一种基于数据分析的天线控制系统及方法与流程

本发明涉及天线控制，具体是一种基于数据分析的天线控制系统及方法。

背景技术：

1、随着无线通信中的语音通话业务、视频通话业务、卫星定位、卫星广播等的兴起,移动终端产品的市场需求日益增长,作为终端设备中的元件时,天线对其通讯质量的作用十分重要,但传统天线在一些方面已经跟不上终端设备功能越来越多、外形越来越小的发展需要,终端设备可供天线占据的空间会越来越小,所以宽频带、多功能、小尺寸、高效率等特点是与现当代通信相匹配的天线的发展方向。

2、现有技术中为了保证相控阵天线能够接收到目标物体发射的电磁波，需要对相控阵天线中辐射单元的馈电相位进行调控，但在调控过程中无法做到精准调控，即无法对相控阵天线中的调控区域进行确定，从而影响相控阵天线接收其他目标物体发射的电磁波，以及现有技术中，无法快速对辐射单元馈电相位的调控结果进行确定，导致相控阵天线接收的信号存在中断，降低了相控阵天线的使用效果。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于数据分析的天线控制系统及方法，以解决现有技术中提出的的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于数据分析的天线控制方法，所述方法包括：

3、s10：对相控阵天线的实时三维空间方向图进行绘制，根据相控阵天线的天线面与目标物体对星时的目标方位角和目标俯仰角，判断是否需要对相控阵天线中辐射单元的馈电相位进行调控；

4、s20：在需要对相控阵天线中辐射单元的馈电相位进行调控时，在实时三维空间方向图中对目标位置点或目标边缘点进行寻找，基于寻找结果，对相控阵天线的调控偏离角进行预测；

5、s30：结合相控阵天线在各位置点对应的波束宽度，对相控阵天线中待调控的辐射单元所在区域进行确定；

6、s40：对待调控辐射单元的馈电相位调控值进行分析，并对待调控辐射单元的馈电相位进行调控。

7、进一步的，所述s10判断是否需要对相控阵天线中辐射单元的馈电相位进行调控的具体方法为：

8、对相控阵天线的天线面与目标物体对星时的目标方位角和目标俯仰角进行获取，目标方位角＝arctan{tan(s-g)/s in(u)}，目标俯仰角＝相控阵天线所属接收站所在地的地平面水平线与相控阵天线中心线所形成的角度，其中，g表示相控阵天线所在位置的经度，s表示目标物体所在位置的经度，u表示相控阵天线所在位置的纬度；

9、将获取的目标方位角、目标俯仰角和目标物体的位置坐标在绘制的实时三维空间方向图中进行表示，得到一条电磁波传输线，实时三维空间方向图以相控阵天线相位中心为坐标原点，若电磁波传输线位于实时三维空间方向图中的波瓣内，则无需对相控阵天线中辐射单元的馈电相位进行调控，若电磁波传输线部分位于实时三维空间方向图中的波瓣内或电磁波传输线在实时三维空间方向图中的波瓣外，则需要对相控阵天线中辐射单元的馈电相位进行调控；根据计算得到的目标方位角和目标俯仰角判断是否需要对相控阵天线中辐射单元的馈电相位进行调控，提高了确定精度。

10、进一步的，所述s20包括：

11、s201：在需要对相控阵天线中辐射单元的馈电相位进行调控时，根据电磁波传输线的长度值f，对波瓣中的目标位置点进行确定，目标位置点距离坐标原点的距离值≥电磁波传输线的长度值；

12、s202：若波瓣中存在目标位置点，对波瓣中存在的各目标位置点进行编号处理，编号处理结果为：i＝1,2,…,m；m表示编号总数，设坐标原点指向第i目标位置点的方向向量a1i＝(x1i,y1i,z1i)，令坐标原点指向目标物体所在位置点的方向向量a2＝(x2,y2,z2)，则根据对两方向向量a1i、a2之间的夹角进行计算，对minγi对应的编号进行确定，记确定的编号为t，t＝1,2,…,m，则相控阵天线的调控偏离角＝γt；

13、若波瓣中不存在目标位置点，则根据三维距离公式对坐标原点距离波瓣各边缘点之间的最大距离值进行计算，将最大距离值对应的边缘点作为目标边缘点，在实时三维空间方向图中，对目标边缘点的位置坐标进行标记，设坐标原点指向目标边缘点的方向向量a3＝(x3,y3,z3)；

14、根据对两方向向量a3、a2之间的夹角进行计算，则相控阵天线的调控偏离角＝r。通过对波瓣中的目标位置点和目标边缘点进行寻找，便于快速对相控阵天线辐射区域的辐射情况进行调控。

15、进一步的，所述s30对相控阵天线中待调控的辐射单元所在区域进行确定的具体方法为：

16、若波瓣中存在目标位置点，则根据三维距离公式对第t目标位置点距离坐标原点之间的距离值dt进行计算，根据wt＝(kdt)/(nbcosγt)对相控阵天线在第t目标位置点所对应的波束宽度进行计算；

17、此时相控阵天线中待调控的辐射单元所在区域为：相控阵天线中横向辐射单元编号在范围内构成的区域，γ1t表示与x轴正半轴重合的方向向量与方向向量a2之间的夹角；

18、若波瓣中不存在目标位置点，则根据三维距离公式对目标边缘点距离坐标原点之间的距离值d1进行计算，根据w1＝(kd1)/(nbcosr)对相控阵天线在目标边缘点所对应的波束宽度进行计算；

19、此时相控阵天线中待调控的辐射单元所在区域为：相控阵天线中横向辐射单元编号在范围内构成的区域，r1表示与x轴正半轴重合的方向向量与方向向量a3之间的夹角，表示向上取整符号，表示对(r1*n)/180°进行取整操作，0表示小数位数为0；

20、其中，k表示波束宽度因子，n表示相控阵中存在的辐射单元总数，b表示相邻两个辐射单元之间的间隔距离，h表示辐射单元的宽度。在对待调控辐射单元所在区域进行确定的过程中，考虑到相控阵天线的自身设置情况，以及目标对象的实时位置情况，保证确定的区域具有实时性和准确性，进一步提高了系统的使用效果。

21、进一步的，所述s40对待调控辐射单元的馈电相位调控值进行分析的具体方法为：

22、当波瓣中存在目标位置点时：

23、若dt*s≥f，则待调控单元的馈电相位调控值h1＝0，其中，f表示相控阵天线的天线效率；

24、若dt*s＜f，则待调控单元的馈电相位调控值h2＝(2*π*b*s inγt)/(λ*f)，此时在目标物体发射的电磁波以γ1t到达时，待调控辐射单元的馈电相位调控值为h2；

25、当波瓣中不存在目标位置点时：

26、根据h3＝(2*π*b*s inr)/(λ*f)对待调控单元的馈电相位调控值进行预测，此时，在目标物体发射的电磁波以r1到达时，待调控辐射单元的馈电相位调控值为h3。在对待调控辐射单元的相位移动情况进行分析的过程中，消除了到天线效率对分析结果产生的影响，提高了分析精度。

27、一种基于数据分析的天线控制系统，所述系统包括数据分析模块、调控偏离角预测模块、待调控区域确定模块和天线控制模块；

28、所述数据分析模块用于判断是否需要对相控阵天线中辐射单元的馈电相位进行调控；

29、所述调控偏离角预测模块用于对相控阵天线的调控偏离角进行预测；

30、所述待调控区域确定模块用于对相控阵天线中待调控的辐射单元所在区域进行确定；

31、所述天线控制模块用于对待调控辐射单元的馈电相位调控值进行分析，并对待调控辐射单元的馈电相位进行调控。

32、进一步的，所述数据分析模块包括目标方位角获取单元、目标俯仰角获取单元和分析判断单元；

33、所述目标方位角获取单元根据相控阵天线所在位置的经度、纬度，以及目标物体所在位置的经度，对相控阵天线的天线面与目标物体对星时的目标方位角进行计算，并对计算结果进行获取；

34、所述目标俯仰角获取单元根据相控阵天线所属接收站所在地的地平面水平线与相控阵天线中心线所形成的角度，对相控阵天线的天线面与目标物体对星时的目标俯仰角进行确定，并对确定结果进行获取；

35、所述分析判断单元根据获取的目标方位角、目标俯仰角和目标物体的位置坐标，得到一条电磁波传输线，根据电磁波传输线的位置情况，判断是否需要对相控阵天线中辐射单元的馈电相位进行调控。

36、进一步的，所述调控偏离角预测模块包括目标位置点寻找单元、目标边缘点寻找单元和调控偏离角预测单元；

37、所述目标位置点寻找单元在需要对相控阵天线中辐射单元的馈电相位进行调控时，根据电磁波传输线的长度值，对波瓣中的目标位置点进行寻找；

38、所述目标边缘点寻找单元在波瓣中不存在目标位置点时，根据坐标原点距离波瓣各边缘点之间的最大距离值，对波瓣中的目标边缘点进行寻找；

39、所述调控偏离角预测单元根据寻找的目标位置点或目标边缘点的位置坐标，对相控阵天线的调控偏离角进行预测。

40、进一步的，所述待调控区域确定模块包括波束宽度计算单元和待调控区域确定单元；

41、所述波束宽度计算单元根据目标位置点距离坐标原点之间的距离，或目标原点点距离坐标原点之间的距离，以及调控偏离角预测单元预测的调控偏离角，对相控阵天线在对应目标位置点或对应目标边缘点所对应的波束宽度进行计算；

42、所述待调控区域确定单元根据波束宽度计算单元传输的计算结果，以及相控阵天线中辐射单元的设置情况，对相控阵天线中待调控的辐射单元所在区域进行确定。

43、进一步的，所述天线控制模块第一调控分析单元、第二调控分析单元、第三调控分析单元和天线控制单元；

44、所述第一调控分析单元在波瓣中存在目标位置点且目标对象此时发射的电磁波能被相控阵天线接收时，对待调控单元的馈电相位调控值进行确定；

45、所述第二调控分析单元在波瓣中存在目标位置点且目标对象此时发射的电磁波不能被相控阵天线接收时，根据构建的预测模块对待调控单元的馈电相位调控值进行预测；

46、所述第三调控分析单元在波瓣中存在目标边缘点时，根据构建的预测公式对待调控单元的馈电相位调控值进行预测；

47、所述天线控制单元根据第一调控分析单元、第二调控分析单元和第三调控分析单元的调控分析结果，对相控阵天线待调控辐射单元的馈电相位调控值进行控制。

48、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

49、1、本发明通过电磁波传输线的长度，快速在波瓣中对目标位置点和目标边缘点进行寻找，基于寻找结果，对相控阵天线的调控偏离角进行预测，基于预测结果对相控阵天线中待调控的辐射单元的区域进行确定，并对待调控辐射单元的馈电相位调控值进行分析，此过程在提高预测效率的同时还提高了数据处理精度。

50、2、本发明在对待调控辐射单元所在区域进行确定的过程中，只对影响目标物体所在位置处的辐射区域的辐射情况进行控制，不会影响其他辐射区域的辐射情况，避免影响相控阵天线接收其他目标物体发射的电磁波，提高了对相控阵天线的控制效果。

51、3、本发明在对待调控辐射单元的馈电相位调控值进行分析的过程中，考虑到天线效率对调控值产生影响，保证相控阵天线在分析出的调控值下能够实现对目标物体发出的电磁波的精准接收，提高了相控阵天线对信号的接收能力，进而提高了系统的使用效果。