雙通道測(cè)向機(jī)及其自校正方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙通道測(cè)向機(jī)及其自校正方法，涉及利用無線電波測(cè)定方向的裝置【技術(shù)領(lǐng)域】。包括位于外殼外的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(wǎng)絡(luò)接口鑲嵌在外殼上，網(wǎng)絡(luò)接口通過網(wǎng)卡模塊與處理板進(jìn)行電連接；直流電源與處理板電連接，用于為處理板及其他需要供電的模塊提供電源；天線控制模塊，位于外殼外，用于接收處理板輸出的控制信息；定位模塊，與處理板電連接，用于實(shí)現(xiàn)定位該測(cè)向機(jī)的位置；定位模塊天線，位于外殼外，采集的信號(hào)傳輸給定位模塊。所述測(cè)向機(jī)不再需要校正信號(hào)產(chǎn)生模塊、切換控制模塊、輸送電纜以及切換開關(guān)等，降低了測(cè)向機(jī)的復(fù)雜程度和生產(chǎn)成本。
【專利說明】雙通道測(cè)向機(jī)及其自校正方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及利用無線電波測(cè)定方向的裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種雙通道測(cè)向機(jī) 及其自校正方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 測(cè)向接收機(jī)內(nèi)部及天線至測(cè)向接收機(jī)之間的電纜都會(huì)產(chǎn)生額外的相位差，這對(duì)于 相位敏感的測(cè)向方式來說是必需要消除的。常規(guī)做法都是通過定時(shí)產(chǎn)生同源校正信號(hào)饋到 接收天線，并接收該信號(hào)用來計(jì)算通道間的相位差，再與接收到的天空信號(hào)的相位差相減 來得到信號(hào)真實(shí)的相位差，最終通過測(cè)向算法得到信號(hào)的示向度。這種傳統(tǒng)的方法有許多 缺點(diǎn)，如：需要專門設(shè)計(jì)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(hào)之間不停切換；降低了數(shù)據(jù)采集速率，中斷了數(shù)據(jù)連續(xù)性；增加了數(shù)據(jù)流量；增加 了數(shù)據(jù)計(jì)算量等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種雙通道測(cè)向機(jī)及其自校正方法，所述校正 方法不再需要校正信號(hào)，因此測(cè)向機(jī)不再需要校正信號(hào)產(chǎn)生模塊、校正信號(hào)切換控制模塊、 校正信號(hào)輸送電纜以及校正信號(hào)切換開關(guān)等，這使得測(cè)向機(jī)的便攜性進(jìn)一步提高，同時(shí)也 使測(cè)向機(jī)的處理能力更強(qiáng)，降低了測(cè)向機(jī)的復(fù)雜程度，也降低了生產(chǎn)成本。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種雙通道測(cè)向機(jī)，包括外 殼，其特征在于：還包括位于外殼外的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(wǎng)絡(luò)接口鑲嵌在外殼上， 網(wǎng)絡(luò)接口通過網(wǎng)卡模塊與處理板進(jìn)行電連接；直流電源與處理板電連接，用于為處理板及 其他需要供電的模塊提供電源；天線控制模塊，位于外殼外，用于接收處理板輸出的控制信 息；定位模塊，與處理板電連接，用于實(shí)現(xiàn)定位該測(cè)向機(jī)的位置；定位模塊天線，位于外殼 夕卜，采集的信號(hào)傳輸給定位模塊。
[0005] 進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于：所述定位模塊為北斗定位模塊或GPS定位模塊。
[0006] 進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于：所述處理板的處理器使用FPGA和DSP。
[0007] 本發(fā)明還公開了一種雙通道測(cè)向機(jī)自校正方法，其特征在于包括以下步驟：
[0008] (1)設(shè)雙通道測(cè)向機(jī)中五元均勻圓陣中天線設(shè)有五個(gè)，天線號(hào)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的順序采集天線信 號(hào)，并負(fù)責(zé)按公式：I n = Iln*I2n+Qln*Q2n，Qn = Qln*I2n- I2n*Qln計(jì)算兩兩天線信號(hào)的帶通 道間相位差的信號(hào)相位差，其中，In，Q n為相位差的復(fù)數(shù)表示方法，通過計(jì)算去掉通道間的相 位差，得到測(cè)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(hào)相位差記 為：V' ij ;把不帶校正相位的信號(hào)相位差記為：Vij，根據(jù)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(jù)測(cè)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(hào)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(jì)算公式：
[0012] V12 = V'13 - V'23
[0013] R = V 12 - V12
[0014] 2、計(jì)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(hào)的情況下得到了校正相位，并對(duì)天空信號(hào) 進(jìn)行了校正，確保了結(jié)果的正確性。
[0026] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：雙通道測(cè)向機(jī)的使用降低了系統(tǒng)成 本；無校正信號(hào)產(chǎn)生模塊、無校正信號(hào)切換控制模塊，無校正信號(hào)輸送電纜，無校正信號(hào)切 換開關(guān)，使系統(tǒng)更輕便，成本更低，便攜性更好；數(shù)據(jù)采集過程不用在校正信號(hào)源和天空信 號(hào)間頻繁切換，提高了數(shù)據(jù)采集能力，使更短的信號(hào)可以被捕捉到，每秒數(shù)據(jù)采集量更大， 掃描速度也更快；不用計(jì)算大量校正數(shù)據(jù)，節(jié)約了寶貴的計(jì)算機(jī)資源，使運(yùn)算更快。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0028] 圖1是本發(fā)明測(cè)向機(jī)的原理框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于 本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0030] 在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以 采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的 情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0031] 如圖1所不，本發(fā)明公開了一種雙通道測(cè)向機(jī)，包括外殼，還包括位于外殼外的 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(wǎng)絡(luò)接口鑲嵌在外殼上，網(wǎng)絡(luò)接口通過網(wǎng)卡模塊與處理板進(jìn)行 電連接；直流電源與處理板電連接，用于為處理板及其他需要供電的模塊提供電源；天線 控制模塊，位于外殼外，用于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(jì)算能力；定位模塊，與處理板電連接，用于實(shí)現(xiàn)定位該測(cè)向機(jī)的位置，所 述定位模塊優(yōu)選使用北斗定位模塊或GPS定位模塊；定位模塊天線，位于外殼外，采集的信 號(hào)傳輸給定位模塊。
[0032] 本發(fā)明還公開了一種雙通道測(cè)向機(jī)自校正方法，包括以下步驟：
[0033] (1)設(shè)雙通道測(cè)向機(jī)中五元均勻圓陣中天線設(shè)有五個(gè)，天線號(hào)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的順序采集天線信 號(hào)，并負(fù)責(zé)按公式：I n = Iln*I2n+Qln*Q2n，Qn = Qln*I2n- I2n*Qln計(jì)算兩兩天線信號(hào)的帶通 道間相位差的信號(hào)相位差，其中，In，Q n為相位差的復(fù)數(shù)表示方法，通過計(jì)算去掉通道間的相 位差，得到測(cè)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(hào)相位差記 為：V' ij ;把不帶校正相位的信號(hào)相位差記為：Vij，根據(jù)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(jù)測(cè)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(hào)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(jì)算公式：
[0037] V12 = V，13 - V，23
[0038] R = V，12 - V12
[0039] 2、計(jì)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(hào)的情況下得到了校正相位，并對(duì)天空信號(hào) 進(jìn)行了校正，確保了結(jié)果的正確性。
[0051] 所述校正方法不再需要校正信號(hào)，因此測(cè)向機(jī)不再需要校正信號(hào)產(chǎn)生模塊、校正 信號(hào)切換控制模塊、校正信號(hào)輸送電纜以及校正信號(hào)切換開關(guān)等，這使得測(cè)向機(jī)的便攜性 進(jìn)一步提高，同時(shí)也使測(cè)向機(jī)的處理能力更強(qiáng)，降低了測(cè)向機(jī)的復(fù)雜程度，也降低了生產(chǎn)成 本。
【權(quán)利要求】
1. 一種雙通道測(cè)向機(jī)，包括外殼，其特征在于：還包括位于外殼外的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(wǎng)絡(luò)接口鑲嵌在外殼上，網(wǎng)絡(luò)接口通過網(wǎng)卡模塊與處理板進(jìn)行電連接；直流電源與 處理板電連接，用于為處理板及其他需要供電的模塊提供電源；天線控制模塊，位于外殼 夕卜，用于接收處理板輸出的控制信息；定位模塊，與處理板電連接，用于實(shí)現(xiàn)定位該測(cè)向機(jī) 的位置；定位模塊天線，位于外殼外，采集的信號(hào)傳輸給定位模塊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙通道測(cè)向機(jī)，其特征在于：所述定位模塊為北斗定位模塊 或GPS定位模塊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙通道測(cè)向機(jī)，其特征在于：所述處理板的處理器使用FPGA 和 DSP。
4. 一種雙通道測(cè)向機(jī)自校正方法，其特征在于包括以下步驟： (1) 設(shè)雙通道測(cè)向機(jī)中五元均勻圓陣中天線設(shè)有五個(gè)，天線號(hào)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的順序采集天線信號(hào)，并 負(fù)責(zé)按公式：In= Iln*I2n+Qln*Q2n，Qn = Qln*I2n - I2n*Qln ;計(jì)算兩兩天線信號(hào)的帶通道間相 位差的信號(hào)相位差，其中，In，Qn為相位差的復(fù)數(shù)表示方法，通過計(jì)算去掉通道間的相位差， 得到測(cè)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(hào)相位差記為： V'ij ;把不帶校正相位的信號(hào)相位差記為：Vij，根據(jù)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(jù)測(cè)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(hào)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(jì)算公式： V12 = V' 13 - V' 23 R = V，12 - V12 2、 計(jì)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(hào)的情況下得到了校正相位，并對(duì)天空信號(hào)進(jìn)行 了校正，確保了結(jié)果的正確性。
【文檔編號(hào)】G01S3/14GK104122528SQ201410326195
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】郭方, 康昆 申請(qǐng)人:成都中安頻譜科技有限公司