[发明专利]一种阵列天线系统故障诊断方法及装置

说明书

本申请提供的一种阵列天线系统故障诊断方法及装置，通过对待诊断阵列天线系统的空域无线信号(均匀线性阵列采样信号或均匀平面阵列采样信号)的采样与处理，根据待诊断阵列天线系统的阵列构型(均匀线性阵列或均匀平面阵列)，确定与阵列构型对应的故障诊断方法；将空域无线信号作为输入，运行故障诊断方法，得到天线阵元的故障响应系数；根据天线阵元的故障响应系数，得到待诊断阵列天线系统的故障天线阵元的索引。本申请通过对待诊断阵列天线系统的空域无线信号的采样与处理，故障诊断能在无参考信号的条件下进行，可以检测并定位阵列天线系统中的故障器件，相比传统的阵列天线系统诊断方法，能够降低故障诊断的复杂度与硬件开销。

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种阵列天线系统故障诊断方法及装置，可在无参考信号的条件下实施故障诊断。

背景技术

在当前以及未来的无线通信系统中，阵列天线是关键技术之一。近年来，阵列天线系统故障诊断方法得到了广泛研究，目前提出的阵列天线系统故障诊断方法需要依赖于精确的参考信号，参考信号可以通过在微波暗室中特定位置部署参考信号发射源并根据空间坐标计算得到，在微波暗室中可精确控制无线环境，来确保参考信号的精确性。然而，这样的参考信号生成方法不适用于户外场景中的在线诊断。

因此，在不依赖精确参考信号的情况下，如何实现对阵列天线系统中故障天线阵元的检测与定位，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请提供了一种阵列天线系统故障诊断方法及装置，在不依赖精确参考信号的情况下，实现对阵列天线系统中故障天线阵元的检测与定位。

为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：

一种阵列天线系统故障诊断方法，包括：

获取待诊断阵列天线系统的空域无线信号，得到信号y或者Y，其中，y为均匀线性阵列采样信号，Y为均匀平面阵列采样信号；

根据所述待诊断阵列天线系统的阵列构型，确定与所述阵列构型对应的故障诊断方法，所述陈列构型为均匀线性阵列或均匀平面阵列；

将所述空域无线信号作为输入，运行所述故障诊断方法，得到天线阵元的故障响应系数；

根据所述天线阵元的故障响应系数，得到所述待诊断阵列天线系统的故障天线阵元的索引。

优选的，当所述待诊断阵列天线系统的阵列构型为均匀线性阵列时，所述将所述空域无线信号作为输入，运行所述故障诊断方法，得到天线阵元的故障响应系数，具体为：

将所述空域无线信号作为输入，根据公式γ＝[γ₁,γ₂,...,γ_G]计算得到离散化角度集合γ，其中，为第g个离散角度的取值，d为天线阵元相对于波长的间距，G＝cN为离散化角度的数量，c为过采样系数，N为天线阵元数量；

根据公式A_γ＝[a(γ₁)，...，a(γ_G)]计算得到名义观测矩阵A_γ，其中，为γ_g对应的导向矢量；

根据公式计算得到校准矩阵B；

根据公式计算得到所述天线阵元的故障响应系数其中，||·||₁表示l₁范数，||·||₂表示l₂范数，δ为噪声水平。

优选的，当所述待诊断阵列天线系统的阵列构型为均匀平面阵列时，所述将所述空域无线信号作为输入，运行所述故障诊断方法，得到天线阵元的故障响应系数，具体为：

将所述空域无线信号作为输入，根据公式计算得到天线阵元的故障响应系数其中||·||_*表示核范数，λ为正则化参数。