雙基地mimo雷達收發陣列幅相誤差的校正方法
2023-12-08 17:54:31 1
雙基地mimo雷達收發陣列幅相誤差的校正方法
【專利摘要】本發明屬於雷達收發陣列幅相誤差校正【技術領域】，公開了雙基地MIMO雷達收發陣列幅相誤差的校正方法。該雙基地MIMO雷達收發陣列幅相誤差的校正方法包括以下步驟：雙基地MIMO雷達接收到的回波信號中所有脈衝周期的信號為Y1至YQ，發射波形表示為S，分別對Y1至YQ進行發射波形匹配和列向量化處理，得到η1至ηQ，利用η1至ηQ組成矩陣X；通過構造的四個選擇矩陣J1至J4，得出X1至X4：採用旋轉子空間不變算法估計出目標的波達方向、波離方向以及雙基地MIMO雷達的收發陣列的導向矢量；得出雙基地MIMO雷達的收發陣列的幅相誤差。
【專利說明】雙基地MIMO雷達收發陣列幅相誤差的校正方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於雷達收發陣列幅相誤差校正【技術領域】，特別涉及雙基地MIMO雷達收發陣列幅相誤差的校正方法，能較精確地實現波達角度和波離角度估計。
【背景技術】
[0002]多輸入多輸出(multiple input multiple output, ΜΙΜΟ)雷達是近年來提出的一種新體制雷達，它通過發射陣元發射相互正交的信號，接收機利用發射信號的正交性把來自不同發射陣元的信號分離開，然後利用這些信號進行參數估計。與傳統雷達相比，MIMO雷達能夠增加最大可檢測目標數，提高目標分辨性能，具有更大的虛擬孔徑、更窄的波束和更低的旁瓣等優點。就信號處理方式而言，目前MMO雷達主要分為兩大類:一類是統計(Statistics)MIMO雷達，其特點是陣元間距較大，可從不同視角觀測目標，從而獲得發射和接收兩方面的分集增益，尤其是在信噪比較高時，可以使閃爍目標的檢測性能有較大提高；另一類是相干MMO雷達，包括單基地(Colocated)和雙基地(Bistatic) MIMO雷達。這類MIMO雷達的陣元間距較小，要求多個收發陣元到目標射線近似平行，且陣元間包絡時延可以忽略，主要是利用虛擬孔徑有效提高目標的可辨識度和目標的空域濾波特性。而對於雙基地MIMO雷達來說,波達方向(Direction of Arrival, D0A)和波離方向(Direction ofcbparture，D0D)是雷達信號的重要空域參數。現有的很多高分辨方法(如ESPRIT，MUSIC等)可以直接應用到雙基地MIMO雷達的波達方向估計中。眾所周知，在陣列信號處理中，高分辨技術具有非常高的估計性能。但是當陣列存在通道、位置等誤差時，這些高分辨技術的性能就會顯著下降。已有大量的文獻提出了傳統陣列誤差校正的方法。與傳統陣列校正不同，雙基地MIMO雷達需要同時校正發射陣列和接收陣列的誤差以達到更好的估計性能。
[0003]已有很多人致力於雙基地MMO雷達的DOA估計研究，但是都沒有考慮到收發陣列的幅相誤差，而在實際的應用場合中，陣列的幅相誤差是不可避免的。現有技術中，有學者利用將ESPRIT方法和最小二乘方法的結合得到了收發陣列的閉式解，避免了峰值搜索，但其角度估計和幅相誤差估計的精度和性能仍有待提高。還有人提出利用MUSIC方法進行兩個一維的搜索得到了更好的估計性能，但兩個一維的峰值搜索計算量太大，複雜度較高。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於提出雙基地MMO雷達收發陣列幅相誤差的校正方法。可以對雙基地MIMO雷達的收發陣列進行有效地自校正，從而更好的實現目標的波達和波離方向估計，並且具有計算量小、精度高的優點。
[0005]為實現上述技術目的，本發明採用如下技術方案予以實現。
[0006]雙基地MMO雷達收發陣列幅相誤差的校正方法包括以下步驟:
[0007]S1:雙基地MMO雷達的發射陣列呈現為均勻線陣，雙基地MMO雷達的接收陣列呈現為均勻線陣；雙基地MMO雷達的發射陣列發射相互正交的編碼信號，然後利用雙基地MMO雷達的接收陣列接收目標的回波信號；在接收到的回波信號中第q個脈衝周期的信號表示為Yq，q取I至Q，Q為雙基地MIMO雷達的發射信號的脈衝周期數；
[0008]S2:接收到的回波信號中所有脈衝周期的信號為Y1至Yq，發射波形表示為S，分別對Y1至Yq進行發射波形匹配，得到Z1至Zq ;然後分別對Z1至Zq進行列向量化處理，得到H1 至 nQ，利用 H1 至 1^組成矩陣XiX=En1,..., nQ]；
[0009]S3:構造四個選擇矩陣J1至J4，然後按照以下公式得出X1至X4:
[0010]X1=J1X, X2=J2X, X3=J3X, X4=J4X ;
[0011]然後，按照以下公式得出Rn、R21、R33和R43:
[0012]
【權利要求】
1.雙基地MIMO雷達收發陣列幅相誤差的校正方法，其特徵在於，包括以下步驟: S1:雙基地MMO雷達的發射陣列呈現為均勻線陣，雙基地MMO雷達的接收陣列呈現為均勻線陣；雙基地MMO雷達的發射陣列發射相互正交的編碼信號，然後利用雙基地MMO雷達的接收陣列接收目標的回波信號；在接收到的回波信號中第q個脈衝周期的信號表示為Y,，q取I至Q，Q為雙基地MIMO雷達的發射信號的脈衝周期數； S2:接收到的回波信號中所有脈衝周期的信號為Y1至Yq，發射波形表示為S，分別對Y1至Yq進行發射波形匹配，得到Z1至Zq ;然後分別對Z1至Zq進行列向量化處理，得到η !至%，利用 Il1 至 IIq 組成矩陣 XrX=Ell1,..., Hg]； S3:構造四個選擇矩陣J1至J4，然後按照以下公式得出X1至X4:
X1=J1X, X2=J2X, X3=J3X, X4=J4X ； 然後，按照以下公式得出Rn、R21、R33和R43:
2.如權利要求1所述的雙基地MIMO雷達收發陣列幅相誤差的校正方法，其特徵在於，在步驟S3中，四個選擇矩陣J1至J4為:
3.如權利要求2所述的雙基地MIMO雷達收發陣列幅相誤差的校正方法，其特徵在於，在步驟SI中，接收到的回波信號中第q個脈衝周期的信號Y,為:
4.如權利要求2所述的雙基地MIMO雷達收發陣列幅相誤差的校正方法，其特徵在於，在步驟S2中，按照以下公式對Y,進行發射波形匹配:
Zq=YqSH 在得出Zq之後，對Zq進行列向量化處理進行列向量化處理包括以下步驟:提取Zq的每一列，然後按照\的列順序，將\的每一列排在一列中，形成列向量nq。
5.如權利要求2所述的雙基地MIMO雷達收發陣列幅相誤差的校正方法，其特徵在於，在步驟S4中，首先估計出噪聲的平均功率σ 2，求出矩陣
6.如權利要求5所述的雙基地MMO雷達收發陣列幅相誤差的校正方法，其特徵在於，在步驟S5中，根據以下公式得出雙基地MIMO雷達的發射陣列中第m個陣元的幅度誤差:
【文檔編號】G01S7/40GK103885048SQ201410105629
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月20日 優先權日:2014年3月20日
【發明者】李軍, 呂利, 廖桂生, 陳茜茜, 郭一帆 申請人:西安電子科技大學