[发明专利]测向方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于确定无线通讯源方向的领域。更具体地讲，本发明涉及一种用于对一个或多个无线通讯源进行测向的系统和方法，其通过瞄准和指向测向仪(direction finder)来实现，或通过扫描与测向装置所指方向有关的多个不同方向来实现。

背景技术

现有技术提供了许多测向(DF)的方法，以确定射频(RF)源(目标)的方向，其主要通过不同的波分析方法(wave analysis procedure)来实现。

测向技术可分为几大类，其中包括根据接收信号的振幅、根据接收信号的相位、根据接收信号的时间、或者根据接收信号的多个属性，来寻找目标的方向。

所有测向技术面对的主要挑战之一(在大多数情况下，但是主要在反射环境中)，是克服多路径反射的问题。多路径反射能造成关于目标射频(RF)源方向的错误指示。波的反射来自附近的物体，例如墙或金属物体。从目标发射出的波可能被附近的物体例如墙所散射及反射，并从多个方向经过多个波而到达测向仪。由于下列因素，反射波变弱：(a)反射波的传输路径更长；(b)反射波散射到多个方向；(c)经过物体反射的波发生反射损失。由于传输路径更长，反射波比直达波到达测向仪(DF)更晚。反射波中掺杂的直达波，使其信号的振幅、相位、到达时间失真。现有技术中基于测量信号的振幅、相位、到达时间的测向技术，多路径反射会造成测向中的严重错误。

基于振幅的测向技术：这种测向技术使用一条或多条天线。单天线信号测向的一个例子是采用旋转定向天线。接收信号强度(RSS)或接收信号强度指示(RSSI)或其等同物理量最大的方向，就认为是目标的方向。基于振幅的测向仪使用多条天线时，每条天线均测量RSS/RSSI，并根据这些振幅差计算信号的到达角(AOA)。使用多条天线的振幅测向仪的一个例子是单脉冲系统。

其它的技术可以基于信号强度估计目标的距离，并通过对多个测量值进行三角测量(triangulating，三角化)，计算目标的位置或方向。

基于相位的测向技术：这种测向仪使用两条或多条天线测量一组天线的信号的到达相位差，并根据这些相位差计算信号的到达角(AOA)。例如，这类测向仪包括干涉仪测向装置、相关干涉仪测向装置、passed array系统等等。

基于时间的测向技术：这种测向仪也叫做TOA(到达时间)类测向仪。其使用两条或多条天线测量一组天线的信号的到达时间差，并根据这些时间差计算信号的到达角(AOA)。例如，这类测向仪包括短基线TOA、长基线TOA、DTOA(Differential Time of Arrival)等等。

单脉冲测向技术：这种技术主要应用于电子情报(ELINT)系统和雷达，以确定接收脉冲雷达信号和回波的方向。信号经由两条或多条定向天线接收。信号在天线(经常是高定向天线)中按其一维或二维、方位角和/或高程，进行同位相叠加，以形成求和(∑)信号，或者相反的相位叠加以形成求差信号(Δ)。目标的方向则本局∑信号和Δ信号的强度来确定。

所有上述的现有技术依赖于接收信号的一个或多个属性，因而需要相对复杂的计算和分析，并且价格相对昂贵。因而，上述技术通常不适用于体积小并且相对简单的个人无线装置，例如手机、PDA、数码相机、遥控装置。这类装置体积小，并且在许多情况下，提供有两个或多个简单的全方位或极低频增益的定向天线，并且相对廉价。进一步地，在许多情况下，这类装置对于每个天线只具有一个接收信道，因而不适于使用上述现有技术，除非大大增加它们的体积和价格。

美国专利US2007/0293150Al公开了一种用于偏振敏感零控和测向的小型天线系统。

欧洲专利EP1610258A1公开了一种用于通过无线电波传输射频识别标签的标签阅读器/编写器，其包括方位计算单元，该方位计算单元根据估算射频识别(RFID)标签发出的无线电波的进入方向计算射频识别(RFID)标签的位置。随着无线电波从射频识别(RFID)标签传往至少一条天线，其进入方向由方向估算单元进行估算。然而，这种标签阅读器/编写器也使用信号强度，因而被RSSI协议限制。

论文《一种雷达信号的测向新方法》(作者Li Jinrui等，雷达会议记录，CIE国际会议合刊第8期至第10期，1996年10月，601页-604页)公开了一种测向技术，根据该技术，通过使用全方向信道作为参考并在定向波束中寻找脉冲振幅，获得定向脉冲振幅信息。然而，这种技术(以寻找雷达脉冲为目的)使用信号强度，因而需要许多定向天线，而且仅限制为RSSI协议。