[发明专利]基于远场点源的自适应通道校正方法

说明书

本发明公开了一种基于远场有源的自适应通道校正方法，主要解决现有通道校正技术需要摆放方位已知的辅助信源及计算量大的问题，其实现方案是：对雷达接收的信号采样并获得采样后的输出信号y(n)；计算y(n)的N个通道总功率及各个通道的接收功率，并求解幅度校正系数矢量；根据y(n)中相位关系构建相位校正矢量，并利用最小二乘准则求取该相位校正矢量；根据求出的幅度校正系数矢量及相位校正矢量构成估计的幅相误差矩阵，再将估计的幅相误差矩阵与原信号相乘得到校正后的信号。本发明避免了现有技术因辅助源的方向信息造成的偏差，且相比于其他自校正方法无需构建优化函数，减小了计算量，从而可提高对目标参数的估计准确性，可用于对阵列雷达实测数据信号的处理。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，尤其涉及一种自适应通道校正方法，可用于对阵列雷达实测数据信号的处理。

背景技术

随着阵列信号处理技术的发展，雷达接收机广泛采用多通道。在阵列信号处理的研究中，通常假设理想的阵列模型，即阵列模型中不存在误差。阵列雷达系统的每个接收通道大都包含多个有源器件，在有源器件工作过程中，随着工作时间增长和工作环境的变化，其幅度和相位特性逐渐变化，导致接收通道幅相不一致，严重影响信号参数估计和波束形成的准确性。因此，亟需研究阵元接收通道误差的校正方法。

现有接收通道校正方法大致可以分为两类：精确有源校正方法以及自适应校正方法。精确有源校正通过在空间摆放方位已知的辅助校正信源来对阵列扰动参数估计，计算量较小。但是当辅助源的方位信息有偏差时，会导致目标信号参数估计不准。阵列误差的自校正算法通常是将信源方向和未知的阵列误差参数进行联合估计，该方法无需已知的信号源方向，可以在接收目标信号的同时在线完成误差参数的估计与校正。但是这类方法通常使用优化函数来估计参数，计算量较大，且参数估计时全局收敛性往往得不到保证。

潘超等人在2017年第5期舰船电子工程中【一种基于远场有源的数字相控阵通道校正方法】提出了一种有源的通道校正方法，该方法分析了通道的幅相误差数学模型，并分别采用时延检测法和波峰检测法来估计出通道的相位误差和幅度误差。然而该方法需要在远场中心处设置一个辅助源，且辅助源的来波方向固定为0°，阵列每个接收通道与参考通道的幅度和相位比值包含了通道的幅相信息。这种方法需要摆放来波方向精确已知的辅助源，但是在很多情况下辅助源来波方向精度往往无法得到保证，会造成目标信号的参数估计不准确。

鲁祖坤等人在2013年现代导航【基于子空间的幅相误差自校正算法】中提出了一种幅相误差自校正算法，该算法先对均匀线阵的幅相误差建立数学模型，利用接收数据中信号子空间与噪声子空间正交的特点，对波达方向和幅相误差进行初步估计，再根据初步估计值运用迭代算法对波达方向和幅相误差值进行精确估计。但是该方法容易陷入局部收敛，且计算量较大。

王布宏等在2004年中国科学E辑信息科学【方位依赖阵元幅相误差校正的辅助阵元法】中提出了一种和方位有关的幅相误差自校正算法，该方法通过在待校正阵列中引入少量已校正阵元，将阵列的导向矢量和幅相误差矩阵按照精确校正和待校正阵元进行分块，再构建出幅相误差扰动后的导向矢量，根据子空间正交原理求解最小值估计问题来估计入射信号和阵列幅相误差矩阵。该方法需要一部分阵元是理想的或是已经很好校正过的，当没有校正过的阵元时，这种方法就显然不适用了。

靳榕等人在2010年第26卷第3期微波学报【低信噪比的接收通道阵列幅相误差校正方法】中提出了一种单辅助源的通道幅相误差改进算法，该算法利用协方差矩阵的对角元素值只有幅度信息求解通道幅相误差；构造信号相位矩阵，消除协方差矩阵中信号到达天线口阵面延迟所造成的相位影响，利用协方差矩阵的非对角元素求解相位误差。该方法还是需要依赖辅助源的方位信息来构造相位矩阵，若辅助源方位有误，会造成目标参数估计不准确。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于远场点源的自适应通道校正方法，自适应通道校正方法，以在实际应用中有效地避免因辅助源的方向信息造成的偏差，提高对目标参数的估计的准确性，并减少计算复杂度，避免陷入局部收敛。