[发明专利]基于近场阵列距离估计的射频SIM卡测距系统及测距方法

权利要求书

1.一种基于近场阵列距离估计的射频SIM卡测距方法，包括如下步骤：

(1)在射频控制终端设置功率门限值，当接收到的信号功率小于门限值时，将其当作噪声，不作处理；当接收到的信号功率大于或等于门限值时，由阵列天线将接收到的数据传输给信号处理器；

(2)信号处理器将接收到的数据构造成以下两个四阶累积量矩阵：

C1=cum{x0,0(t),x0,0*(t),x1(t),x1H(t)}]]>

C2=cum{x0,-1(t),x0,1*(t),x1(t),x1H(t)}]]>

式中，x₁(t)＝s(t)e^jωta₁+n₁(t)表示x轴上的阵元接收的信号矢量，

x_0，0(t)＝s(t)e^jωt+n_0，0(t)表示参考阵元(0，0)接收的信号，

表示阵元(0，-1)接收的信号，

表示阵元(0，1)接收的信号，

n₁＝[n_-3，0，…，n_3，0]^T，

其中，n_i，m(t)表示阵元(i，m)的噪声，

s(t)e^jωt是射频移动终端发射的信号，

表示x轴上的阵列的导向矢量，

γx=-2πdλsinαcosβ,]]>

φx=πd2λr(1-sin2αcos2β),]]>

γy=-2πdλsinαsinβ,]]>

φy=πd2λr(1-sin2αcos2β),]]>

α，β，λ，r分别表示信号的俯仰角，方位角，波长及其

距离，d表示阵元间距，(·)^H表示矩阵的共轭转置；

(3)利用以上两个四阶累积量矩阵，构造一个新的矩阵式中，表示C₁的伪逆；

(4)对新的矩阵C进行特征分解得是特征值，u是特征向量；取的相角除以2得到γ_y的估计angle(·)表示取相角运算；

(5)令b＝u⊙(Ju)^*，得到γ_x的估计：

γ^x=16Σk=16(angle(bk+1bk))2]]>

式中，J是交换矩阵，且(·)^*表示共轭运算，⊙表示哈达码积，b_k表示列向量b的第k个元素；

(6)引入新的列矢量w，并令w(m-2)＝angle(u(m+1)/u(m))，m＝3，…，6，w(m)表示列矢量w的第m个元素，u(m)表示列矢量u的第m个元素，对w进行相位展开，得到展开后的列矢量：

w′＝[γ_x+φ_x，γ_x+3φ_x，γ_x+5φ_x]^T_3×1；

(7)根据得到的展开列矢量w′构造一个最小二乘代价函数通过最小化这个代价函数，得到φ_x的估计值：

φ^x=Σm=13(2m-1)w′(m)-32γ^xΣm=13(2m-1)]]>

其中w′(m)表示w′的第m个元素；

(8)根据以上得到的γ_x，γ_y的估计值分别得到俯仰角α和方位角β的估计值：

α^=sin-1((γ^xλ)2+(γ^yλ)24π2d2)]]>

β^=tan-1(γ^yγ^x);]]>

(9)根据得到的φ_x、α和β的估计值和得到距离r的估计值：

r^=πd2λφ^x(1-sin2α^cos2β^);]]>

(10)将距离估计值与设定的距离门限值进行比较，当其小于或者等于该门限值时，则进行通信，当其大于该门限值时，则不作处理。