[发明专利]宽带信号超分辨测向中的阵列通道幅相不一致性误差校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及宽带信号超分辨测向中存在的阵列误差的校正方法。

背景技术

超分辨测向是阵列信号处理中的一个重要研究内容，在无线电监测、物联网和电子对抗等领域有着较广泛的应用。目前多数的测向方法都是以精确的掌握阵列流型为前提。而实际的测向系统当中，各阵列通道的增益和长短往往不一致，导致测向估计时经常伴随着阵列通道幅相不一致性误差，这直接导致了很多的超分辨测向方法性能的恶化，甚至失效，所以有必要对其进行校正处理。

参数类的校正方法通常可以分为有源校正和自校正。有源校正可通过在空间设置方位已知的辅助信源对阵列扰动参数进行离线估计，而自校正方法通常根据某种优化函数对空间信源的方位与阵列扰动参数联合估计。较早的自校正算法只针对阵元的位置误差或阵元间幅相不一致性误差，这两种误差其实可以用相同的数学模型表示(阵元的位置误差可以看成是阵元间的相位不一致)，它们都是与方位不相关的误差。对于这类误差，A.Paulraj和T.Kallath提出了利用阵列输出协方差矩阵的特殊结构，得到幅相误差之间相互关系的线性方程组，从而可实现对均匀线阵幅相误差和信号源的到达方向估计。Benjamin Friedlander和Anthony J.Weiss利用阵列输出协方差矩阵特征分解后噪声子空间和信号子空间正交的特点，并结合多重信号分类算法，提出了一种迭代最小化代价函数对阵列幅相误差和到达方向同时估计的算法。然而它们只适用于窄带信号，对于宽带信号超分辨测向中阵列通道的幅相不一致性误差校正技术，公开发表的文献并不多见。

发明内容

本发明为了解决现有的迭代最小化代价函数对阵列通道幅相不一致性误差进行校正的方法不适用于宽带信号的问题。

宽带信号超分辨测向中的阵列通道幅相不一致性误差校正方法，包括下述步骤：

步骤1：建立含有阵列通道幅相不一致性误差的阵列信号模型：

当阵列当中存在阵列通道幅相不一致性误差时，阵列输出可以表示为

X'(f_i)＝A'(f_i,α)S(f_i)+N(f_i)，i＝1,2,…,J (12)

其中，S(f_i)为信号s_k(t)经过傅立叶变换后的信号矢量矩阵；N(f_i)为噪声n_m(t)经过傅立叶变换后的噪声矢量矩阵，均值为0，方差为μ²(f_i)；

A'(f_i,α)＝[a'(f_i,α₁),…,a'(f_i,α_k),…,a'(f_i,α_K)]，i＝1,2,…,J (13)

为存在阵列通道幅相不一致性误差时频点f_i上的阵列流型矩阵，a'(f_i,α_k)为存在阵列通道幅相不一致性误差时频点f_i上第k个信号的阵列导向矢量；

有

R'(f_i)＝E{X'(f_i)(X'(f_i))^H}，i＝1,2,…,J (14)

R'(f_i)为存在阵列通道幅相不一致性误差时频点f_i上的阵列接收信号协方差矩阵；

设W(f_i)为阵列扰动矩阵，表示频点f_i上阵列通道幅相不一致性误差；表示为

W(f_i)＝[W₁(f_i),…,W_m(f_i),…,W_M(f_i)]^T (15)

其中

为信号频点f_i上第m路通道的幅相不一致性误差，ρ_m(f_i)、分别为频点f_i上第m路通道相对于第一路通道的幅度增益和相位偏差；