阅读说明：本技术 用于实时可视化辐射图的系统和方法 (System and method for real-time visualization of a radiometric map ) 是由 斯蒂芬·赫尤尔 安德烈·肖赫 J·斯蒂芬斯 于 2020-01-14 设计创作，主要内容包括：本发明涉及用于实时可视化辐射图的系统和方法。提供了一种用于实时可视化辐射图的测量系统。所述测量系统包括具有多个天线的天线阵列,所述多个天线被配置成提供与接收到的无线电信号相对应的电压增益。此外,所述测量系统包括多个射频检测器,所述多个射频检测器被配置成对来自所述多个天线中的每个天线的所述电压增益进行整流。另外,所述测量系统包括多个放大器,所述多个放大器位于所述多个射频检测器的下游且被配置成放大来自每个所述射频检测器的已整流电压的幅度。所述测量系统还包括多个接收元件,每个接收元件包括发光二极管且被配置成接收与所述多个放大器中的每个放大器相对应的已放大电压。(The invention relates to a system and a method for visualizing a radiometric image in real time. A measurement system for visualizing a radiometric image in real time is provided. The measurement system includes an antenna array having a plurality of antennas configured to provide a voltage gain corresponding to a received radio signal. Further, the measurement system includes a plurality of radio frequency detectors configured to rectify the voltage gain from each of the plurality of antennas. In addition, the measurement system includes a plurality of amplifiers located downstream of the plurality of radio frequency detectors and configured to amplify the magnitude of the rectified voltage from each of the radio frequency detectors. The measurement system also includes a plurality of receiving elements, each receiving element including a light emitting diode and configured to receive an amplified voltage corresponding to each amplifier of the plurality of amplifiers.)

用于实时可视化辐射图的系统和方法

技术领域

本发明涉及用于实时可视化辐射图的、尤其是用于对射频辐射进行测量以评估接收信号的信号强度和辐射方向的测量系统及相应测量方法。

背景技术

为了测量辐射图，通常使用机械移动的测量探针(这些探针沿测量轴在横向方向上移动)，并且对相应的辐射强度等级进行采样。代替如上所述的逐点测量，也可以通过使用固定的测量探针并通过相对于测量轴在横向方向上移动被测设备来测量辐射图。

例如，CN 105242169B示出了一种用于配线架的信号发送端和信号接收端的测量装置。该装置包括壳体、测试连接器和布置在壳体中的检测模块。还通过壳体外部的引线连接测试连接器以获得来自待测点的测量值。

然而，利用测量探针获取采样数据，不利的是需要后续的评估逻辑，该后续评估逻辑涉及额外的处理时间，因此系统无法执行实时测量。

发明内容

因此，需要提供一种用于实时可视化辐射图以及用于以简化方式执行实时测量的测量系统及相应测量方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于实时可视化辐射图的测量系统。所述测量系统包括具有多个天线的天线阵列，所述多个天线被配置成提供与接收到的无线电信号相对应的电压增益。此外，所述测量系统包括多个射频检测器，所述多个射频检测器被配置成对来自所述多个天线中的每个天线的电压增益进行整流。有利地，测量系统在与接收到的射频信号的电平相对应的整流电压(rectified voltage)下操作，因此使得处理方案简化。另外，所述测量系统包括多个放大器，所述多个放大器位于所述多个射频检测器的下游且被配置成放大来自每个所述射频检测器的已整流电压的幅度。所述测量系统还包括多个接收元件，每个接收元件包括发光二极管且被配置成接收与所述多个放大器中的每个放大器相对应的放大电压(amplified voltage)。通过这些发光二极管，测量系统被配置成实时光学地可视化辐射图，这进一步使得能够简单评估所测量的信号强度。

在这种情况下，特别有利的是，所述发光二极管为RGB发光二极管、优选地为配置成发射至少三种不同颜色的多色发光二极管。因此实现了用于区分辐射图的简化且低成本的测量。

根据本发明的所述第一方面的第一优选实现形式，所述测量系统还包括调谐元件，所述调谐元件被配置成对应于与所述多个放大器中的每个放大器相关联的发光二极管的输入电压范围，对所述多个放大器中的每个放大器的已放大电压进行调节。有利地，在各个放大器输出端的测量之前或测量期间单独调节用于发光二极管的驱动电压，这显著提高了系统可靠性。

此外，所述调谐元件还被配置成为所述已放大电压分配对应于所述发光二极管的不同颜色的不同强度等级，且其中，所述发光二极管被配置成关于不同颜色对所述已放大电压的所述强度等级进行编码。有利地，所测量的信号强度通过辐射的颜色在视觉上是可区分的，例如，红色表示高信号强度、绿色表示中等信号强度、等等。

根据本发明的所述第一方面的第二优选实现形式，所述测量系统还包括参考天线，其中，相对于具有参考天线距离的参考环境中的所述参考天线的已知辐射图的强度等级观察参考颜色映射(reference color mapping)。在这种情况下，所述多个放大器中的每个放大器通过关于所述参考颜色映射调节所述强度等级来校准。有利地，单独校准每个放大器以提供可接受的信号强度来驱动相关联的发光二极管，从而给出对应于已知天线图的正确颜色，这显著提高了测量精度。

根据本发明的所述第一方面的另一优选实现形式，使用照相机执行对所述参考颜色映射的观察。在这种情况下，所述天线、所述射频检测器、所述放大器和所述接收元件按像素排列，且其中，所述照相机还被配置成拍摄所述像素并实时可视地显示测量的所述辐射图。有利地，实现了简化的观察方案，其中，照相机拍摄具有与不同辐射强度相对应的不同辐射颜色的像素。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于在测量系统中实时可视化辐射图的测量方法，所述测量系统包括具有多个天线的天线阵列、多个射频检测器、多个放大器和包括发光二极管的多个接收元件。所述测量方法包括如下步骤：从所述多个天线中的每个天线获得与接收到的无线电信号相对应的电压增益，对所述电压增益进行整流，放大来自每个所述射频检测器的已整流电压的幅度，以及从位于所述多个射频检测器下游的所述多个放大器中的每个放大器接收已放大电压。有利地，该方法提供了简化的处理方案，该处理方案在与接收到的射频信号的电平相对应的整流电压下操作，从而通过实时光学地可视化辐射图来实现对所测量信号强度的简单评估。

在这种情况下，特别有利的是，所述发光二极管为RGB发光二极管、优选地为配置成发射至少三种不同颜色的多色发光二极管。因此实现了用于区分辐射图的简化且低成本的测量。

根据本发明的所述第二方面的第一优选实现形式，所述测量方法还包括对应于与所述多个放大器中的每个放大器相关联的发光二极管的输入电压范围，对所述多个放大器中的每个放大器的已放大电压进行调节的步骤。有利地，在各个放大器输出端的测量之前或测量期间单独调节用于发光二极管的驱动电压，这显著提高了系统可靠性。

此外，所述测量方法还包括为所述已放大电压分配对应于所述发光二极管的不同颜色的不同强度等级，以及关于所述发光二极管的不同颜色，对所述已放大电压的所述强度等级进行编码的步骤。有利地，所测量的信号强度通过辐射的颜色在视觉上是可区分的，例如，红色表示高信号强度、绿色表示中等信号强度、等等。

根据本发明的所述第二方面的第二优选实现形式，所述测量系统还包括参考天线，且其中，所述测量方法还包括相对于具有参考天线距离的参考环境中的所述参考天线的已知辐射图的强度等级观察参考颜色映射，以及通过关于所述参考颜色映射调节所述强度等级来校准所述多个放大器中的每个放大器的步骤。有利地，单独校准每个放大器以提供可接受的信号强度来驱动相关联的发光二极管，从而给出对应于已知天线图的正确颜色，这显著提高了测量精度。

根据本发明的所述第二方面的另一优选实现形式，使用照相机执行对所述参考颜色映射的观察，且所述测量方法还包括按像素排列所述天线、所述射频检测器、所述放大器和所述接收元件，以及拍摄所述像素并实时可视地显示测量的所述辐射图的步骤。有利地，实现了简化的观察方案，其中，照相机拍摄具有与不同辐射强度相对应的不同辐射颜色的像素。

附图说明

现在仅通过示例而非限制的方式参照附图进一步阐述本发明的示例性实施方式。附图中：

图1示出了本发明的第一方面的一示例性实施方式；

图2示出了本发明的第一方面的第二示例性实施方式；

图3示出了本发明的第一方面的第三示例性实施方式；以及

图4示出了本发明的第二方面的示例性实施方式的流程图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的实施方式，这些实施方式的示例在附图中示出。不同附图中的类似实体和附图标记已部分被省略。然而，可以对本发明的如下实施方式进行各种修改，且本发明的范围不受如下实施方式限制。

在图1中示出了本发明的用于实时可视化辐射图的测量系统1a的示例性实施方式。在这种情况下，测量系统1a包括具有多个天线11a、11b、…、11n的天线阵列，这些天线被配置成提供与接收到的无线电信号14相对应的电压增益12。此外，测量系统1a包括多个射频检测器13a、13b、…、13n，该多个射频检测器13a、13b、…、13n被配置成对来自多个天线11a、11b、…、11n中的每个天线的电压增益12进行整流。例如，天线阵列可以为相控阵列的形式，该相控阵列被配置成在接收无线电信号14时执行相长干扰和/或相消干扰，并且多个天线11a、11b、…、11n中的每个天线将相应的电压增益提供给后续连接的多个射频检测器13a、13b、…、13n以供整流。所述后续连接可以通过传输线、例如借助同轴电缆来实现。可替选地，还可以将各个天线11a、11b、…、11n连同相应的射频检测器13a、13b、…、13n一起构造成天线阵列上的单个元件。

另外，测量系统1a包括多个放大器15a、15b、…、15n，该多个放大器15a、15b、…、15n位于多个射频检测器13a、13b、…13n的下游且被配置成放大来自每个射频检测器13a、13b、…、13n的已整流电压16的幅度。测量系统1a还包括多个接收元件17a、17b、…、17n，每个接收元件17a、17b、…、17n都包括发光二极管19a、19b、…、19n且被配置成接收与多个放大器15a、15b、…、15n中的每个放大器相对应的已放大电压18。发光二极管通常为RGB发光二极管，优选地为可以发射至少三种不同颜色的多色发光二极管。可替选地，代替单个多色发光二极管，可以包含至少三个具有不同颜色的独立发光二极管。通过这些发光二极管19a、19b、…、19n，测量系统1a提供了简单且成本有效的方案以实时光学地可视化辐射图。

在图2中示出了本发明的用于实时可视化辐射图的测量系统(1b)的第二示例性实施方式。相应的测量系统1b基于上述第一示例性实施方式1a，并且另外包括调谐元件21a、21b、…、21n，所述调谐元件21a、21b、…、21n被配置成对应于与多个放大器15a、15b、…、15n中的每个放大器相关联的发光二极管19a、19b、…、19n的输入电压范围，对多个放大器15a、15b、…、15n中的每个放大器的已放大电压18进行调节。在这种情况下，调谐元件21a、21b、…、21n还被配置成为已放大电压18分配与发光二极管19a、19b、…、19n的不同颜色相对应的不同的强度等级，并且发光二极管19a、19b、…、19n被配置成关于不同颜色对已放大电压18的强度等级进行编码。举例来说，调谐元件21a、21b、…、21n可以包括可调节的正线性稳压器，所述可调节的正线性稳压器相对于内部参考电压改变经整流的且相继放大的电压。该内部参考电压例如可以根据用于发光二极管19a、19b、…、19n的最小驱动电压来选择。

由于就接收到的信号的传播方向而论可以在天线阵列的不同天线11a、11b、…11n处接收不同的辐射强度，因此将调谐元件21a、21b、…、21n分配给多个放大器15a、15b、…、15n中的每一个放大器显著提高了系统可靠性。此外，然后关于发光二极管19a、19b、…、19n辐射相应颜色所需的驱动电压电平将调节后的电压电平分类为至少三种参考电压电平。例如，红色可以与高电压电平相关联且可以被转换为高辐射强度，蓝色可以与低电压电平相关联且可以被转换为低辐射强度，等等。有利地，由于上述颜色转换的简单性，该系统不需要经训练的人员来进行测量。

在图3中示出了本发明的用于实时可视化辐射图的测量系统(1c)的第三示例性实施方式。相应的测量系统1c基于第二示例性实施方式1b并且还包括参考天线33，其中，相对于具有参考天线距离的参考环境中的参考天线33的已知辐射图的强度等级观察参考颜色映射。在这种情况下，多个放大器15a、15b、…、15n中的每个放大器通过关于参考颜色映射调整强度等级来进行校准。通过调谐元件21a、21b、…、21n单独校准每个放大器15a、15b、…、15n以提供可接受的信号强度来驱动相关联的发光二极管19a、19b、…、19n，从而给出对应于已知天线图的正确颜色，例如对于高辐射强度给出红色、对于低辐射强度给出蓝色、等等。

优选地，使用照相机执行对参考颜色映射的观察。在这种情况下，天线11a、11b、…、11n，射频检测器13a、13b、…、13n，放大器15a、15b、…、15n和接收元件17a、17b、…、17n按像素排列，以及照相机还被配置成拍摄像素并实时可视地显示测量的辐射图。可替选地，也可以通过实施模数转换器来观察和比较辐射强度等级，其中，优选地借助图形化表示和/或表格形式实时显示相应的电压电平。有利地，通过模数转换器，可以将对应于参考颜色映射的测量数据存储在存储位置上并且可以在用于校准放大器15a、15b、…、15n的测量之前和/或期间利用该测量数据。

在图4中示出了本发明的用于实时可视化辐射图的测量方法的示例性实施方式的流程图。在第一步骤S1中，从多个天线中的每个天线获得与接收到的无线电信号相对应的电压增益。在第二步骤S2中，对接收到的相应电压增益进行整流。在第三步骤S3中，放大来自每个射频检测器的已整流电压的幅度。在第四步骤S4中，从位于多个射频检测器下游的多个放大器中的每个放大器接收已放大电压。

然后，在第五步骤S5中，对应于与多个放大器中的每个放大器相关联的发光二极管的输入电压范围，对所述多个放大器中的每个放大器的已放大电压进行调节。在第六步骤S6中，为已放大电压分配对应于发光二极管的不同颜色的不同强度等级。在第七步骤S7中，关于发光二极管的不同颜色，对已放大电压的强度等级进行编码。

此外，在第八步骤S8中，相对于具有参考天线距离的参考环境中的参考天线的已知辐射图的强度等级观察参考颜色映射。在第九步骤S9中，通过关于参考颜色映射调节强度等级来校准多个放大器中的每个放大器。

此外，在第十步骤S10中，按像素排列天线、射频检测器、放大器和接收元件。最后，在第十一步骤S11中，拍摄像素并实时可视地显示测量的辐射图。

尽管上文已经描述了本发明的各种实施方式，但是应当理解，仅通过示例而非限制的方式呈现了这些实施方式。在不脱离本发明的精神或范围的前提下，可以根据本文中的公开内容进行对所公开的实施方式的多种修改。因此，本发明的广度和范围不应受上述实施方式中的任一实施方式限制。而是，本发明的范围应根据所附权利要求及其等同物来限定。

尽管已经关于一个或多个实现方式示出和描述了本发明，但是对于本领域的技术人员来说，在阅读并理解本说明书和附图之后，将想到等同的改变和修改。另外，尽管可以关于多个实现方式中的仅一个实现方式公开本发明的特定特征，但是这类特征可以与其它实现方式的一个或多个其它特征组合，这对于任一给定或特定应用可以为期望的且有利的。