[发明专利]一种外辐射源雷达旋转阵列的无源通道校正方法及系统

摘要

本发明公开了一种外辐射源雷达旋转阵列的无源通道校正方法及系统，将阵列天线经过两次或两次以上的旋转，通过时域相关运算分离出每次旋转的最强径信号，利用高信噪比的最强径信号估计通道幅度失配系数，实现幅度校正；利用已经过幅度校正的最强径信号和阵列天线旋转的角度信息估计通道相位失配系数，实现相位校正。本发明完全不需要任何辅助信号源，是一种真正的无源通道校正技术方案，其优势在于：不存在有源通道校正方法面临的回波干扰，多径效应等棘手问题；利用了每次阵列旋转的最强径信号，具有良好的精度和稳健性，操作简单；大大改善了雷达的应用灵活性；在提高探测性能的同时，大幅降低了雷达的研制成本和维护费用。

主权项

一种外辐射源雷达旋转阵列的无源通道校正方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将阵列天线经过两次或两次以上的旋转，设阵列旋转次数为R，通过时域相关运算分离出每次旋转的最强径信号得到取均值后的最强径信号i＝1,2,…,M，M为阵列天线的阵元个数，r＝0,1,2…，R‑1，OFDM符号序号b＝1,2,…,N，N为最强径信号样本数；步骤2，利用步骤1获取的最强径信号估计通道幅度失配系数如下，${\hat{g}}_i=\frac{1}{R}\underset{r=0}{\overset{R-1}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt{{\left|y_i^r\right|}^2/{\left|y_1^r\right|}^2}$根据所得通道幅度失配系数估计值实现幅度校正，其中为阵元i的通道幅度失配系数估计值，为阵元1相应取均值后的最强径信号；步骤3，相位校正，包括以下子步骤，步骤3.1，首先对最强径信号进行幅度校正并归一化处理，得到步骤3.2，利用已经过幅度校正并归一化处理的最强径信号通过最大似然算法估计出最强径信号的来波方向$\widehat{\mathrm{\θ}}=\underset{\mathrm{\θ}}{\min }{\left|\right|\hat{y}-A\left(\mathrm{\θ}\right){\left[A^H\left(\mathrm{\θ}\right)A\left(\mathrm{\θ}\right)\right]}^{-1}{A}^H\left(\mathrm{\θ}\right)\hat{y}\left|\right|}_2=\underset{\mathrm{\θ}}{\mathrm{ma}}\mathrm{xtr}\left(P_{A\left(\mathrm{\θ}\right)}\hat{y}{\hat{y}}^H\right);$其中$\hat{y}=\left[\begin{array}{c}{\hat{y}}^0\\ {\hat{y}}^1\\ .\\ .\\ .\\ {\hat{y}}^{R-1}\end{array}\right]$${\hat{y}}^r={\left[\begin{array}{cccc}{\hat{y}}_1^r& {\hat{y}}_2^r& ...& {\hat{y}}_M^r\end{array}\right]}^T$P_A(θ)＝A(θ)[A^H(θ)A(θ)]^‑1A^H(θ)$A\left(\mathrm{\θ}\right)=\left[\begin{array}{c}\mathrm{diag}\left[a\left(\mathrm{\θ}\right)\right]\\ \mathrm{diag}\left[a(\mathrm{\θ}-{\mathrm{\θ}}_1)\right]\\ .\\ .\\ .\\ \mathrm{diag}\left[a(\mathrm{\θ}-{\mathrm{\θ}}_{R-1})\right]\end{array}\right]$a(θ)＝[1 e^{j2πdsinθ/λ} … e^{j2π(M‑1)dsinθ/λ}]^T，$a(\mathrm{\θ}-{\mathrm{\θ}}_r)={\left[\begin{array}{cccc}1& e^{j2\mathrm{\π}d\sin (\mathrm{\θ}-{\mathrm{\θ}}_r)/\mathrm{\λ}}& ...& e^{j2\mathrm{\π}(M-1)d\sin (\mathrm{\θ}-{\mathrm{\θ}}_r)/\mathrm{\λ}}\end{array}\right]}^T;$θ为最强径信号的到达角，θ_r为阵列天线第r次旋转的角度，diag[a]为向量a转变成的对角阵，d为阵元间距，λ为信号载波波长；步骤3.3，最后利用估计的最强径信号来波方向通过最小二乘算法估计出通道相位失配系数$\widehat{\mathrm{\δ}}={\left[A^H\left(\widehat{\mathrm{\θ}}\right)A\left(\widehat{\mathrm{\θ}}\right)\right]}^{-1}{A}^H\left(\widehat{\mathrm{\θ}}\right)\hat{y},$实现相位校正；其中$\mathrm{\δ}={\left[\begin{array}{cccc}{e}^{j{\mathrm{\φ}}_1}& e^{j{\mathrm{\φ}}_2}& ...& e^{j{\mathrm{\φ}}_M}\end{array}\right]}^T$φ_i为阵元i的通道相位失配系数，为δ的估计值。