[发明专利]基于固定地物回波的有源相控阵雷达接收通道校正方法

说明书

本发明涉及一种基于固定地物回波的有源相控阵雷达接收通道校正方法，主要解决外场工作条件下有源相控阵雷达接收通道误差校正操作复杂、依赖辅助信源等问题。其实现过程是：1.对固定地物回波进行脉压，得到脉压样本集合；2.对脉压样本集合进行初选、峰值对齐、相关性筛选，得到待校正样本集合；3.计算待校正样本集合的相关矩阵及噪声子空间；4.基于子空间正交性建立凸优化模型并求解相对误差向量；5.利用相对误差向量对接收通道进行误差校正。本发明能够在不架设辅助信源的条件下得到接收通道幅相误差较好的估计，降低雷达接收方向图副瓣电平，可用于有源相控阵雷达外场工作环境下的接收通道校正。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，涉及雷达阵列的接收通道误差校正，可用于有源相控阵雷达在外场工作环境下的接收通道误差校正，并满足工程要求。

背景技术

相控阵雷达通过对各阵元信号相位的调整实现具有特定指向、增益和副瓣电平的波束，进而实现期望威力覆盖和空间滤波的作用。但由于有源器件的使用，各阵元接收通道通常会随时间、使用环境的不同产生不一致性，进而导致接收波束形成产生的方向图存在较高旁瓣，而高旁瓣不仅会导致副瓣区域强杂波的进入，造成虚警，同时也不利用干扰抑制，从而会影响雷达工作性能。

因此接收通道误差校正是阵列雷达中的一个重要研究方向。通道误差主要包括通道幅度误差和通道相位误差，一般统称为通道幅相误差。通道误差校正方法可分内校正法和外校正法两种，内校正法是在天线系统内利用附加设备实现校正，增加了系统的复杂度与成本。而外校正方法主要包括有源校正和自校正，有源校正即在雷达阵列的中场或远场放置一个或多个角度已知的信号源，该类方法运算量小、实现简单，但依赖于信号源位置精度，对于雷达工作的外场环境，校正源方向的测量不可避免地会产生误差，并且由于有源校正需要设置幅射源，也增加了操作负担。现有自校正方法通常基于空间中已存在的互相独立的信号源，利用某种优化模型对信源角度与阵列幅相误差进行联合估计，用来实现对接收阵列误差的校正，这些方法不仅对信号源数量有一定要求，而且要求各信源信号具有非相关性，对应用条件有较高的要求，此外，参数联合估计对应的高维、非线性优化等带来了庞大的运算量，从而影响了现有自校正方法的适用性。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于固定地物回波的有源相控阵雷达接收通道校正方法，以降低各接收通道幅相误差，保证雷达接收方向图具有较低的副瓣。

技术方案

一种基于固定地物回波的有源相控阵雷达接收通道校正方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：有源相控阵雷达向含有固定地物的区域发射脉冲信号，得到固定地物的基带回波样本；对基带回波样本进行脉冲压缩，得到脉压样本集合其中N表示距离单元数，x(n)表示第n个脉压样本，该x(n)是M×1维的复数向量，n＝1,…,N，M表示接收阵元个数，即该雷达包含M个接收通道；

步骤2：对脉压样本集合进行初选、峰值对齐及相关性筛选，获取待校正样本，具体步骤如下：

(2a)计算各脉压样本x(n)的平均功率，n＝1,…,N，从脉压样本集合中选取平均功率最大的前L个脉压样本，构成初选样本集合其中L表示初选样本数；

(2b)计算初选样本集合的对齐角φ_max，并对各初选样本y(l)进行峰值对齐处理，l＝1,…,L，得到峰值对齐后样本集合

(2c)对峰值对齐后样本集合做相关性筛选，得到待校正样本集合其中Q表示待校正样本数；

步骤3：计算待校正样本集合的相关矩阵R，并求得相关矩阵R的噪声子空间特征矩阵；

步骤4：基于子空间正交性，建立关于误差向量γ的凸优化模型，该γ是M×1维的复数向量，其第m个元素表示第m个通道的幅相误差，m＝1,…,M，并根据凸优化方法求解误差向量γ，计算相对误差向量