[发明专利]一种阵列天线、波束成形方法及感知和通信一体化系统

说明书

本发明实施例提供了一种阵列天线、波束成形方法及感知和通信一体化系统，其中，基于感知和通信一体化的阵列天线，包括：感知子阵列和通信子阵列；感知子阵列用于产生三维的感知波束，以实现感知和通信一体化系统中的感知功能；通信子阵列用于产生二维的通信波束，以实现感知和通信一体化系统中的通信功能。如此，能够扩展无人机感知的应用范围。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种阵列天线、波束成形方法及感知和通信一体化系统。

背景技术

现有的无人机群间感知信息融合方案采用的是通信系统与感知系统相互独立的模式。具体地，感知系统与通信系统采用独立的射频天线，射频链路，数字处理设备等系统设备。无人机群中的每个无人机均具有感知系统和通信系统。

感知系统形成波束对周围环境进行感知，并在感知系统中的数据处理设备中进行感知数据处理，当需要将感知结果数据融合时，发送无人机的感知系统将感知结果数据通过内部传输链路传给该发送无人机的通信系统的发射端口，发送无人机的通信系统再将该感知结果数据发送给作为融合中心的接收无人机，融合中心的接收无人机接收到其他无人机发送的感知结果数据并与自身感知结果数据进行融合，融合后的结果数据用于无人机群决策等后续过程。

且现有独立地感知系统多采用的是基于频率调制连续波(Frequency ModulatedContinuous Wave，FMCW)的馈源定向天线、线性阵列天线，通信系统采用与感知系统独立的全向天线，定向天线或是线性阵列天线。

现有的采用线性阵列天线的感知系统只能产生二维波束，也就是说只能在具有二维运动性质的场景中使用，使得无人机感知的应用范围受限。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种阵列天线、波束成形方法及感知和通信一体化系统，以扩展无人机感知的应用范围。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种基于感知和通信一体化的阵列天线，包括：

感知子阵列和通信子阵列；

所述感知子阵列用于产生三维的感知波束，以实现感知和通信一体化系统中的感知功能；

所述通信子阵列用于产生二维的通信波束，以实现所述感知和通信一体化系统中的通信功能。

可选的，所述感知子阵列包括发送天线子阵列和接收天线子阵列；所述发送天线子阵列和所述接收天线子阵列均为圆形天线阵列，且所述发送天线子阵列和所述接收天线子阵列的尺寸相同；

所述通信子阵列包括线性天线阵列。

可选的，所述发送天线子阵列和所述接收天线子阵列外围均包括电磁屏蔽结构，且所述发送天线子阵列和所述接收天线子阵列之间存在电磁屏蔽解耦结构。

第二方面，本发明实施例提供了一种波束成形方法，应用于上述第一方面所述的基于感知和通信一体化的阵列天线，包括：

确定所述阵列天线中感知子阵列对应的第一导向矩阵，以及确定所述阵列天线中通信子阵列对应的第二导向矩阵；

基于所述第一导向矩阵计算第一波束成形向量，基于所述第二导向矩阵计算第二波束成形向量；

根据所述第一波束成形向量和第一导向矩阵确定感知子阵列对应的实际波束成形响应，以及根据所述第二波束成形向量和第二导向矩阵确定通信子阵列对应的实际波束成形响应。

可选的，所述确定所述阵列天线中感知子阵列对应的第一导向矩阵，包括：

确定所述感知子阵列K个远场信号中的第k个远场信号的导向向量a_k为：