[发明专利]一种用于太赫兹波束对准的螺旋扫描方法

说明书

本发明公开了一种用于太赫兹波束对准的螺旋扫描方法，该方法先预估太赫兹信号强度分布较大的区域，并在该区域设置一个起始点，使接收器在此起始点以螺旋向外的方式进行粗扫描直至接收到的太赫兹信号功率大于某个阈值，之后不断增加螺旋扫描精度，使粗扫描结束后获得较为可观的功率值，而在细扫描阶段采用优化爬山法寻求满足精度的最大功率点。本发明使用低时间成本的螺旋扫描算法，通过优化算法来判断太赫兹信号最大功率点，减少了不必要的扫描路径，实现方法简便，成本低，经由自然光照射实验证实扫描质量能够得到保证。

技术领域

本发明涉及电子和信息领域，尤其涉及一种用于太赫兹波束对准的螺旋扫描方法。

背景技术

太赫兹技术是超高速无线通信的关键突破口，其信号具有频率高、脉冲短、穿透性强及对物质和人体破坏性小等天然优势，能够很好地适应于6G通信的需求，这能给技术创新、国民经济发展和国家安全提供一个非常诱人的机遇，可能引发科学技术的革命性发展。

目前，太赫兹技术的研究已经被高度重视，人们希望借助太赫兹作为载波信号进行高速的无线通信传输，从而达到每秒10Gb标准的远距离通信速率，但是在目前的研究中，这一目标尚未实现。国内外的研究者和组织都注重的几个研究方向之一便是信号的探测和接收技术，这对于太赫兹技术的发展来说有实际的影响意义。但是因为太赫兹波的波束宽度非常窄，使得太赫兹天线在安装过程中很难对准，对于中远距离太赫兹接入系统，当太赫兹发射机天线的方向对齐时，我们需要将接收到的功率信息发送到发射机侧，并进行收发天线姿态的校准。此过程需要较长的时间，并且传统的手动调整需要具有校准经验的操作员。因而对于太赫兹信号的最大功率接收，目前仍然缺乏一套相对完善的扫描方案。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于太赫兹波束对准的螺旋扫描方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于太赫兹波束对准的螺旋扫描方法，包括以下步骤：一种用于太赫兹波束对准的螺旋扫描方法，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；

(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；

进一步地，所述步骤(1)具体为：