专利名称：利用同步天线阵来实时定位有源待测物的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用同步天线阵来实时定位有源待测物的方法，其中具体涉及根据由有源待测物实时发出的同一个实时位置信号在各天线阵元之间的实时相位差来得出待测物的实时位置。该方法通过建立功能�？楣辜埽杉扑慊绦蛑噶羁刂萍扑慊低忱赐瓿�。
背景技术：
现有同步天线阵来实时定位有源待测物的技术。各天线阵元接收由待测物实时发出的同一个实时位置信号，计算出此实时位置信号在各天线阵元的相对相位，从而得到此实时位置信号在各天线阵元之间的实时相位差，然后根据实时相位差实时计算待测物的实时位置，可參见中国专利文献CN102419429A。现有技术的缺点是根据实时相位差实时计算待测物的实时位置计算量大，消耗系统资源多，计算速度慢，不满足实时定位的需要。
发明内容
本发明的目的是以较小的运算量对有源待测物进行较准确的实时定位。为此，在实时定位有源待测物之前，先就不同的理论位置预先算好理论相位差，每个理论相位差具体为待测物在每个理论位置所发出的同一个理论位置信号在各天线阵元之间的相位差。预存这些理论相位差。然后在需实时定位时实施本发明利用同步天线阵来实时定位有源待测物的方法，输入由各天线阵元各自实时接收的由待测物实时发出的同一个实时位置信号，计算出此实时位置信号在各天线阵元的相对相位，从而得到此实时位置信号在各天线阵元之间的实时相位差，其特征是，取出预存的分别代表不同理论位置的多个理论相位差，每个理论相位差具体为待测物在每个理论位置所发出的同一个理论位置信号在各天线阵元之间的相位差，确定其中最接近所述实时相位差的理论相位差，就以此最接近的理论相位差所代表的理论位置作为待测物的实时位置。本发明利用了已预先计算好的理论相位差，只需经过一定次数的迭代运算，所以无需进行复杂的运算就实现了对待测物的较准确的实时定位。迭代次数由定位精度需求来决定，在满足精度情况下取其中最接近的理论相位差所代表的理论位置即可。本发明在在进行ー维定位时，具体这样来确定其中最接近所述实时相位差的理论相位差按照所代表的理论位置在沿维度方向上的排列顺序将多个理论相位差排成序列，然后重复执行迭代步骤——比较实时相位差离序列哪ー端的理论相位差更接近，把从离实时相位差较远的那一端开始的k个理论相位差从序列中去除，k为正整数且不大于序列当前含有的理论相位差个数的一半——直至序列中只剩下ー个理论相位差，该理论相位差即为最接近所述实时相位差的理论相位差。通过此迭代步骤，把较远的理论相位差逐步去除，剩下的就是较接近的理论相位差，最終得到最接近的理论相位差，操作简单，适合计算机软件执行。k取值越大则在每次迭代步骤中被去除的较远的理论相位差的数量越多，所需迭代的次数就越少，越快得出结果，但k不宣超过理论相位差个数的一半，否则容易把本来较接近的位于当前序列中间的理论相位差不适当地去除掉，导致最終得出的结果并不是最接近实时相位差的，因此，优选为k在所允许的取值范围内取最大值，在保证计算结果准确性的前提下达到最快的计算效率。实时相位差和理论相位差之间的远近，其衡量标准最直接地，可以是实时相位差和理论相位差这两者的差值越小则这两者越接近。如果天线阵元有至少三个，使得同一个位置信号在各天线阵元之间的相位差有至少两个，则所述的两者的差值取所述两者的各对应相位差的差值的算木平均，所述的两者的差值可以最简单地取所述两者的各对应相位差的差值的算木平均。本发明更进ー步地，进行ニ维定位，对其中每ー维的定位均采用所述的ー维定位来实现。
图I是本发明实施例天线阵元和理论位置排列示意图。图2是ニ维定位示意图。
具体实施例方式如图1，同步天线阵有八个天线阵元1、2、3、4、5、6、7、8，在地面上沿ー维方向按顺序排列有九个理论位置A、B、C、D、E、F、G、H、I。在实时定位有源待测物之前，先就不同的理论位置算好理论相位差，每个理论相位差具体为待测物在每个理论位置所发出的同一个理论位置信号在各天线阵元之间的相位差。以待测物在理论位置A为例，待测物所发出的同一个位置信号被各天线阵元接收。因 为从理论位置A至各天线阵元的距离存在微小的差别，所以同一个位置信号被各天线阵元接收时相位并不相同，因而同一位置信号在各天线阵元之间存在相位差，此乃公知技术，下文类似情况将不再赘述。在本实施例中，根据定位的距离及角度进行计算得到待测物在理论位置A发出的同一个位置信号在天线阵元1、2之间的相位差为8，在天线阵元1、3之间的相位差为16，在天线阵元I、4之间的相位差为24，在天线阵元I、5之间的相位差为32，在天线阵元1、6之间的相位差为40，在天线阵元1、7之间的相位差为48，在天线阵元1、8之间的相位差为56，本例举例数值是待测物在某个较远处的理论值，则其理论相位差表示为
A :[8，16，24，32，40，48，56](在其它实施例中，也可以取同一个位置信号在天线阵元
1、2之间，2、3之间，3、4之间，4、5之间，5、6之间，6、7之间，7、8之间的相位差)。相对应地，待测物在其它理论位置发出的同一个位置信号在各天线阵元之间的相位差表示为
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]。在实时定位有源待测物之前预存好这九个理论相位差。在需实时定位时利用上述同步天线阵来实时定位有源待测物。首先进行ー维定位。各天线阵元各自实时接收到由待测物实时发出的同一个实时位置信号，如前所述，此实时位置信号在各天线阵元之间存在相位差。作为本实施例方法的步骤，输入由各天线阵元各自实时接收的由待测物实时发出的同一个实时位置信号，计算出此实时位置信号在各天线阵元的相对相位，从而得到此实时位置信号在各天线阵元之间的实时相位差，本实施例中，此实时位置信号在天线阵元1、2之间的相位差为2，在天线阵元1、3之间的相位差为7，在天线阵元1、4之间的相位差为11，在天线阵元1、5之间的相位差为14，在天线阵元1、6之间的相位差为17，在天线阵元1、7之间的相位差为22，在天线阵元1、8之间的相位差为24,则其实时相位差表不为 X :[2，7，11，14，17，22，24]。 取出预存的分别代表不同理论位置的九个理论相位差，按照所代表的理论位置在沿维度方向上的排列顺序将多个理论相位差排成序列
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]。此时需要确定其中哪个理论相位差最接近所述实时相位差。实时相位差和通论相位差之间的远近，其衡量标准最直接地，是实时相位差和通论相位差这两者的差值越小则这两者越接近(在其它实施例中，衡量标准也可以是两者的比值与I之间的差值)。天线阵元有八个，同一个位置信号在各天线阵元之间的相位差有七个，故所述的两者的差值取所述两者的各对应相位差的差值的算木平均(在其它实施例中，也可以取平方平均)。本实施例中，实时相位差X与理论相位差A中的各对应相位差的差值为
X-AI = [6，9，13，18，23，26，32]，取算术平均127/7作为实时相位差X与理论相位差A的差值；
实时相位差X与理论相位差I中的各对应相位差的差值为
X-II = [10，23，35，46，57，70，80]，取算术平均321/7作为实时相位差X与理论相位差
I的差值。比较实时相位差离序列哪ー端的理论相位差更接近，由上可知代表左端的理论位置A的理论相位差A比代表右端的理论位置I的理论相位差I更接近实时相位差X，故把从离实时相位差X较远的右端开始的k个理论相位差从序列中去除。对于当前序列，k取4，即把理论相位差F、G、H、I从序列中去除，则序列中只剩下理论相位差A、B、C、D、E，至此完成第一次迭代步骤。上述算术平均值127/7和321/7在比较时可以忽略其相同的分母7，只比较分子127和321即可，以简化计算。序列当前只剩下理论相位差A、B、C、D、E，继续比较实时相位差离序列哪一端的理论相位差更接近。计算可得，实时相位差X与理论相位差A的差值为127/7，实时相位差X与理论相位差E的差值为97/7，可见理论相位差E比理论相位差A更接近实时相位差X，故把从离实时相位差X较远的左端开始的k=2个理论相位差A、B从序列中去除，则序列中只剩下理论相位差C、D、E，至此完成第二次迭代步骤。序列当前只剩下理论相位差C、D、E，继续比较实时相位差离序列哪一端的理论相位差更接近。计算可得，实时相位差X与理论相位差C的差值为15/7，实时相位差X与理论相位差E的差值为97/7，可见理论相位差C比理论相位差E更接近实时相位差X，故把从离实时相位差X较远的右端开始的k=l个理论相位差E从序列中去除，则序列中只剩下理论相位差C、D，至此完成第三次迭代步骤。
·
序列当前只剩下理论相位差C、D，继续比较实时相位差离序列哪一端的理论相位差更接近。计算可得，实时相位差X与理论相位差C的差值为15/7，实时相位差X与理论相位差D的差值为41/7，可见理论相位差C比理论相位差D更接近实时相位差X，故把从离实时相位差X较远的右端开始的k=l个理论相位差D从序列中去除，则序列中只剩下最后一个理论相位差C，至此完成第四次迭代步骤。理论相位差C即为最接近实时相位差X的理论相位差。由上可见，通过重复执行迭代步骤，逐步去除离实时相位差较远的理论相位差，最终将得到最接近实时相位差的理论相位差。在每次迭代步骤中，k应当为正整数且不大于序列当前含有的理论相位差个数的一半，如果k大于序列当前含有的理论相位差个数的一半，则可能会把最接近实时相位差的理论相位差不适当地去除掉，例如假设另一实时相位差Y最接近理论相位差E，如果在第一次迭代步骤取k=5，则会把理论相位差E不适当地去除掉，导致最终结果错误。由上可见，k在所允许的取值范围内取最大值可以在保证计算结果准确性的前提下达到最快的计算效率。上例中，只需进行四次迭代即得出最终结果，期间只需计算实时相位差X与理论相位差A、I、E、C、D的差值，无需计算实时相位差X与全部九个理论相位差的差值，计算量小。以此最接近的理论相位差C所代表的理论位置C作为待测物的实时位置。以上实现了一维定位。基于上述一维定位方法可以进行二维定位，如图2，对其中每一维的定位均采用上述一维定位来实现。这两维分别定位之后，即可确定待测物的二维位置。本文给出的方法，其中的全部或部分步骤可以通过建立功能�？楣辜埽杉扑慊绦蛑噶羁刂萍扑慊低忱赐瓿�。这些计算机程序指令存储在计算机可读存储介质中。
权利要求
1.利用同步天线阵来实时定位有源待测物的装置，包括 前序装置，其输入由各天线阵元各自实时接收的由待测物实时发出的同一个实时位置信号，计算出此实时位置信号在各天线阵元的相对相位，从而得到此实时位置信号在各天线阵元之间的实时相位差， 其特征是，包括 取出装置，其取出预存的分别代表不同理论位置的多个理论相位差，每个理论相位差具体为待测物在每个理论位置所发出的同一个理论位置信号在各天线阵元之间的相位差; 确定装置，其确定其中最接近所述实时相位差的理论相位差； 定位装置，其就以此最接近的理论相位差所代表的理论位置作为待测物的实时位置。
2.根据权利要求I所述的利用同步天线阵来定位有源待测物的装置，确定装置包括用于进行一维定位的一维定位装置，一维定位装置具体这样来确定其中最接近所述实时相位差的理论相位差按照所代表的理论位置在沿维度方向上的排列顺序将多个理论相位差排成序列，然后重复执行迭代步骤——比较实时相位差离序列哪一端的理论相位差更接近，把从离实时相位差较远的那一端开始的k个理论相位差从序列中去除，k为正整数且不大于序列当前含有的理论相位差个数的一半一直至序列中只剩下一个理论相位差，该理论相位差即为最接近所述实时相位差的理论相位差。
3.根据权利要求2所述的利用同步天线阵来定位有源待测物的装置，一维定位装置让k在所允许的取值范围内取最大值。
4.根据权利要求1、2或3所述的利用同步天线阵来定位有源待测物的装置，对于确定装置，实时相位差和理论相位差这两者的差值越小则这两者越接近。
5.根据权利要求4所述的利用同步天线阵来定位有源待测物的装置，确定装置对于天线阵元有至少三个，使得同一个位置信号在各天线阵元之间的相位差有至少两个的情况，让所述的两者的差值取所述两者的各对应相位差的差值的算术平均。
6.根据权利要求2所述的利用同步天线阵来定位有源待测物的装置，包括用于进行二维定位的二维定位装置，二维定位装置对其中每一维的定位均调用所述的一维定位装置来实现。
全文摘要
本发明涉及利用同步天线阵来实时定位有源待测物的方法，该方法通过建立功能�？楣辜埽杉扑慊绦蛑噶羁刂萍扑慊低忱赐瓿桑渲芯咛迳婕案萦捎性创馕锸凳狈⒊龅耐桓鍪凳蔽恢眯藕旁诟魈煜哒笤涞氖凳毕辔徊罾吹贸龃馕锏氖凳蔽恢茫梅椒ㄈ〕鲈ご娴姆直鸫聿煌砺畚恢玫亩喔隼砺巯辔徊睿扛隼砺巯辔徊罹咛逦馕镌诿扛隼砺畚恢盟⒊龅耐桓隼砺畚恢眯藕旁诟魈煜哒笤涞南辔徊睿范ㄆ渲凶罱咏鍪凳毕辔徊畹睦砺巯辔徊睿鸵源俗罱咏睦砺巯辔徊钏淼睦砺畚恢米魑馕锏氖凳蔽恢茫佣越闲〉脑怂懔慷杂性创馕锸迪至私献既返氖凳倍ㄎ弧�
文档编号G01S5/06GK102798839SQ201210337909
公开日2012年11月28日 申请日期2012年9月13日 优先权日2012年9月13日
发明者戴连贵, 邢万勇, 温志勇, 陈卫梁, 谢卿 申请人:广州新软计算机技术有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
