针对无线电信号的到达方向确定制造技术

本发明专利技术涉及针对无线电信号的到达方向确定。接收至少两个输入信号，其中每一个表征具有射频(RF)的无线电信号。将所述输入信号转换为至少三个输出信号。所述输出信号具有针对所述输入信号之间的每个RF相位差的对应幅度的唯一组合。利用移动测量设备来测量与输出信号相对应的一组幅度。基于所测量的该组幅度来确定RF相位角值。将所述RF相位角值转换为角度值，该角度值指示无线电信号的到达方向。

【技术实现步骤摘要】
针对无线电信号的到达方向确定
所公开的实施例总体上涉及单脉冲系统，并且更特别地涉及能够确定无线电信号 的源的物理位置的单脉冲系统。
技术介绍
-种用于构建无线电信号测向系统的已知方法包括创建具有窄波束宽度的单个 天线。当该天线接收到的信号相对较强时，则无线电源被已知为处于天线的波束所指向的 方向上。窄波束是以良好角度分辨率获取源的方向所必需的。应当注意的是，天线的波束 宽度与其大小是负相关的。具有足够窄波束的天线往往不方便地大。 另一种确定无线电信号的到达方向的已知方法是时序波瓣技术。在时序波瓣技术 中，部署一种天线系统，其具有指向两个不同但相近方向的两个波束（也被称为波瓣）。该 技术典型地包括在顺序无线电传输或雷达脉冲上交替且顺序地激活这两个波束。可以互相 比较来自这两个波束的信号强度。在时序波瓣技术中，无线电信号的源被推断为处于较强 波束的方向上，并且强度的比率指示无线电信号导向较强波束的程度。时序波瓣技术不要 求特别窄的波束带宽，并且因此，天线可以相对较小。 然而，发射器不稳定性、改变的多径以及其他变化可能使接收到的信号强度由于 与到达方向无关的原因从一个波束的激活改变到另一个波束的激活。基于时序波瓣技术的 无线电信号测向系统可能将这些改变误解为到达方向指示。
技术实现思路
所示实施例的目的和益处将在下文描述中加以阐述且从下文描述中显而易见。将 由在所撰写的说明书及其权利要求中以及从附图特别指出的装置、系统和方法实现和取得 所示实施例的附加益处。 根据所示实施例的目的，在一个方面中，描述了一种用于确定无线电信号的到达 方向的方法和系统，其中接收至少两个输入信号，所述两个输入信号表征具有射频（RF)的 无线电信号。将所述输入信号转换为至少三个输出信号。该输出信号具有针对输入信号间 的每个RF相位差的对应幅度的唯一组合。测量与输出信号相对应的一组幅度。基于所测 量的该组幅度，确定RF相位角值。将RF相位角值转换为指示无线电信号的到达方向的角 度值。 在另一方面中，提供了一种用于确定无线电信号的到达方向的计算机程序产品。 该计算机程序产品包括一个或多个计算机可读存储装置和存储在所述一个或多个计算机 可读存储装置中的至少一个上的多个程序指令。所述多个程序指令包括接收至少两个输入 信号的程序指令，每个输入信号表征具有射频（RF)的无线电信号。所述多个程序指令进一 步包括将所述至少两个输入信号转换为至少三个输出信号的程序指令。所述至少三个输出 信号具有针对所述至少两个输入信号间的每个RF相位差的对应幅度的唯一组合。所述多 个程序指令进一步包括测量与所述至少三个输出信号相对应的一组幅度的程序指令。所述 多个程序指令进一步包括基于所测量的该组幅度确定RF相位角值的程序指令。所述多个 程序指令进一步包括将RF相位角值转换为指示无线电信号的到达方向的角度值的程序指 令。 【附图说明】 所附的附录和/或图示出了依照本公开的各种非限制性示例专利技术方面： 图1示出了可实施本专利技术所示实施例的示例性计算机环境的组件； 图2示出了依照本专利技术所示实施例的用于确定无线电信号的到达方向（DOA)的几 何关系； 图3描绘了依照所示实施例的相位角测量电路的高电平框图； 图4描绘了图3的相位角测量电路的详细框图； 图5描绘了图3的相位角测量电路的示例性物理布局布置； 图6示出了依照本专利技术所示实施例的系统的详细图，该系统可以用于确定无线电 信号的DOA ; 图7是示出了依照本专利技术所示实施例的针对相等输入的输出功率测量相对于输 入相位的曲线图； 图8是示出了依照本专利技术所示实施例的针对不相等输入的输出功率测量相对于 输入相位的曲线图； 图9是示出了依照本专利技术实施例的DOA分析器程序的操作步骤的流程图； 图10示出了依照本专利技术所示实施例的DOA分析器程序所使用的特殊角度和角度 区域； 图11示出了依照本专利技术所示实施例的图1和图6的服务器计算机的内部和外部 组件。 【具体实施方式】 现在参考附图，对本专利技术进行更完整的描述，在附图中，示出了本专利技术所示实施 例，其中相似的附图标记标识相似的元件。本专利技术不以任何方式限于所示实施例，这是由于 下文所描述的是实施例仅是本专利技术的例证，如本领域技术人员理解的，本专利技术可以体现为 各种形式。因此，应当理解，任何此处公开的结构性或功能性的细节不应被解释为限制，而 是仅作为权利要求的基础以及作为教导本领域技术人员以各种方式使用本专利技术的代表。此 夕卜，本文运用的术语和短语并不意图进行限制，而是提供本专利技术的可理解的描述。 除非以其他方式定义，本文中所用到的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属领 域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。尽管与本文描述的方法和材料类似或等同的 任何方法和材料也可以用于实践或测试本专利技术，但是现在对示例性方法和材料进行描述。 必须注意，如本文中以及所附权利要求中所使用的，单数形式一、一个和该包括复 数引用物，除非上下文以其他方式清晰指示。因此，例如，对一刺激的引用包括多个这样 的刺激，并且对该信号的引用包括对本领域技术人员所知晓的一个或多个信号及其等同 物的引用，等等。 如下文将参考图1-11进一步描述的，本专利技术所示实施例在一方面总体上涉及一 种用于利用单脉冲技术确定无线电信号的源的物理位置的系统。单脉冲技术通过确定来自 单个无线电传输或雷达脉冲的DOA数据来解决上述时序波瓣技术的不足。根据本专利技术的 一个实施例，图6示出的系统测量由至少两个分离天线接收到的信号之间的相位差，并将 该差转换为针对这两个接收到的信号之间的每个可能射频（RF)相位角差的幅度的唯一组 合。该系统进一步包括用于基于幅度测量的唯一组合执行DOA确定的DOA分析器程序（在 图1中示出）。 现在参考图1，示出了示例性计算机环境，其中可以实施本专利技术所示实施例。应当 理解，图1仅作为一个实施方式的图示而提供，并不意图暗示关于在其中可实施不同实施 例的环境的任何限制。可以对所描绘的环境进行多种修改。 计算机系统100是计算机的网络。在所描绘的示例中，计算机系统100是互联网， 其中网络102表示使用传输控制协议/互联网协议的协议套件进行相互通信的世界范围网 络和网关集合。在互联网的中心处的是由数千个商业、政府、教育以及路由数据和消息的 其他计算机系统组成的主节点或主机计算机之间的高速数据通信线路的骨干网。当然，计 算机系统100还可以被实现为许多不同类型的网络，例如内联网、局域网（LAN)或广域网 (WAN)。网络102是用于提供计算机系统100内连接在一起的各种设备和计算机之间的通 信链路的介质。网络102可以包括连接，例如有线、无线通信链路或光缆。 客户端计算机118和120连接至网络102。客户端计算机118和120可以是例如移 动设备、电话、电视接收机、蜂窝电话、个人数字助理、上网本、膝上型计算机、平板计算机、 台式计算机和/或能够经由例如用户界面（UI) 126和128向用户呈现DOA确定结果的任意 类型的计算装置。UI126和128可以是例如图形用户界面（⑶I)和web用户界面（WUI)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定无线电信号的到达方向的方法，该方法包括下述步骤：接收至少两个输入信号，每个输入信号表征具有射频(RF)的无线电信号；将所述至少两个输入信号转换为至少三个输出信号，其中所述至少三个输出信号具有针对所述至少两个输入信号之间的每个RF相位差的对应幅度的唯一组合；测量与所述至少三个输出信号相对应的一组幅度；基于所测量的该组幅度来确定RF相位角值；将所述RF相位角值转换为指示无线电信号的到达方向的角度值。

【技术特征摘要】
2013.08.23 US 13/9743271. 一种用于确定无线电信号的到达方向的方法，该方法包括下述步骤： 接收至少两个输入信号，每个输入信号表征具有射频（RF)的无线电信号； 将所述至少两个输入信号转换为至少三个输出信号，其中所述至少三个输出信号具有 针对所述至少两个输入信号之间的每个RF相位差的对应幅度的唯一组合； 测量与所述至少三个输出信号相对应的一组幅度； 基于所测量的该组幅度来确定RF相位角值； 将所述RF相位角值转换为指示无线电信号的到达方向的角度值。2. 如权利要求1所述的方法，其中测量一组幅度包括测量与所述至少三个输出信号相 对应的一组幅度。3. 如权利要求1所述的方法，其中所述无线电信号包括数字调制的信号。4. 如权利要求1所述的方法，其中所述无线电信号包括未调制的信号。5. 如权利要求1所述的方法，其中将所述至少两个输入信号转换为至少三个输出信号 的步骤由电子电路执行。6. 如权利要求5所述的方法，其中所述电子电路包括： 相移电路，用于接收所述至少两个输入信号并生成第一和第二输出信号； 功率分流电路，其包括第一分路器和第二分路器，第一分路器用于接收相移电路的第 一输出并生成第一对输出信号，并且第二分路器用于接收相移电路的第二输出并生成第二 对输出信号；和 功率组合电路，用于接收所述功率分流电路的第一对输出信号之一和所述功率分流电 路的第二对输出信号之一，所述功率组合电路生成包括所接收到的信号之和的输出信号。7. 如权利要求6所述的方法，其中所述相移电路包括正交混合器，其中第一和第二分 路器包括无功分路器，并且其中功率组合电路包括威尔金森型功率组合器。8. 如权利要求6所述的方法，其中所述相移电路包括正交混合器，其中第一和第二分 路器包括威尔金森型分路器，并且其中功率组合电路包括威尔金森型功率组合器。9. 如权利要求1所述的方法，其中确定所述无线电信号的RF相位角值进一步包括：确定RF相位角位于其中的角度区域，所述角度区域包括多个候选角度；以及 通过估计RF相位角值来搜索角度区域，其中估计RF相位角值是经由最小二乘估计技 术、基于所测量的该组幅度来进行的。10. 如权利要求1所述的方法，其中确定所述无线电信号的RF...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·Q·奥亚克利，
申请(专利权)人：弗兰克公司，
类型：发明
国别省市：美国;US