[发明专利]一种相控阵系统幅相误差矫正方法

说明书

本发明公开一种相控阵系统幅相误差矫正方法，该方法将Root‑MUSIC算法应用于相控阵系统角度定位和幅度‑相位误差矫正，并通过引入局部搜索步骤改进经典幅相误差矫正算法的性能，从而使该改进方法能更得到更精确的幅相误差校准矩阵，并最终实现精确角度定位。

技术领域

本发明涉及相控阵系统信号处理领域，具体涉及一种相控阵系统幅相误差矫正方法。

背景技术

学者们对信号叠加原理的研究和移相器的运用提出了相控阵系统，它通过移相器可以为每个辐射元器件发射信号添加不同的相位，从而进行相长干涉或者是相消干涉，实现了系统波束的电子扫描，能够方便地在期望的方向上形成窄波束。很好地改进了传统阵列天线需要的机械转动，实现了波束指向的无惯性快速扫描，为实现目标探测的灵活性创造了很好的条件。

目标方位角的探测依然使用阵列空间谱估计算法，虽然阵列空间谱估计算法已经在很多场合的实际运用中得到了验证，且获得了不错的效果。然而对于相控阵系统中往往存在诸多非理想因素从而在阵列中造成了不同的幅相误差，当阵列流形无法精确已知时，这些测向算法就无法做到精确定位。因此阵列误差估计和校正是阵列信号处理中的重要一环，没有阵列误差校正，任何的高分辨空间谱估计方法都无法实际使用。为了提高相控阵系统的目标探测精度，使之能够有效地运用到实际生活中，研究对相控阵系统的幅相误差矫正和目标探测的研究仍然是目前研究的热点，且与社会的发展与稳定息息相关。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种相控阵系统幅相误差矫正方法，具体技术方案如下：

一种相控阵系统幅相误差矫正方法，所述相控阵阵列为均匀线性阵列，阵列数目为M，阵列都沿y轴放置，且相控阵阵列中存在一定的幅相误差；空间中有K个不同的目标，且不同目标的反射信号是相互独立的；

所述的误差校正方法具体包括如下步骤：

S1：对相控阵多通道接收信息进行处理，得到信号噪声子空间矩阵，具体通过如下的子步骤来实现：

S1.1：将接收阵列接收到的第t个脉冲X(t)表示为：

其中，W为相控阵阵列的幅度-相位误差矩阵，为相移矩阵，A代表目标方位矢量矩阵，A＝[a(θ₁)，a(θ₂)，...，a(θ_k)]^H，H表示共轭矩阵的转置，a(θ_k)表示第k个目标的阵列方向矢量；S表示接收的信号能量大小的矩阵，S＝[s₁，s₂，...，s_k]，s_k是来自第k个目标的信号；n表示噪声矩阵；

S1.2：计算接收阵列接收到的第t个脉冲X(t)的协方差矩阵R

其中，D_s表示由K个最大特征值组成的K×K的对角矩阵，而D_n表示由余下的M-K个小特征值组成的对角矩阵。E_s表示信号子空间，由K个最大特征值对应的特征向量组成；而E_n表示噪声子空间，由余下M-K个最小特征值对应的特征向量组成；

S1.3：根据公式(1)～(2)，得到噪声子空间E_n；

S2：使用Root-MUSIC算法解算K个目标的波达方位角的初始角度θⁱⁿ；

S3：通过局部搜索在初始角度θⁱⁿ附近展开局部搜索得到精确角度；

S4：通过精确角度计算幅相误差矫正矩阵V，从而解决目标角度探测和幅相误差矫正问题。

进一步地，所述S2通过如下的子步骤来实现：