基于阵列天线的UWB定位方案研究

文章编号：１００１—５０６Ｘ（２０１０）０２—０２３９·０５

基于阵列天线的ＵＷＢ定位方案研究

熊海良１，汪俊１，田红心１，杨宏１’２，易克初１

（１．西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室，陕西西安７１００７１；

２．中国空间技术研究院总体部，北京１０００９４）

摘要：为实现简单而精确的定位，提出了一种基于阵列天线的超宽带（ｕｌｔｒａ－ｗｉｄｅｂａｎｄ，ＵＷＢ）定位方案。

在定位源末端设置４根阵元天线，用于检测未知节点发射的ＵＷＢ信号，各天线接收的信号经统一的处理单元，只需单个定位源就能完成未知节点的三维定位。通过ＵＷＢ多径信号检测算法进行到达时间差（ｔｉｍｅｄｉｆｆｅｒ—ｅｎｃｅｏｆａｒｒｉｖａｌ，ＴＤ（）Ａ）估计，无需收发两端时钟同步，且避免了使用复杂的波束赋形技术。同时，提出了一种ＵｗＢ多径信号检测算法，在分析误差模型对定位精度影响的基础上，以ＩＥＥＥ８０２．１５．４ａ信道模型的ｃＭｌ～ｃＭ８为依据，对方案进行了误差性能仿真实验。结果表明，所提方案可实现精确定位，误差迭厘米级。

关键词：阵列天线；超宽带；到达时间差估计｝定位

中图分类号：ＴＮ９１４文献标志码：Ａ

Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆ

ＵＷＢｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｂａｓｅｄｏｎａｎｔｅｎｎａａｒｒａｙＸ１０ＮＧＨａｉ—ｌｉａｎ９１，ＷＡＮＧＪｕｎｌ，ＴＩＡＮＨｏｎｇ－ｘｉｎｌ，ＹＡＮＧＨｏｎ９１～，ＹＩＫｅ－ｃｈｕｌ（ｊ．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂ．ｏｆＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＳｅｒｖｉｃｅｓＮｅｔｗｏｒｋｓ，ＸｉｄｉａｎＵｎｉｖ．，Ｘｉ’ａｎ７１００７１，Ｃｈｉｎａ；

２．ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｐａｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｏｖｅｌｃｌａｓｓｏｆｕｌｔｒａ—ｗｉｄｅｂａｎｄ（ＵＷＢ）ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｃｈｅｍｅｂａｓｅｄｏｎａｎｔｅｎｎａａｒｒａｙｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＦｏｕｒａｎｔｅｎｎａａｒｒａｙｓｓｅｔｔｌｅｄａｔｔｈｅｔｉｐｏｆｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｔｏｒｅｃｅｉｖｅｔｈｅＵＷＢｓｉｇｎａｌｆｒｏｍａｎｕｎｋｎｏｗｎｎｏｄｅ．Ｏｎｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｉｓｅｎｏｕｇｈｆｏｒ３－Ｄｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｆｒｏｍｔｉｍｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆａｒｒｉｖａｌ（ＴＤＯＡ）ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｔｈｒｏｕｇｈＵＷＢｍｕｈｉｐａｔｈｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．ＤｕｅｔｏｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆａｖｏｉｄｉｎｇｔｈｅｔｉｍｅｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｆｏｒＴＯＡａｎｄｔｈｅｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒａｎｇｌｅｏｆａｒｒｉｖａｌ（ＡＯＡ），ｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｃｏｍ‘ｐｌｅｘｉｔｙｉｓｒｅｄｕｃｅｄｉｎｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ，ａＵＷＢｍｕｈｉｐａｔｈｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒＴＤＯＡｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．ＴｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｕｎｄｅｒｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｍｕｌｔｉｐａｔｈａｎｄＮＬＯＳｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｓｃｈｅｍｅｉｓｔｅｓｔｅｄｕｎｄｅｒＩＥＥＥ８０２．１５．４ａｃｈａｎｎｅｌｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｓｃｈｅｍｅ，ａｎｄｔｈｅｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ－ｌｅｖｅｌｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎｉｓｏｂｔａｉｎｅｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｎｔｅｎｎａａｒｒａｙ；ｕｌｔｒａｗｉｄｅｂａｎｄ；ｔｉｍｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆａｒｒｉｖａｌｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ；ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ

０引言

精确定位技术是当代信息科学领域的前沿课题，高精度定位技术的研究，将开发出许多前所未有的重要应用，给人类社会信息化的进展提供新的强大动力。以全球定位导航系统（ｇｌｏｂａｌｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ＧＰＳ）为代表的卫星导航定位系统取得了巨大成功。得到了十分广泛的应用。其定位精度在原理上可以达到厘米级，但获得该指标参数受到多方面因素的制约，如通常要求位于开阔的室外环境、需要建立地面差分站、对多径效应影响较为敏感和定位硬件设施较为昂贵。因此，利用ＧＰＳ定位在应用中存在较大的局限性，不能满足许多重要应用场合的需求¨］。超宽带无线电技术心：通常采用功率谱密度极低、脉冲宽度极窄的基带脉冲来携带信息，脉冲宽度可以达到纳秒或亚纳秒级，故具有极高的时间分辨率和良好的抗多径性能，而且不通过载波调制，无须传统的射频电路，设计简单，在高精度定位系统中备受青睬［３－４］。超宽带（ｕｌｔｒａ－ｗｉｄｅｂａｎｄ，ＵＷＢ）信号占用极大带宽，可获得良好的时间分辨率，具有其他无线系统

收稿日期：２００８—１２—１２；修回日期：２００９一０６一０８。

基金项目：国家自然科学基金（６０５７２１４８，６０７０２０６０）；国家科技重大专项基金（２００９ＺＸ０３００３—００１）；高等学校学科创新引智计划基金（１３０８０３８）资助课题

作者简介：熊海良（１９８１一），男，博士研究生，主要研究方向为数字通信与超宽带无线通信。Ｅ—ｍａｉｌ：ｈｌｘｉｏｎｇ：＠ｍａｉｌ．ｘｉｄｉａｎ．ｅｄｕ．１３１１

万方数据２４０系统Ｔ程与电子技术第３２卷

无法企及的距离分辨精度。因此，ＩＥＥＥ８０２．１５．４ａ标准已将ＵＷＢ作为定位应用的首选技术∞］。

ＵＷＢ定位方法一般包括５种：基于到达角度（ａｎｇｌｅｏｆａｒｒｉｖａｌ，ＡＯＡ）估计卟］、基于接收信号强度（ｒｅｃｅｉｖｅｄｓｉｇｎａｌｓｔｒｅｎｇｔｈ，ＲＳＳ）估计、基于电磁场相位差测量（ｎｅａｒ—ｆｉｅｌｄＥＭｒａｎｇｉｎｇ，ＮＦＥＲ）估计、基于到达时间（ｔｉｍｅｏｆａｒｒｉｖａｌ，ＴＯＡ）估计口ｊ和基于到达时间差（ｔｉｍｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆａｒｒｉｖａｌ，ＴＤ（）Ａ）估计哺］。常规ＡＯＡ估计方法利用角度信息来完成定位，无须收发端时钟同步，但角度信息的获得需要通过天线波束赋形来实现，算法复杂度高；ＲＳＳ方法通过检测接收信号能量来确定距离，该方法对路径损耗模型的依赖性强。对具体信道环境极为敏感；ＮＦＥＲ方式受能量衰落的影响也较小，但缺乏一种简单有效的测量空间磁场相位的方法，在实现上还存在很大的难度；ＴＯＡ估计是通过确定信号的传输时间来确定收发两端距离，能较好地利用ＵＷＢ良好的时间分辨率来获得较高的定位精度，但需要定位双方时钟同步，要求每一个未知节点上均配置精确时钟，无疑增加了设备复杂度。

为克服已有技术的不足，在保证定位精度的同时有效降低设备成本，提出一种基于阵列天线ＵＷＢ定位方案，利用ＴＤＯＡ估计进行定位，避免了使用复杂的波束赋形技术，且系统中不需要收发两端同步，仅需要从未知节点到阵元天线的单向链路即可完成定位功能。利用阵元天线接收的ＵＷＢ多径分量检测来得到ＴＤ（）Ａ估计，充分体现了ＵＷＢ信号较高的时间分辨率。只需单个定位源就可完成未知节点的三维定位。文中论证了定位方案的几何关系。得出了未知节点位置坐标的表达式，同时给出了基于最强路径（ｓｔｒｏｎｇｅｓｔｐａｔｈ，ＳＰ）的ＵＷＢ多径信号检测算法，并讨论了多径误差、非视距误差、时间抖动误差对定位性能的影响，以ＩＥＥＥ８０２．１５．４ａ信道模型的ＣＭｌ～ＣＭ８为依据对该方案进行了定位误差性能仿真。实验结果验证了本文方案的可行性，定位误差能达到厘米级。

１基于阵列天线的ＵｗＢ定位方案

前文已提到，Ａ（）Ａ估计需通过天线波束赋形来实现。算法复杂度高，ＲＳＳ估计对具体信道环境极为敏感，ＮＦＥＲ估计在实现上还存在很大的难度，ＴＯＡ估计要求收发两端配置高精度的时钟，对定位系统而言设备成本太高。本文给出的基于阵列天线的ＵＷＢ定位方案，利用ＴＤＯＡ估计来计算定位节点的具体坐标。在无需收发两端时钟同步的同时．既利用了ＵＷＢ信号良好的时间分辨率，又避免了波束赋形等复杂技术，只需单个定位源就可完成对未知节点的三维定位。图１为本文的定位方案示意图。ＵＮ为未知节点，可以分布在定位区域内的任意位置，Ｒｎ、ＲＴｌ、ＲＴ２、ＲＴ３分别为定位设备的４根接收阵元天线，用于接收未知节点ＵＮ发送的ＵＷＢ信号。ＲＴＯ固定于笛卡尔坐标系的坐标原点处。其他３根接收天线到ＲＴＯ的距离相等，４根阵元天线共同组成一个相互垂直的三角架。

图ＩＵＷＢ定位方案

下面来求解未知节点的位置，由前面的论述很容易得到４根阵元天线所处的坐标，分别为ＲＴ０（０，０，０）。ＲＴｌ（Ｌ，０，Ｏ），ＲＴ２（０，Ｌ，ｏ），ＲＲ（０，０，Ｌ），其中Ｌ已知，未知节点的坐标为ＵＮ（ｚ。，ＹｕＮ，ｚ。）。因此，可以建立如下４个伪距方程

ｃｔｏ＝ｐｏ一／（ｘｕ，）２＋（ｙｗ）２＋（名ｗ）２＋ｃｔ△（１）ＣｔＩ＝ｐｌ＝￣／（工ｕ～一Ｌ）２＋（Ｙｕｖ）２＋（ｚｕＮ）２＋Ｃｔ△（２）

ｃｔ

２一Ｐ

２一￣／（ｚｕｖ）２＋（ｙｔ，ｖ—Ｌ）２＋（名Ⅲ）２＋Ｃｔ△（３）Ｃｔ３一ｐ３一／（ＸＵＮ）２＋（ｙｕＮ）２＋（ＺＵＮ—Ｌ）２＋Ｃｔ△（４）式中，ｃ为光速；ｔ，为未知节点ＵＮ到第ｉ个阵元天线的传输时间；ｎ为未知节点ＵＮ到第ｉ个阵元天线的伪距；气为用户时钟与系统时钟之间的偏移。求解上述方程便可以得到用户的位置坐标。显然，只需测鼍４组Ｔ（）Ａ值。进而获得３组ＴＤＯＡ值，即可完成对未知节点ＵＮ的三维定位。对本方案作如下几点说明：

（１）在定位时只利用未知节点ＵＮ至接收阵元天线的上行链路，仅需要单个定位源就可以完成未知节点的三维定位，各阵元天线仅起接收功能，不存在天线之间的相互干扰，各阵元天线ＲＴＯ、ＲＴＩ、ＲＴ２、ＲＴ３通过等长光纤与处理器连接，整个定位系统只需要一个处理器，能大大降低设备成本；

（２）未知节点ＵＮ发射ＵＷＢ信号，由ＲＴＯ、ＲＴｌ、ＲＴ２、ＲＴ３接收，从上文的分析和计算可以看出，当用户时钟与处理单元之间的时钟偏移为ｔ。时，也就是说收发时钟不同步时利用ＴＤＯＡ估计求解，能消除收发两端时钟不同步的影响，因此收发两端无需严格的时钟同步；

（３）通过上文的优化算法。未知节点坐标计算简单，算法复杂度较传统定位测距算法显著下降，更利于硬件实现；

（４）ＲＴ可以完成对多个未知节点ＵＮ的定位，不同ＵＮ利用ＴＨ码，采取ＴＤＭＡ的方式来区分，可采用多次测量求统计平均的方法来改善系统性能，ＴＯＡ／ＴＤＯＡ估计值可以通过第３节中描述的多径信号检测算法来获得。２ＵＷＢ信号模型

下面介绍ＵＷＢ信号模型，本方案基带信号用直接序

万方数据第２期熊海良等：基于阵列天线的Ｉ，ｒＷＢ定传方案研究

列扩频与跳时（ＤＳ－ＴＨ）相结合的扩频信号，利用高斯波形进行码片成形。故第ｊ个用户的发射信号可表示为

与（ｆ）一∑∑Ｉ（ｍ）·ｆ（ｉ）·ｇ（ｆ～ｍＴ，）（５）式中，Ｊ（ｍ）为第ｍ个信息码元的能量；｛ｆ（ｉ），ｉ＝０，１，…，Ｎ一１｝为一个伪随机序列，比如Ｗａｌｓｈ序列；ｇ（ｆ）表示发射高斯脉冲波形。

多径信道可用抽头延迟线模型表示，设总的用户数目为Ｎ，则接收端接收信号表示为

ｒ（ｆ）＝∑∑ｑ．，Ｓ，（ｆ—ｒｊ．１）＋行（￡）（６）式中喝。ｒＪ．，分别表示多级幅度和多径延迟；心（ｆ）表示均值为零、功率谱密度为Ｎ。／２和方差为，的ＡＷＧＮ。第走（走＝０，１，２，…，ＫＮ一１）个采样点位置开始对一个码元周期长度的数据以采样周期Ｌ为间隔做相关运算得到Ｒ（ｋ；￡）＝ＩｓＲ（￡）·ＰＮ（ｔ）ｄｔ＝

ｒ（ＨＫＮ－１）ｔ

ｇ（ｔ一（ｍＫＮ—ｉＫ＋ｐ（ｉ））·ｑ·ｔ，）·

（善０州）．ｃ“＋的）出（９）在意一０，１，２，…，ＫＮ一１范围内搜索Ｒ（ｋ，ｆ）的最大值即可找到ＳＰ所在的采样点位置Ｎ。，用它与采样间隔Ｒｏ相乘便可得到ＴＯＡ估计值。即

ｒＴ（）Ａ＝Ｎ。·ＴＡＤ＝ｌａｒｇｍａｘＲ（女；ｆ）ｆ·ｎＤ（１０）

３多径信号ＴＯＡ检测算法

４误差分析

ＴＩＮ）Ａ估计通过获取收发两端信号传播时延差来确定未知节点的位置坐标，通常一个ＴＤＯＡ值由两步ＴＯＡ估计获得。在ＵＷＢ定位中可以通过检测多径分量的到达时刻来获得ＴＯＡ估计，因此本节主要讨论基于最强路径的ＵＷＢ多径信号检测算法。在ＴＯＡ估计中，利用直射路径检测（ｄｉｒｅｃｔｐａｔｈ。ＤＰ）和ＳＰ是两种最常见的思考，通常ＤＰ检测适用于ＬＯＳ环境，因为此时ＤＰ是直达路径，其传播时延对应收发两端的距离；而ＳＰ检测则适用于ＮＬＯＳ环境，此时ＤＰ受到障碍物阻挡而难于检测，在穿透障碍物时会引入附加时延，而ＳＰ经过障碍物发射，是能量最强路径，无需设置阈值搜索，相比于ＤＰ更易于检测。而且对于ＬｏＳ环境，ＤＰ等同于ＳＰ，因此检测ＳＰ来获得ＴＯＡ估计方法适用于ＬｏＳ／ＮＬＯＳ环境。下面着重讲述基于ＳＰ的相干ＴｏＡ估计算法。

为简化推导，这里仅考虑单个ＵＮ发射ＵＷＢ信号，接收端Ａ／Ｄ变换采样率为４～８倍码片速率，各阵元天线接收的采样点序列可表示为

妇（ｊ）一∑∑ｋ（研）·ｆ（ｉ）·

…】ｔ—ｏ

ｇ（ｊ一（ｍＫＮ—ｉＫ＋户（ｉ））·ｑ）＋竹（ｊ）（７）式中，｛户（ｉ），ｉ一０，１，…，Ｎ一１）为取值范围为（一Ｌ，Ｔ＾）的一随机整数，Ｌ《Ｋ；｛ｇ。（拧），疗＝一Ｌ，一Ｌ＋１，…，一１，０，１，…，Ｌ｝为一高斯函数的２Ｌ＋１个抽样值，整数Ｌ值大小的选择，以能够较充分表示高斯成形波为原则；ＫＮ为扩频倍数；ｑ为每个码片的采样点数；行（ｊ）表示均值为零，功率谱密度为Ｎ。／２，方差为矿的ＡＷＧＮ。

采用与发送端完全相同的跳时扩频码（每个码片表示为一个士１的艿脉冲）进行滑动相关同步计算，即得到同步点处的采样点位置。本地跳时扩频码占脉冲序列为

ＰＮ（￡）＝ＰＣｏ（ｉ）（８）为简化推导对信号能量作归一化处理，并忽略噪声影响，从

ＴＤＯＡ值由两步ＴＯＡ的差值构成，因此ＴＤＯＡ的误差性能与ＴＯＡ的估计精度密切相关。而基于ＴＯＡ估计的ＵＷＢ误差主要取决于以下三方面：多径效应、ＮＬＯＳ环境、时间抖动。通常，ＴＯＡ估计可简单表示为

Ｉ＇Ｔ‘）Ａ＝÷０ＰＲＴ—ＰｕＮ｜｜＋ＰＭＰ＋ＰⅢ）ｓ＋ＰＴｏｆｆ（１１）式中，ｃ表示光速；ＰＲｒ，Ｐ。分别表示接收阵元天线ＲＴ和未知节点ＵＮ的位置；０Ｐ。一Ｐ州ｌ｜表示二者的真实距离；ｅ。，ｅ。，Ｐ。分别表示相互的多径误差、ＮＬＯＳ误差和时间抖动误差。

４．１多径误差

多径传播是ＵＷＢ无线通信中典型的信道环境，由于信道噪声的存在，会造成信号区域中ＤＰ和ＳＰ被误检或延迟检测，这都会导致多径误差＂ｊ。根据对实测数据的统计分析，可将归一化多径误差‰，建模成高斯分布，即“ｚ｜ＵＭｐ，Ｏ＇Ｍｐ）。志唧（一等）

（１２）式中，口”，Ｏ＇Ｍｐ代表ｙ。，的均值和标准差。此外还可对Ｐ”一引入对数距离因子ｌｏｇ（１＋ｄ），则ｅ。，可表示为

２

１０９（１＋ｄ）·‘。，（ｚＵＭｐ，ｏ＇Ｍｐ）（１３）４．２非视距误差

ＮＬＯＳ环境中，除了同样存在多径误差之外，由于障碍物的阻挡使得ＤＰ衰减很大，脉冲在介质中传播还会引入附加时延，这称之为定位误差中的ＮＩ。ＯＳ误差。文献［７］中通过实测数据分析认为指数分布适合ＮＬＯＳ误差模型，即ｆ、。（ｚＩ“ｎｃｓ）５东纛ｅｘｐ（一互惫）（１４）式中，ＵＮＬ（。表示指数分布的均值。

在ＮＬＯＳ环境下，考虑到附加时延等因素，对ＤＰ的检测会存在延迟，故ＴＯＡ估计会大于真实值，因此ｅ。常表现为正偏差。

万方数据系统Ｔ程与电子技术第３２卷

４．３时间抖动误差

在ＵＷＢ定位系统中，时间抖动也会影响定位精度。脉冲产生器的时间漂移、接收机晶体振荡器的相位漂移都会带来定位误差。因此在实际定位系统的研制中，通常选择高精度的恒温晶振，再附加锁相技术来减少误差。统计表明，时间抖动误差呈正态分布，通常用ｅ。表示。由于时间抖动可以可使当前所得时钟超前或滞后实际值，因此误差可正可负。

从前文的分析可以看出。如果采用本文中所论述的定位方案进行测距，可以消除时间抖动误差，此时的定位误差可表示为

＾。（ｚ）＝∥‰（工ＩＵＭＰ，口ＭＰ）＋

（１一口）＾…（ｚＵＮＩ』坞）（１５）式中，ａ为权值因子。

５仿真实验与性能分析

在第４节的误差分析中，已提到ＴｏＡ／ＴＤＯＡ估计误差主要来源于多径误差和ＮＬＯＳ误差，因此实验分别在ＬＯＳ和ＮＬＯＳ环境下进行，ＬＯＳ时仅需考虑多径误差，而ＮＬＯＳ下则应兼顾多径误差和ＮＩ，０Ｓ误差。ＩＥＥＥ８０２．１５．４ａ标准中给出了４种不同场景：Ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ、Ｏｆｆｉｃｅ、Ｏｕｔｄｏｏｒ、Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ，每种场景都对应ＬＯＳ和ＮＩ。ＯＳ信道，因此共有８种ＵＷＢ信道ＣＭｌ～ＣＭ８。仿真中通过不同信噪比的信道仿真来分析在不同信道特性下的定位误差，进而验证方案的可行性。设未知节点的真实位置坐标为（稚，ＹＲ，孙），测量得到的未知节点的位置坐标为（工，ｙＴ，ｚ，），则位置偏差可表示为

Ａｄ一√（ｚＲ—ｚ丁）２＋（鲰一ｙｔ）２＋（ｚＲ—ｚ丁）２（１６）采用均方误差（ＭＳＥ）来评价定位性能

厂■—可———一

ＭＳＥ＝以丽一√寺∑（△ｄ）２（１７）

对ＣＭｌ～ＣＭ８信道各进行１０００次信道实现的定位仿真，仿真中发射波形采用高斯单脉冲，脉冲宽度为１．５ｍｓ，成形因子为０．６，采样时钟为１０ＧＨｚ。则采样时钟分辨率为半个采样时钟周期０．０５ｎｓ，对于多径数目大于１００的情况，只取前１００条路径。

图２给出了ＣＭｌ～ＣＭ８信道在不同信噪比条件下的定位误差性能，不同信噪比值处仿真次数为１０００次。

从图２中可以看出，要得到相同的定位精度，ＬＯＳ信道所需的信噪比值要低于ＮＬＯＳ信道。这说明ＬＯＳ环境下的ＳＰ要明显强于其他多径分量，这正反映了ＩＥＥＥ８０２．１５．４ａ信道ＵＷＢ多径分量幅度的分布特性：ＬＯＳ信道存在明显的主径ＳＰ（也等同ＤＰ）；ＮＬＯＳ仍存在ＳＰ，但不再是明显主径，因为还存在其他幅度与之相近的次强路径，当受到噪声干扰时，这些多径分量对ＳＰ的影响较大。同时也可以看出，在Ｏｕｔｄｏｏｒ场景下的ＣＭ５和ＣＭ６情况恰好相反，ＣＭ５中获得较小的定位误差时的信噪比要高于ＣＭ６，这是因为对于Ｏｕｔｄｏｏｒ场景，户外环境散射体分布范围较大，ＬＯＳ信道中存在反射次数较少的非视距多径分量，这使得其幅度与ＤＰ相近，因此ＤＰ无法体现为明显主径。同时还可以看出，在各个不同信道条件下，定位误差均随着比特信噪比的提高而减少；当比特信噪比很低时，定位误差较大，定位结果参考意义不大；当比特信噪比提高到一定程度以后，定位误差可逐步提升到厘米级精度，此时再提高比特信噪比，定位误差很难进一步减少，会出现误差平台，其值取决于测距脉冲的带宽和系统采样时钟速率。在实际定位系统的研制时可得到如下几点启发：发射的ＵｗＢ信号功率并非越大定位精度越高，只需满足接收端信号具备足够高的信噪比即可；系统采样时钟对定位精度至关重要，然而采样过高会给ＡＤ芯片的设计带来困难，此时通常的做法是用多个较低速率的ＡＤ芯片并行分时采样。

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比特信噪比／ｄＢ

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比特信噪比／ｄＢ

—’一：ＣＭ７：—＿芒卜：ＣＭ８

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图２ＣＭｌ～ＣＭ８信遭定位误差分析

为进一步验证本文所提方案的优越性，下面的实验将对文献［９一ｌｏｌ中所给出的算法与本文所提方案进行对比分析。考虑到实验的公平性与客观性，对文献［９一１０３中所列举的方案及算法都统一在ＣＭｌ、ＣＭ２信道下进行仿真实验，将文献［９］中的时间估计误差与光速相乘，得到距离估计误差，其他仿真参数也完全一致。从图３的仿真结果可以看出，文献［９］中给出的基于参考存储的时间估计算法（ｓｔｏｒｅｄｒｅｆｅｒｅｎｃｅｂａｓｅｄｔｉｍｅｏｆａｒｒｉｖａｌｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ，ＳＲ－ＴＯＡ）性能最差，即使信噪比再高定位误差也只能达到２１ｃｍ；而基于能量检测的时间估计算法（ｅｎｅｒｇｙｄｅｔｅｃｔｉｏｎｂａｓｅｄｔｉｍｅｏｆａｒｒｉｖａｌｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ，ＥＤ－ＴＯＡ）较ＳＲ－ＴＯＡ算法性能有所改善，在高信噪比条件下（Ｅ／Ｎ。＞２２ｄＢ），测量误差可达１５ｃｍ，但此性能的提高是以计算复杂度的提高为代价的。且要求收发两端有严格的时钟同步，这给基带处理带来难以克服的困难。文献［１０］中给出的Ｂｅａｍｌｏｃ算法尽管对信

万方数据第２期熊海良等：基于阵列天线的ＵｗＢ定位方案研究·２４３·

●■■●■■●■■●■●●■■■●■●■■■■■●■■■●■■●■●■■●●●●■■■■■■■■■■●●■●●■■●■■■●●●●■■●■■●■■●■●●■■－Ｉ■●■■●■■●■■■■●■■■■■●●●●■■●■■●■■■●●●■＿■■●●■●●■■●■一道特性依赖不明显，但当信噪比提升到一定条件后，即使其

他条件再理想，最小测距误差也只能达１２ｅｌＴＩ，且该算法的

实现需要复杂的波束赋形技术来提供支持，这无疑增加了

定位设备的成本。而本文所提方案，可以自动消除发射端

时间抖动误差，接收端共用同一处理单元，无需收发两

端严格时钟同步。在～定信噪比条件下，定位误差可控制在

５ｔｉｌｌ以内。因此，无论是从定位精度的角度看，还是从计算

复杂度、设备成本的角度考虑，本文所提方案都有较优的性

能和更好的应用价值。

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比特信噪比／ｄＢ

～：ＣＭｉ：—－：ＣＭ２

（ａ）ＳＲ－ＴＯＡ算法

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～：ＣＭｌ：—＋＿：ＣＭ２

（ｃ）Ｂｅａｍｌｏｃ算法

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——一：ＣＭｌ：——ｐ：ＣＭ２

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０１０２０３０

比特信噪比／ｄＢ

一：ＣＭｌ：＋：ＣＭ２

（ｄ）本文所提方案图３几种不同定位方案性能对比

６结束语

本文提出一种基于阵列天线的ＵＷＢ定位方案，在接收端设置４根阵元天线，用于检测未知节点发射的ＵＷＢ信号。各天线接收的信号经统一的处理单元，利用ＴＤｏＡ估计来获得未知节点坐标信息，不要求收发节点时钟同步，避免使用波束赋形等复杂技术，只需单个定位源就能实觋对未知节点ＵＮ的精确定位。同时，给出了基于ＳＰ的ＵＷＢ多径检测算法，并分析了多径误差和非视距误差对定位性能的影响，以ＩＥＥＥ８０２．１５．４ａ信道模型的ＣＭｌ～ＣＭ８为依据对该方案进行了性能仿真实验，结果表明本文所提方案可实现短距离进行精确定位，定位误差可控制在厘米级。本文只对小区域定位方案作了描述，然而在实际应用中，通信和定位是一个有机整体，二者密不可分，因此

将测距定位与通信功能相融合，完善一个能在复杂无线传输环境下进行小区域多目标定位和通信组网的一体化方案，并研翩一种基于ＵＷＢ的高精度定位与通信一体化集成芯片将成为下阶段笔者的主要研究工作。

参考文献：

［１］ＤａｖｉｄＢＥ，ＰａｕｌＡ，ＥｕｌｅｒＨＪ．ＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓｏｆｗｉｎｄｏｗｃｏｒｒｅｌａｔｏｒｍｏｄｅｌＧＰＳｍｕｌｔｉｐａｔｈｐｈａｓｅｅｒｒｏｒｓ［Ｊ］．

ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ｏｎＡｅｒｏｓｐａｃｅａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ

Ｓｙｓｔｅｍｓ·２００６·４２（２）：７０５～７１７．

［２］ＭｏｅＺＷ，ＤａｖｉｄｅＤ．ＷｅｒｎｅｒＷ．ＨｉｓｔｏｒｙａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＵＷＢ［Ｊ］．Ｐｒｏｆ．ｏｆｔｈｅＩＥＥＥ，２００９。９７（２）：１９８—２０４．

［３３ＧｅｚｉｃｉＳ。ＰｏｏｒＨＶ．Ｐｏｓｉｔｉｏｎｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｖｉａｕｌｔｒａ—ｗｉｄｅ－ｂａｎｄｓｉｇ—ｎａｌｓ［－Ｊ］．Ｐｒｏｃ．ｏｆｔｈｅＩＥＥＥ．２００９，９７（２）：３８６～４０３．

［４］ＣａｒｄｉｎａｌｉＲ，ＮａｒｄｉｓＬＤ，ＢｅｎｅｄｔｔｏＭ．ＵＷＢｒａｎｇｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙｉｎｈｉｇｈ—ａｎｄｌｏｗ—ｄａｔａ—ｒａｔｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｍ．ｏｎＭｉｃｒｏ—ｗａｖｅＴｈｅｏｒｙａｎｄＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，２００６，５４（４）：１８６５—１８７５．

［５３ＭｏｌｉｓｃｈＡＦ。ＢａｌａｋｒｉｓｈｎａｎＫ。ＣｈｏｎｇＣＣ．ＩＥＥＥ８０２．１５．４ａｃｈａｎｎｅｌｍｏｄｅｌ—ｆｉｎａｌｒｅｐｏｒｔ［ＥＢ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：∥㈣ｉｅｅｅ８０２．ｏｒｇ／１５／＇ｐｕｂ／ＴＧ４ａ．ｈｔｍｌ．

［６］Ｓｕｂｒａｍａｎｉａｎ九ＵＷＢｌｉｎｅａｒｑｕａｄｒａｔｉｃｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｎｖａｎａｎｔｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇａｎｄａｎｇｌｅｏｆａｒＨｖａｌｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ［Ｃ］∥Ｖｅｈｉｃｕ—ｌａｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．Ｄｕｂｌｉｎ，Ｉｒｅｌａｎｄ．２００７；６１４—６１８．

［７３ＡｌａｖｉＢ，ＰａｈｌａｖａｎＫ．ＭｏｄｅｌｉｎｇｏｆｔｈｅＴＯＡ—ｂａｓｅｄｄｉｓｔａｎｃｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｕｓｉｎｇＵＷＢｉｎｄｏｏｒｒａｄｉｏｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＬｅｔｔｅｒｓ。２００６，１０（４）：２７５—２７７．

［８３Ｊｕｎｘ。ＭａｏｄｅＭ，ＣｈｏｉＬＬ．ＰｏｓｉｔｉｏｎｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｕｓｉｎｇＵＷＢＴＤＯＡｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ［Ｃ］∥ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｆｅｎｃｅＵｌｔｒａ—Ｗｉｄｅｂａｎｄ，２００６：６０５—６１０．

［９］ＧｕｖｅｅＩ。ＳａｈｉｎｏｇｌｕＺ。ＯｒｌｉｋＰＶ．ＴＯＡｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｆｏｒＩＲ—ＵＷＢｓｙｓｔｅｍｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒｔｙｐｅｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ｏｎＭｉｃｒｏｗａｖｅＴｈｅｏｒｙａｎｄＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，２００６，５４（４）：１８７６—１８８６．

Ｄｏ］ＳｅｎｇｅｒＣ．ＫａｉｓｅｒＴ．Ｂｅａｍｌｏｅ－ＡｎａｐｐｒｏａｃｈｆｏｒＮＬＯＳｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｉｎ

ＵＷＢｉｎｄｏｏｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ［Ｊ］．ＵｌｔｒａＷｉｄｅｂａｎｄ

Ｓｙｓｔｅｍｓ。Ｔｅｃｈｎｏｌ—ｏｇｌｅｓ

ａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２００６，２０（４）：１７６—１８０．

万方数据

基于阵列天线的UWB定位方案研究

作者：熊海良， 汪俊， 田红心， 杨宏， 易克初， XIONG Hai-liang， WANG Jun， TIAN Hong-xin， YANG Hong， YI Ke-chu

作者单位：熊海良,汪俊,田红心,易克初,XIONG Hai-liang,WANG Jun,TIAN Hong-xin,YI Ke-chu(西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室,陕西,西安,710071)， 杨宏,YANG

Hong(西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室,陕西,西安,710071;中

国空间技术研究院总体部,北京,100094)

刊名：

系统工程与电子技术

英文刊名：SYSTEMS ENGINEERING AND ELECTRONICS

年，卷(期)：2010，32(2)

被引用次数：0次

1.David B E.Paul A.Euler H J Improvement of the capabilities of a window correlator to model GPS multipath phase errors 2006(2)

2.Moe Z W.Davide D.Werner W History and applications of UWB 2009(2)

3.Gezici S.Poor H V Position estimation via ultra-wide-band signals 2009(2)

4.Cardinali R.Nardis L D.Benedtto M UWB ranging accuracy in high-and low-data-rate applications

2006(4)

5.MolischA F.Balakrishnan K.Chong C C IEEE 802.15.4a channel model-final report

6.Subramanian A UWB linear quadratic frequency domain frequency invariant beamforming and angle of arrival estimation 2007

7.Alavi B.Pahlavan K Modeling of the TOA-based distance measurement error using UWB indoor radio measurements 2006(4)

8.Jun X.Maode M.Choi L L Position estimation using UWB TDOA measurements 2006

9.Guvec I.Sahinoglu Z.Orlik P V TOA estimation for IR-UWB systems with different transceiver types 2006(4)

10.Senger C.Kaiser T Beamloc-An approach for NLOS localization in UWB indoor environments 2006(4)

1.学位论文殷康超宽带微带天线及共形波导缝隙阵列天线研究2009

为了满足无线通信，雷达目标探测等民用和军用的需求，本文针对应用于超宽带(UWB)通信系统的小型化微带天线和应用于毫米波探测系统的柱面共形波导缝隙天线阵列的分析设计及工程实现问题进行了深入的研究。主要研究进展包括以下两个方面：

1.提出了一种平面型准偶极子UWB天线结构，并以此为基础，进一步提出了两种具有阻带特性的超宽带(UWB)天线结构，完成了这三种新型UWB天线的仿真设计和实验研究。首先参考渐变偶极子立体型宽带天线结构形式，提出了半圆准偶极子平面型UWB天线结构，结合该天线在不同频点的表面电流分布，分析了该天线能够实现超宽带工作的原理，进行了天线性能的仿真分析和结构参数优化设计，制作了实验样品，实测得到该天线在3GHz～11GHz内VSWR均小于2，完全可以满足超宽带系统对于天线的要求。接着，在该平面型准偶极子天线的馈线上引入U形DGS带阻谐振器，使得该天线具备阻断某一频段内信号干扰的功能，分析了U形DGS结构参数对于天线性能的影响，研制了具有单阻带特性的小型化UWB天线，并对天线特性进行了测试，输入端驻波比频响特性测试结果与仿真结果一致。最后，通过在半圆形辐射单元上加载半波长谐振缝隙，设计了具有双阻带特性的超宽带天线，并且从等效电路的角度对该天线进行了分析。天线实测结果表明，该天线在两个窄带3.5GHz～4.25GHz和5.5GHz～6.05GHz内的电压驻波比基本超过2，而在

2.8GHz～11GHz的其他频带内电压驻波比均小于2，同时，该天线在H面内基本保持全向辐射的特性。

2.设计了一种基于圆环形弯波导的谐振性缝隙天线阵列，解决了阵列辐射单元布局、馈电网络优化设计以及工程实现中的关键技术，研制成功了柱面共形缝隙阵列天线实验样品。首先，基于全波仿真软件(HFSS)，提取圆环形弯波导辐射缝隙等效导纳参数。接着，讨论了大型环形缝隙阵列方向图的近似计算方法。在圆周面内，利用全波仿真软件计算得到的单个缝隙的辐射特性，通过方向图叠加，计算了整个环形阵列的周向辐射特性；在垂直面内，讨论了常用的几种直线阵列形式，并给出了具体的计算实例。最后，根据天线方向性图指标要求，利用前面计算结果设计了Ka波段柱面共形波导缝隙天线阵列以及其馈电网络，包括单层波导-微带过渡，探讨了一种新的加工方法，制作了工作在Ka波段的圆柱共形波导缝隙阵列天线实验样品，并完成了天线方向性图和输入端反射系数的实验测试。该天线在较小的体积内可以实现相对较高的增益，适合柱面载体毫米波系统的应用。

2.期刊论文裴培.韩玉辉.王鹏毅.PEI Pei.HAN Yu-hui.WANG Peng-yi超宽带阵列天线的接收波束形成研究-无线

电工程2009,39(5)

针对超宽带接收波束形成问题,提出了一种基于延迟线(tapped delay line)网络结构阵列信号处理方法,应用这种方法修正各路信号,最后对齐信号合成输出.详细分析了基于延迟线的数字波束形成原理,研究了该方法对空间信号的接收性能,并通过仿真验证了这种方法的可行性.分析了阵列天线参数的选取及方向图出现栅瓣的情况.这种方法处理阵列信号简单实用,易于工程实现.

3.学位论文劳佳小型超宽带天线及平面阵列天线技术的研究2008

随着高速通信的发展和各类军用和民用设备一体化和小型化的进程，对天线性能的要求不断提升，超宽带印刷天线的研究已经越来越为人们所重视．本论文对宽带平面宽缝天线、带背腔的平面螺旋天线以及微带阵列天线的组阵作了较为深入的研究，提出了多种创新设计，并部分完成了实验验证．论文主要包括以下几方面内容：

本文首先概述了超宽带技术的应用背景，介绍了超宽带缝隙天线的发展和平面阵列天线技术的发展历程，并简要叙述了本文中使用的电磁模拟方法．

在上述工作的基础上，提出并分析了带有渐变微带馈线和圆形贴片激励的椭圆形和旋转椭圆形缝隙天线，以及带有渐变共面波导馈线和椭圆形贴片激励的椭圆形缝隙天线，实现了174％的超宽带阻抗带宽；此外，还在缝隙上添加寄生辐射单元，达到提高增益调节方向图的作用；

在此基础上，进一步提出了3 种调谐结构宽带反射腔，配合双向辐射的宽带天线使用，可以实现宽带的阻抗匹配和单向辐射．

另外，针对当前螺旋天线采用吸波材料导致辐射效率低下的现状，设计了一种抛物面形的反射腔，配以渐变同轴线作为平衡－不平衡转换器．以较小的天线尺寸取得了0.36 6.83GHz，19:1 左右的阻抗带宽．

最后，针对项目应用，研制了Ku 波段的两种微带天线阵列．首先分析了矩形悬置微带天线的有关特性，并设计了几种新颖的馈电形式，实现了4

4的高增益辐射阵列；又根据项目具体需要，设计并分析了4 8矩形贴片阵列，实现了令人满意的电气性能．

4.学位论文赵顺高功率超宽带脉冲辐射源的4×4阵列天线设计2008

本文对辐射系统中的发射天线进行深入的研究，提出设计一种以电一磁振子UWB组合天线作为单个阵元的4×4阵列天线构成超宽带脉冲辐射源的发射部分。

首先通过研究确定电一磁振子组合天线的结构，并阐述了其设计的原理，之后用ANSYS10.0有限元分析软件对其进行仿真，得出此种天线可以有效地辐射高功率超宽带信号。然后对阵列天线作为辐射源的发射天线进行研究，通过改变4×4等间距平面阵的阵元间距、不同列阵元的激励相位进行仿真分析得出相对最优的设计方案。最后得出的结论是：第一，增加同一平面上的各阵元间距，会使4×4阵列天线的方向图变窄，但间距过大时会产生较多的旁瓣；第二，改变不同列阵元的激励相位，对天线阵的方向图影响不大，但在一定程度上可以增加天线阵的增益。经过对辐射源发射天线要求的综合考虑，初步确定以间距为λ/3的等间距4×4阵列天线相对最佳的选择。

5.期刊论文王锋.牛忠霞.王映民.饶育萍.WANG Feng.NIU Zhong-xia.WANG Ying-min.RAO Yu-ping阵列天线在超

宽带通信系统中的应用研究-电子学报2005,33(6)

本文介绍了时跳-脉冲位置调制(TH-PPM)超宽带信号形式的信号结构,并分析了高斯脉冲波形及其自相关函数的时域特性.给出了一个阵列天线模型

,定义并仿真计算了阵列天线的峰值幅度方向图,结果表明,阵元数目越多,阵列波束宽度越窄;同时,提出了二分搜索波束形成算法并进行了仿真,仿真结果表明,该波束形成算法收敛速度快,收敛步数在1～15步之间,能实时调整阵列的主波束方向对准来波的方位,得到信号的最佳接收.

6.学位论文吕智奇四阵列天线的设计2006

超宽带脉冲辐射源的研究属于一种基础理论的研究范畴，它的开发应用涵盖了目前世界正在发展和引起人们倍加关注的许多前沿科学，本文主要介绍了超宽带脉冲辐射源的外貌、组成、技术参数和其简单的工作原理。超宽带脉冲辐射源主要有一个高压脉冲发生器(特斯拉变压器)、一个双极性脉冲发生器和天线三部分组成。为了更好的发挥高功率电磁波在各领域中的应用，需要一种高增益、方向性极强的发射天线将电磁波辐射出去，所以对于天线的研究就显得尤其重要。鉴于辐射是天线的重要特性，我们可以通过改变阵元的类型、数目、排列方式、阵元间距以及阵元上的电流的振幅和相位分布等，来控制各天线元产生的场的矢量叠加，从而达到提高天线辐射的方向性的目的。

本文通过对其辐射系统中的发射天线进行大量深入的研究，提出了利用四阵列天线来构成超宽带脉冲辐射源的发射部分，并对阵列天线的远场区电磁场分布情况进行了详细的理论分析。由于电磁场有限单元法能很好的解决在对天线辐射的电磁场分析时涉及到的麦克斯韦方程组问题，所以利用ANSYS有限元软件对发射天线部分进行了远近场区的建模、仿真和求解，通过与单个天线进行比较以及不同阵列元间距情况下，分析得出天线阵的远场区电场矢量、磁场矢量、远场区电场分布和天线方向图等一些有价值的数据和结论。

7.会议论文袁乃昌.付云起.张国华.朱畅超宽带渐变开槽阵列天线2002

研制出超宽带相控阵天线单元和馈电网络,利用微波延迟线构成超宽带相控阵阵列,给出了四元阵的测量驻波比和方向图结果.

8.学位论文王宏建近代天线的分析和优化设计——宽带天线、分形天线的分析和天线的优化技术2002

该文的研究工作主要包括三部分:1)宽带、超宽带天线的全波分析,分析表明天线具有方向图和驻波的宽带特性;2)分形天线及分形阵列天线的全波分析,分形天线及阵列具有减小天线几何尺寸、降低谐振频率特性;3)阵列天线的优化设计及分析.该文设计出一种宽带介质平板缝隙天线.针对已有平板宽带天线的形式进行改进从而展宽带宽,并首次采用FDTD设计切比雪夫变换段,设计中间采用时域有限差分法计算槽线特征阻抗;该文对多种分形天线形式进行了全波分析;首次将Hilbert分形天线进行FDTD分析并与实验及矩量法比较;该文采用矩量法和遗传算法相结合对八木天线和对数周期天线进行优化设计,两种天线优化后电特性比已发表文献指标有较大提高,尤其是在降低对数周期天线方向图波瓣前后比的同时无须增加天线元数.该文提出用遗传算法对波导裂缝阵列天线进行两次优化设计方法.

9.会议论文李斌.赵交成.张冠杰基于基片集成波导技术的毫米波超宽带Vivaldi阵列天线研究2009

本文提出了一种基于基片集成波导技术的毫米波超宽带Vivaldi 阵列天线结构。通过分析基片集成 波导在毫米波的传输特性,沿用传统微波频段宽带Vivaldi 天线阵的设计方法，提出了基于基片集成波导的超 宽带馈电网络与Vivaldi 天线一体化设计思路，采用紧凑的宽带并行馈电网络以实现最小馈电结构插入损耗， 同时实现了天线的小型化、轻型化。仿真与实验结果吻合良好，有效验证了该设计的正确性。

10.期刊论文唐小明.李鸿.时海.TANG Xiao-ming.LI Hong.SHI Hai宽带Chirp信号对阵列天线的波瓣影响-现代

雷达2006,28(8)

为了解决超宽带信号源的无源定位问题,运用能量相关方法计算天线波瓣,对宽带Chirp信号作用于阵列天线的波瓣图进行了计算与分析,提出了分类相位控制形成宽带接收波束的一般结构和实现途径.讨论了通过信号带宽提高角度脉压分辨率的一般经验准则.

本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_xtgcydzjs201002006.aspx

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下载时间：2010年8月20日