检测区域内信号源的检测方法和装置的制造方法_3

文档序号:9217597阅读:来源:国知局
元包括的多个所述阵列天线组设置于同一 水平面,不同的所述天线阵列单元设置于不同的水平面。多个天线阵列单元相互配合,不仅 能有效避免多径效应的影响,还能排除其他的信号干扰,更有效地对信号源的位置进行判 断。
[0053] 如图6所示,本发明实施例提供的另一种检测区域内信号源的检测方法,应用于 信号源检测系统,所述方法包括:
[0054] 步骤S301,检测装置通过自动增益控制(AGC)将每个所述阵列天线接收到的所述 识别信号转换为幅度为固定值的固定幅度识别信号;
[0055] 将接收信号的幅度转换为固定值,作为使用后续检测算法的基础。
[0056] 步骤S302,将每个所述阵列天线组的所述固定幅度识别信号,视为远场入射得到 的接收信号,代入波达方向0)〇A)检测算法的计算公式进行计算;
[0057] 波达方向(DOA)检测算法的原理是:利用接收机处的阵列天线和波达方向(DOA) 估计技术来确定一个从接收机到信源的波达方向线,即为方向线,最后利用多个接收机估 计的DOA进行三角测量,方向线的交点就是信源的估计位置。
[0058] 对于常规的信号DOA检测,需要满足一个条件,即信号源在远场。信号源在远场 时,才能得到信号到阵列天线的入射角度相同。与常规的信号DOA检测不同,本发明实施例 中采用DOA检测算法并不需要精确计算信号源的识别信号的入射角度值,而是估计出入射 角度值属于哪一个区域中即可。因此可以将实际是近场情况的识别信号当作是在远场情 况,代入DOA检测算法的计算公式进行计算,得到入射角度值的取值区间。
[0059] 而在本发明提供的实施例中,信号源处于近场,当信号源100发出的识别信号到 达阵列天线组时,对于两个全向天线402的入射角度是有所不同的。
[0060] 如图7所示,检测区域分割线401将水平面分为401a和401b,相对于阵列天线组, 信号源如果处于401a内时,其识别信号的入射角度肯定是属于(-31/2,0)内,信号源100 如果处于401b内时,其识别信号的入射角度肯定是属于(0, JI/2)内。
[0061] 设识别信号相对于阵列天线组的估计入射角度为0,两个全向天线402的间距为 d,识别信号传输时到达两个全向天线402的距离差为L。产生距离差的实质原因是从信号 源100到两全向天线402有时间差,令时间差为t。时间差反应到信号接收中,体现为接收 到信号的相位差。根据DOA检测算法可以得到如下关系式:
[0062] L =t? c = dsin ( 0 )
[0063] 阵列天线组两全向天线402接收信号相位差为:
[0064] <1^= = 2jtf〇dsin(9)/c= 2jtdsin (9) / 入
[0065] 其中,c为光速,为信号角频率,:为信号频率,A为信号波长。
[0066] 我们将接收信号表不为:
[0067] ./H'/" = 0,1.
[0068] 对该信号做空间傅里叶变换为:
[0070] 式中M为一个阵列天线组包括的全向天线数。显然M= 2,所以可得:
[0072] 进一步变换,可以得到
[0074] 利用巾1=2^1(^11(0)/^,搜索4(巾)|2峰值位置,可得到估计入射角角度0。 其取值范围为(_ n /2, + JT /2)。
[0075] 估计入射角角度0与识别信号分别相对于两个全向天线402的实际入射角0: 和02数值并不相等,但是取值范围必然属于同一区间,如果计算出0的值属于(-n/2,0) 内,则可以确定9 :和9 2的取值也属于(-Ji/2,0)内,而不用具体计算出0 1和0 ^的取 值。其中,为了提高对入射角角度估计的准确度,两个全向天线402的间距d设置为远小于 人体宽度的值,以确保在检测估计时,携带者不会位于两个全向天线402之间。
[0076] 步骤S303,根据计算结果估计所述识别信号的入射方向位于与每个所述阵列天线 组对应的所述检测区域分隔线分隔出的哪一个区域中;
[0077] 步骤S304,根据估计结果得到所述识别信号相对于每个所述阵列天线组的信号入 射方向;
[0078] 步骤S305,根据所述信号入射方向得到发出所述识别信号的所述信号源相对于所 述多个阵列天线组中的每一个阵列天线组的位置方向;
[0079] 检测区域分隔线分隔出的不同区域对应不同的入射角度值的取值区间,根据入射 角度值属于哪一个取值区间,就可以估计出入射方向位于哪一个区域中,进而得到信号源 的位置方向。
[0080] 步骤S306,根据发出所述识别信号的所述信号源相对于所述多个阵列天线组中的 每一个阵列天线组的位置方向,判断所述信号源相对于每一条所述检测区域分隔线是否都 位于包含有所述检测区域的一侧,如果是,则认为所述信号源位于检测区域内。
[0081] 步骤S307,如果判断在所述检测区域内同时存在多个所述信号源,则发送报警提 不信号;
[0082] 步骤S308,等待所述检测区域内仅存在一个所述信号源时,执行所述对位于所述 检测区域内的所述信号源发送的识别信号进行识别,得到该信号源的识别信息。
[0083] 在实际的检测过程中,可能出现多个携带有信号源的携带者都处于检测区域内, 或者一个携带者携带多个信号源进入检测区域的情况。为了保证检测时检测区域内信号源 的唯一性,提高检测的准确率,当出现所述检测区域内同时存在多个所述信号源的情况时, 检测装置会对应发出报警提示,直到检测区域内仅存在一个所述信号源时,才会开始后续 的识别识别信号内容的步骤。
[0084] 如图8所示,本发明实施例提供的又一种阵列天线组设置方式的示意图,共设置 有8个阵列天线组,每一个所述阵列天线组包括两个全向天线。其中,511、512组成一个互 补阵列天线大组,对应的检测区域400分隔线为510,将阵列天线投影所在的水平面分隔为 510a和510b ;521、522组成一个互补阵列天线大组,对应的检测区域400分隔线为520将阵 列天线投影所在的水平面分隔为520a和520b ;531、532组成一个互补阵列天线大组,对应 的检测区域400分隔线为530将阵列天线投影所在的水平面分隔为530a和530b ;541、542 组成一个互补阵列天线大组,对应的检测区域400分隔线为540将阵列天线投影所在的水 平面分隔为540a和540b。检测区域400是由510、520、530、540围成的中间区域,即510b、 520b、530a以及540a重叠区域。
[0085] 当有信号源100位于检测区域400内时,阵列天线组接收信号源100发出的识别 信号,检测装置首先通过AGC方式将每个所述阵列天线接收到的所述识别信号转换为幅度 为固定值的固定幅度识别信号。然后将转换后的固定幅度识别信号代入DOA检测算法的 计算公式进行计算。可以估计出,信号源100对于511、512,入射角度属于(0, n/2),对于 521、 522,入射角度属于(0,31/2),对于531、532,入射角度属于(_31/2,0),对于541、542, 入射角度属于(_ Jr /2, 0)。进而可以得到,相对于511、512,识别信号来自510b,相对于521、 522, 识别信号来自520b,相对于531、532,识别信号来自530a,相对于541、542,识别信号来 自540a。由于电磁波直线传播的特性,可以确定,信号源100同时位于510b、520b、530a以 及540a内,将信号源100的位置与检测区域400包括的范围进行比较,可以确认信号源100 就是位于检测区域400内。检测装置再对接收到的识别信号进行识别,获取该信号源100 的识别信息。
[0086] 如果根据DOA检测算法的计算结果,得到信号源100同时位于510b、520b、530a以 及540b内,将信号源100的位置与检测区域400包括的范围进行比较,就可以确认信号源 100就是位于非检测区域400内。此时对接收到的识别信号就不再作后续处理。
[0087] 本发明实施例提供的检测区域内信号源的检测方法和装置,通过多组阵列天线相 互配合,检测信号源发出的识别信号的方向,有效地判定信号源是否处于检测区域内,只对 检测区域内的信号源进行识别,减少了非检测区域内信号源对检测区域内的信号源造成的 干扰,提高了检测区域内信号源的识别成功率。
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