩者的差值取所述兩者的各對應相位差的差值的算木平均，所述的兩者的差值可以最簡單地取所述兩者的各對應相位差的差值的算木平均。本發(fā)明更進ー步地，進行ニ維定位，對其中每ー維的定位均采用所述的ー維定位來實現(xiàn)。


圖I是本發(fā)明實施例天線陣元和理論位置排列示意圖。圖2是ニ維定位示意圖。
具體實施例方式如圖1，同步天線陣有八個天線陣元1、2、3、4、5、6、7、8，在地面上沿ー維方向按順序排列有九個理論位置A、B、C、D、E、F、G、H、I。在實時定位有源待測物之前，先就不同的理論位置算好理論相位差，每個理論相位差具體為待測物在每個理論位置所發(fā)出的同一個理論位置信號在各天線陣元之間的相位差。以待測物在理論位置A為例，待測物所發(fā)出的同一個位置信號被各天線陣元接收。因 為從理論位置A至各天線陣元的距離存在微小的差別，所以同一個位置信號被各天線陣元接收時相位并不相同，因而同一位置信號在各天線陣元之間存在相位差，此乃公知技術，下文類似情況將不再贅述。在本實施例中，根據(jù)定位的距離及角度進行計算得到待測物在理論位置A發(fā)出的同一個位置信號在天線陣元1、2之間的相位差為8，在天線陣元1、3之間的相位差為16，在天線陣元I、4之間的相位差為24，在天線陣元I、5之間的相位差為32，在天線陣元1、6之間的相位差為40，在天線陣元1、7之間的相位差為48，在天線陣元1、8之間的相位差為56，本例舉例數(shù)值是待測物在某個較遠處的理論值，則其理論相位差表示為
A :[8，16，24，32，40，48，56](在其它實施例中，也可以取同一個位置信號在天線陣元
1、2之間，2、3之間，3、4之間，4、5之間，5、6之間，6、7之間，7、8之間的相位差)。相對應地，待測物在其它理論位置發(fā)出的同一個位置信號在各天線陣元之間的相位差表示為
B :[6，12，18，24，30，36,42],
C [4, 8, 12，16，20，24，28],
D :[2，4，6，8，10，16，14],
E
,
F [-2，-4，-6，-8，-10，-16，-14]，
G [-4，-8，-12，-16，-20，-24，-28]，
H [-6，-12，-18，-24，-30，-36，-42]，I [-8，-16，-24，-32，-40，-48，-56]。在實時定位有源待測物之前預存好這九個理論相位差。在需實時定位時利用上述同步天線陣來實時定位有源待測物。首先進行ー維定位。各天線陣元各自實時接收到由待測物實時發(fā)出的同一個實時位置信號，如前所述，此實時位置信號在各天線陣元之間存在相位差。作為本實施例方法的步驟，輸入由各天線陣元各自實時接收的由待測物實時發(fā)出的同一個實時位置信號，計算出此實時位置信號在各天線陣元的相對相位，從而得到此實時位置信號在各天線陣元之間的實時相位差，本實施例中，此實時位置信號在天線陣元1、2之間的相位差為2，在天線陣元1、3之間的相位差為7，在天線陣元1、4之間的相位差為11，在天線陣元1、5之間的相位差為14，在天線陣元1、6之間的相位差為17，在天線陣元1、7之間的相位差為22，在天線陣元1、8之間的相位差為24,則其實時相位差表不為 X :[2，7，11，14，17，22，24]。 取出預存的分別代表不同理論位置的九個理論相位差，按照所代表的理論位置在沿維度方向上的排列順序?qū)⒍鄠€理論相位差排成序列
A [8, 16，24，32,40,48，56],
B :[6，12，18，24，30，36,42],
C [4, 8, 12，16，20，24，28],
D :[2，4，6，8，10，16，14],
E
,
F [-2，-4，-6，-8，-10，-16，-14]，
G [-4，-8，-12，-16，-20，-24，-28]，
H [-6，-12，-18，-24，-30，-36，-42]，
I [-8，-16，-24，-32，-40，-48，-56]。此時需要確定其中哪個理論相位差最接近所述實時相位差。實時相位差和通論相位差之間的遠近，其衡量標準最直接地，是實時相位差和通論相位差這兩者的差值越小則這兩者越接近(在其它實施例中，衡量標準也可以是兩者的比值與I之間的差值)。天線陣元有八個，同一個位置信號在各天線陣元之間的相位差有七個，故所述的兩者的差值取所述兩者的各對應相位差的差值的算木平均(在其它實施例中，也可以取平方平均)。本實施例中，實時相位差X與理論相位差A中的各對應相位差的差值為
X-AI = [6，9，13，18，23，26，32]，取算術平均127/7作為實時相位差X與理論相位差A的差值；
實時相位差X與理論相位差I中的各對應相位差的差值為
X-II = [10，23，35，46，57，70，80]，取算術平均321/7作為實時相位差X與理論相位差
I的差值。比較實時相位差離序列哪ー端的理論相位差更接近，由上可知代表左端的理論位置A的理論相位差A比代表右端的理論位置I的理論相位差I更接近實時相位差X，故把從離實時相位差X較遠的右端開始的k個理論相位差從序列中去除。對于當前序列，k取4，即把理論相位差F、G、H、I從序列中去除，則序列中只剩下理論相位差A、B、C、D、E，至此完成第一次迭代步驟。上述算術平均值127/7和321/7在比較時可以忽略其相同的分母7，只比較分子127和321即可，以簡化計算。序列當前只剩下理論相位差A、B、C、D、E，繼續(xù)比較實時相位差離序列哪一端的理論相位差更接近。計算可得，實時相位差X與理論相位差A的差值為127/7，實時相位差X與理論相位差E的差值為97/7，可見理論相位差E比理論相位差A更接近實時相位差X，故把從離實時相位差X較遠的左端開始的k=2個理論相位差A、B從序列中去除，則序列中只剩下理論相位差C、D、E，至此完成第二次迭代步驟。序列當前只剩下理論相位差C、D、E，繼續(xù)比較實時相位差離序列哪一端的理論相位差更接近。計算可得，實時相位差X與理論相位差C的差值為15/7，實時相位差X與理論相位差E的差值為97/7，可見理論相位差C比理論相位差E更接近實時相位差X，故把從離實時相位差X較遠的右端開始的k=l個理論相位差E從序列中去除，則序列中只剩下理論相位差C、D，至此完成第三次迭代步驟。
·
序列當前只剩下理論相位差C、D，繼續(xù)比較實時相位差離序列哪一端的理論相位差更接近。計算可得，實時相位差X與理論相位差C的差值為15/7，實時相位差X與理論相位差D的差值為41/7，可見理論相位差C比理論相位差D更接近實時相位差X，故把從離實時相位差X較遠的右端開始的k=l個理論相位差D從序列中去除，則序列中只剩下最后一個理論相位差C，至此完成第四次迭代步驟。理論相位差C即為最接近實時相位差X的理論相位差。由上可見，通過重復執(zhí)行迭代步驟，逐步去除離實時相位差較遠的理論相位差，最終將得到最接近實時相位差的理論相位差。在每次迭代步驟中，k應當為正整數(shù)且不大于序列當前含有的理論相位差個數(shù)的一半，如果k大于序列當前含有的理論相位差個數(shù)的一半，則可能會把最接近實時相位差的理論相位差不適當?shù)厝コ?，例如假設另一實時相位差Y最接近理論相位差E，如果在第一次迭代步驟取k=5，則會把理論相位差E不適當?shù)厝コ?，導致最終結(jié)果錯誤。由上可見，k在所允許的取值范圍內(nèi)取最大值可以在保證計算結(jié)果準確性的前提下達到最快的計算效率。上例中，只需進行四次迭代即得出最終結(jié)果，期間只需計算實時相位差X與理論相位差A、I、E、C、D的差值，無需計算實時相位差X與全部九個理論相位差的差值，計算量小。以此最接近的理論相位差C所代表的理論位置C作為待測物的實時位置。以上實現(xiàn)了一維定位?；谏鲜鲆痪S定位方法可以進行二維定位，如圖2，對其中每一維的定位均采用上述一維定位來實現(xiàn)。這兩維分別定位之后，即可確定待測物的二維位置。本文給出的方法，其中的全部或部分步驟可以通過建立功能模塊構架，由計算機程序指令控制計算機系統(tǒng)來完成。這些計算機程序指令存儲在計算機可讀存儲介質(zhì)中。
權利要求
1.利用同步天線陣來實時定位有源待測物的裝置，包括 前序裝置，其輸入由各天線陣元各自實時接收的由待測物實時發(fā)出的同一個實時位置信號，計算出此實時位置信號在各天線陣元的相對相位，從而得到此實時位置信號在各天線陣元之間的實時相位差， 其特征是，包括 取出裝置，其取出預存的分別代表不同理論位置的多個理論相位差，每個理論相位差具體為待測物在每個理論位置所發(fā)出的同一個理論位置信號在各天線陣元之間的相位差; 確定裝置，其確定其中最接近所述實時相位差的理論相位差； 定位裝置，其就以此最接近的理論相位差所代表的理論位置作為待測物的實時位置。
2.根據(jù)權利要求I所述的利用同步天線陣來定位有源待測物的裝置，確定裝置包括用于進行一維定位的一維定位裝置，一維定位裝置具體這樣來確定其中最接近所述實時相位差的理論相位差按照所代表的理論位置在沿維度方向上的排列順序?qū)⒍鄠€理論相位差排成序列，然后重復執(zhí)行迭代步驟——比較實時相位差離序列哪一端的理論相位差更接近，把從離實時相位差較遠的那一端開始的k個理論相位差從序列中去除，k為正整數(shù)且不大于序列當前含有的理論相位差個數(shù)的一半一直至序列中只剩下一個理論相位差，該理論相位差即為最接近所述實時相位差的理論相位差。
3.根據(jù)權利要求2所述的利用同步天線陣來定位有源待測物的裝置，一維定位裝置讓k在所允許的取值范圍內(nèi)取最大值。
4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的利用同步天線陣來定位有源待測物的裝置，對于確定裝置，實時相位差和理論相位差這兩者的差值越小則這兩者越接近。
5.根據(jù)權利要求4所述的利用同步天線陣來定位有源待測物的裝置，確定裝置對于天線陣元有至少三個，使得同一個位置信號在各天線陣元之間的相位差有至少兩個的情況，讓所述的兩者的差值取所述兩者的各對應相位差的差值的算術平均。
6.根據(jù)權利要求2所述的利用同步天線陣來定位有源待測物的裝置，包括用于進行二維定位的二維定位裝置，二維定位裝置對其中每一維的定位均調(diào)用所述的一維定位裝置來實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用同步天線陣來實時定位有源待測物的方法，該方法通過建立功能模塊構架，由計算機程序指令控制計算機系統(tǒng)來完成，其中具體涉及根據(jù)由有源待測物實時發(fā)出的同一個實時位置信號在各天線陣元之間的實時相位差來得出待測物的實時位置，該方法取出預存的分別代表不同理論位置的多個理論相位差，每個理論相位差具體為待測物在每個理論位置所發(fā)出的同一個理論位置信號在各天線陣元之間的相位差，確定其中最接近所述實時相位差的理論相位差，就以此最接近的理論相位差所代表的理論位置作為待測物的實時位置，從而以較小的運算量對有源待測物實現(xiàn)了較準確的實時定位。
文檔編號G01S5/06GK102798839SQ201210337909
公開日2012年11月28日 申請日期2012年9月13日 優(yōu)先權日2012年9月13日
發(fā)明者戴連貴, 邢萬勇, 溫志勇, 陳衛(wèi)梁, 謝卿 申請人:廣州新軟計算機技術有限公司