[发明专利]一种用于太赫兹波束对准的螺旋扫描方法

权利要求书

1.一种用于太赫兹波束对准的螺旋扫描方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)选取扫描区域中一点作为第一次螺旋粗扫描的起始点；

所述步骤(1)具体为：

确定太赫兹波束功率最大点在太赫兹波束接收端可能出现的范围，将该范围作为太赫兹波束接收端的扫描区域，并在扫描区域内均匀随机取点测定接收太赫兹功率，比较得到最大的接收功率点，将该最大的接收功率点暂定为太赫兹波束接收功率最大点，并取此点作为扫描起点；否则，取扫描区域中点处作为扫描起点；所述扫描区域具体为根据太赫兹频段以及太赫兹天线尺寸预先计算的太赫兹波束范围乘以扫描扩展系数，该扫描扩展系数大于1；具体数值由用户定义与决定；

(2)设定第一螺旋粗扫描步长的长度，采用扫描轨迹呈外螺旋形式的扫描算法，从起始点开始按第一螺旋粗扫描步长的长度逐步向外螺旋扫描，并采集太赫兹波束功率值，当太赫兹波束功率值满足太赫兹波束功率阈值时结束第一次螺旋粗扫描；

(3)以第一次螺旋粗扫描的终止点为第二次螺旋粗扫描的起始点，缩小扫描步长，开始第二次螺旋粗扫描，以扫描到达扫描区域的边界位置或者扫描达到预设的螺旋层数作为扫描结束条件；在确认扫描符合结束条件后，取出第二次螺旋粗扫描中最大太赫兹波束功率所在的位置坐标，并返回至该位置坐标；

(4)逐步缩小扫描步长，重复步骤(3)，螺旋螺距不断减小，精度逐渐提高，采用螺旋形式从步骤(3)记录的最大接收功率位置开始再次逐步向外螺旋扫描，采用的螺旋扫描次数取决于要求的粗扫描精度，直到满足粗扫描精度要求；第二次螺旋粗扫描结束后回到最大太赫兹波束功率的点，检测该点的太赫兹波束功率值，为了在进入细扫描阶段时获得较为可观的太赫兹波束功率值，同时减少细扫描阶段的时间，通过将此时的太赫兹波束功率和理论计算或预实验得到的最终对准应该得到的最大太赫兹波束功率值进行比较，若不满足比值小于0.8，则逐步缩小扫描步长，重复步骤(3)，直到比值大于0.8时可结束螺旋粗扫描；

(5)从当前的最大接收功率位置出发，设置扫描步长和单位距离，采用优化爬山法进一步扫描检测最大功率点附近位置的功率值，记录最大功率和对应的位置坐标，利用退火算法设置检验条件，满足检验条件后即可得到最大太赫兹波束功率值和位置；

所述步骤(5)中的优化爬山法扫描具体包括以下子步骤：

(5.1)分别在距离当前位置点上下左右单位距离的四个点处作定点旋转运动，采集各点的太赫兹波束功率，并在扫描完毕后回到四个点中的接收太赫兹波束功率最大的点处；

(5.2)不断进行扫描，直到回到已经在细扫描阶段扫描过的点处，停止扫描，并比较太赫兹波束接收端最后到达的两个点的最大太赫兹波束功率值，取太赫兹波束功率值较大的点为最终确认点，记录太赫兹波束接收端的最终位置和此点太赫兹波束功率值；

(5.3)利用退火算法设置检验条件，排除太赫兹波束接收端的最终位置和最终太赫兹波束功率值为局部最大值的可能；设置测试点数，发现各测试点的太赫兹波束功率值都小于最大太赫兹波束功率，则可认为得到了最大太赫兹波束功率值和功率位置，完成了太赫兹波束对准。