[发明专利]一种基于天波传播校正源信号的阵列误差校正方法

说明书

本发明提出了一种基于天波传播校正源信号的阵列误差校正方法，属于雷达阵列信号处理技术领域。通过在目标附近设置两个校正源，利用阵列误差模型构造方程求出与电离层高度相关的俯仰角余弦差值，并利用余弦差值对电离层高度进行估计，再由电离层高度估值计算两校正源俯仰角，最后将两校正源俯仰角代入任一校正源导向矢量计算得到阵列在该方向幅相误差的估值，实现阵列幅相误差的校正。本发明基于单层电离层假设的模型，通过在目标附近设置两个校正源实现了阵列误差的校正，并分析了各种误差存在时对校正结果的影响。

技术领域

本发明属于雷达阵列信号处理技术领域，特别是涉及一种基于天波传播校正源信号的阵列误差校正方法。

背景技术

在雷达阵列信号处理领域，主要研究的问题是如何通过处理雷达阵列接收到的信号来获取目标的各种信息。然而，在阵列接收信号的同时，由于阵元本身存在通道幅相误差即各阵元通道增益不一致，和阵元位置误差即用GPS等工具获取的阵元位置和真实位置有偏差，最终导致目标实际空间谱和理想空间谱有偏差，无法得到目标的正确信息。所以阵列误差校正一直都是雷达阵列信号处理领域的难点。

目前，现有的阵列误差校正方法主要基于的校正源都是视距情况下的，即校正源信号的方位角俯仰角已知，可以直接表示出校正源信号的理想导向矢量从而构造方程组求解误差系数。然而，对于使用经过电离层传播的非视距条件下的校正源信号进行阵列误差校正的方法却很少涉及。为了解决这个问题，本发明在单层电离层假设条件下，提出了一种基于天波传播校正源信号的阵列误差校正方法。

发明内容

本发明目的是为了解决未知电离层高度的阵列误差校正问题，提出了一种基于天波传播校正源信号的阵列误差校正方法。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出一种基于天波传播校正源信号的阵列误差校正方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：在辐射源目标预设范围内设置两个校正源，即校正源1和校正源2；所述辐射源目标和两个校正源发射的信号经单层电离层反射后被一平面阵列接收，所述校正源1和校正源2设置在辐射源目标和接收阵列的连线上；

步骤二：由阵列误差模型构造方程求解两个校正源的俯仰角余弦差值；

步骤三：利用步骤二得到的余弦差值搜索到其对应的电离层高度估值；

步骤四：利用步骤三中得到的电离层高度估值计算两个校正源俯仰角；

步骤五：将步骤四中得到的校正源1俯仰角代入校正源1导向矢量方程计算得到阵列在校正源方位角方向上的幅相误差的估值，或，将步骤四中得到的校正源2俯仰角代入校正源2导向矢量方程计算得到阵列在校正源方位角方向上的幅相误差的估值；

步骤六：利用步骤五得到的幅相误差的估值，在搜索辐射源目标方位俯仰空间谱时将幅相误差的估值代入辐射源目标的导向矢量方程中计算得出精确的辐射源目标方位角和俯仰角从而实现阵列误差校正。

进一步地，所述由阵列误差模型构造的方程具体为：

其中，表示校正源1导向矢量，表示校正源2导向矢量，表示校正源1幅相误差的估值，表示校正源2幅相误差的估值，两校正源俯仰角差在预设范围内满足θ₁表示校正源1或校正源2方位角，表示校正源1俯仰角，表示校正源2俯仰角，λ表示信号波长，j表示虚数单位，(x,y)表示阵列中阵元的坐标。

进一步地，所述两个校正源的俯仰角余弦差值具体计算公式为：

进一步地，校正源的方位角计算方法具体为：

过接收阵列作地球的切平面，由切平面方程求空间向量到该切平面的投影矩阵T，由辐射源目标和接收阵列连线构成弦矢量NS，由北极点和接收阵列连线构成弦矢量NA，求NS和NA到S平面的投影向量NS’和NA’，