[发明专利]用于大型传感器阵列的误差校正方法及装置

说明书

本申请公开了一种用于大型传感器阵列的误差校正方法及装置，其中所述大型传感器阵列包括传感器单元位置任意分布的稀疏传感器阵列，所述方法包括：通过所述稀疏传感器阵列接收远场校正源发射的信号，其中接收信号表示为稀疏阵列接收信号；将所述稀疏阵列接收信号构造成满阵列接收信号；根据所述满阵列接收信号估计所述校正源的方位；根据所述校正源方位，确定所述校正源的源信号值以估计所述稀疏传感器阵列中各传感器单元的幅相误差；以及利用所述幅相误差对所述大型传感器阵列进行误差校正。本申请通过将所述传感器稀疏阵列构造成满阵列，能够解决三步迭代法无法适用于稀疏阵列的问题。获得计算量小校正精度高的幅相误差自校正方法。

技术领域

本公开一般涉及误差校正领域，尤其涉及用于大型传感器阵列的误差校正方法及装置。

背景技术

在大型传感器阵列的信号处理系统中，通过将传感器排布成阵列，如线阵、平面矩形阵、平面圆阵等形式，能大大增强接收增益，并提高对探测空间的空间分辨率。利用波束形成算法，对阵列每个传感器通道的接收信号进行延时相加，可获得关于增益强度的波束方向图，该波束方向图反映了阵列本身对空间各点信源的接收特性。满阵通常指的是间隔相同的传感器布满整个平面阵，为了降低硬件成本和硬件复杂度，需要对满阵进行稀疏化，稀疏化技术能大大降低所需的传感器单元数同时还能保证平面阵获得较好的波束方向图。稀疏化后阵列的单元位置往往有一定的随机性，单元间隔距离不再为固定值，因而形成了“单元位置任意分布”的阵列。因此可以说“单元位置任意分布”是对满阵进行阵形优化后的产物。

值得注意的是，在上述的波束形成算法中，通常都假设阵列中每个传感器通道的工作特性都完全一样，这一理想条件反映在数学参数上即为阵列各通道都具有一致的幅度和相位特性。然而受到加工工艺水平限制以及实际应用中不可避免的各种因素的干扰，如热噪声、器件老旧、环境变化等，实际的阵列各通道之间的工作特性并不一致，即它们之间存在幅相误差。这种幅度和相位误差会造成波束方向图中的旁瓣强度增大，从而会降低系统的成像质量。为了获得理想条件下的波束方向图，需要针对阵列的每个通道的幅相误差进行校正，即估计每个通道的幅相误差大小并在波束形成的过程中补偿抵消这些误差。

校正阵列幅相误差的方法分为主动校正方法和自校正方法两大类。通俗地说，主动校正方法需要标准参考对象，用精确的参考物去纠正有误差的对象；具体而言，在阵列幅相误差校正中，主动校正方法需要方位精确已知的主动校正源，用已知的方位信息去计算阵列幅相误差并校正。而自校正方法由于事先不知道校正源的精确方位，通常需要先估计校正源的方位信息，然后再计算阵列幅相误差并校正。自校正方法通常依据最大似然准则或子空间特性等原理,建立起某种代价函数,然后通过交替迭代、牛顿迭代等方法,寻找使代价函数最优化的信源方位估计。

目前常见的自校正方法采用交替迭代算法对校正源方位和阵列幅相误差进行联合估计，该迭代算法的计算量较大，且可能收敛到局部最优点而不是全局的最优点。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种使用于稀疏传感器阵列的计算量小且高校正精度的误差自校正方法。本申请提供了一种声纳传感器稀疏阵列幅相误差自校正方法及装置。

第一方面，提供一种用于大型传感器阵列的误差校正方法，其中所述大型传感器阵列包括传感器单元位置任意分布的稀疏传感器阵列，所述方法包括：通过所述稀疏传感器阵列接收远场校正源发射的信号，其中接收信号表示为稀疏阵列接收信号；将所述稀疏阵列接收信号构造成满阵列接收信号；根据所述满阵列接收信号估计所述校正源的方位；根据所述校正源方位，确定所述校正源的源信号值以估计所述稀疏传感器阵列中各传感器单元的幅相误差；以及利用所述幅相误差对所述大型传感器阵列进行误差校正。

第二方面，提供一种用于大型传感器阵列的误差校正装置，其中所述大型传感器阵列包括传感器单元位置任意分布的稀疏传感器阵列，所述装置包括：

接收单元，用于通过所述稀疏传感器阵列接收远场校正源发射的信号，其中接收信号表示为稀疏阵列接收信号；