雙基地mimo雷達(dá)收發(fā)陣列幅相誤差的校正方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于雷達(dá)收發(fā)陣列幅相誤差校正【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了雙基地MIMO雷達(dá)收發(fā)陣列幅相誤差的校正方法。該雙基地MIMO雷達(dá)收發(fā)陣列幅相誤差的校正方法包括以下步驟：雙基地MIMO雷達(dá)接收到的回波信號中所有脈沖周期的信號為Y1至YQ，發(fā)射波形表示為S，分別對Y1至YQ進(jìn)行發(fā)射波形匹配和列向量化處理，得到η1至ηQ，利用η1至ηQ組成矩陣X；通過構(gòu)造的四個(gè)選擇矩陣J1至J4，得出X1至X4：采用旋轉(zhuǎn)子空間不變算法估計(jì)出目標(biāo)的波達(dá)方向、波離方向以及雙基地MIMO雷達(dá)的收發(fā)陣列的導(dǎo)向矢量；得出雙基地MIMO雷達(dá)的收發(fā)陣列的幅相誤差。
【專利說明】雙基地MIMO雷達(dá)收發(fā)陣列幅相誤差的校正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于雷達(dá)收發(fā)陣列幅相誤差校正【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及雙基地MIMO雷達(dá)收發(fā)陣列幅相誤差的校正方法，能較精確地實(shí)現(xiàn)波達(dá)角度和波離角度估計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]多輸入多輸出(multiple input multiple output, ΜΙΜΟ)雷達(dá)是近年來提出的一種新體制雷達(dá)，它通過發(fā)射陣元發(fā)射相互正交的信號，接收機(jī)利用發(fā)射信號的正交性把來自不同發(fā)射陣元的信號分離開，然后利用這些信號進(jìn)行參數(shù)估計(jì)。與傳統(tǒng)雷達(dá)相比，MIMO雷達(dá)能夠增加最大可檢測目標(biāo)數(shù)，提高目標(biāo)分辨性能，具有更大的虛擬孔徑、更窄的波束和更低的旁瓣等優(yōu)點(diǎn)。就信號處理方式而言，目前MMO雷達(dá)主要分為兩大類:一類是統(tǒng)計(jì)(Statistics)MIMO雷達(dá)，其特點(diǎn)是陣元間距較大，可從不同視角觀測目標(biāo)，從而獲得發(fā)射和接收兩方面的分集增益，尤其是在信噪比較高時(shí)，可以使閃爍目標(biāo)的檢測性能有較大提高；另一類是相干MMO雷達(dá)，包括單基地(Colocated)和雙基地(Bistatic) MIMO雷達(dá)。這類MIMO雷達(dá)的陣元間距較小，要求多個(gè)收發(fā)陣元到目標(biāo)射線近似平行，且陣元間包絡(luò)時(shí)延可以忽略，主要是利用虛擬孔徑有效提高目標(biāo)的可辨識度和目標(biāo)的空域?yàn)V波特性。而對于雙基地MIMO雷達(dá)來說,波達(dá)方向(Direction of Arrival, D0A)和波離方向(Direction ofcbparture，D0D)是雷達(dá)信號的重要空域參數(shù)?，F(xiàn)有的很多高分辨方法(如ESPRIT，MUSIC等)可以直接應(yīng)用到雙基地MIMO雷達(dá)的波達(dá)方向估計(jì)中。眾所周知，在陣列信號處理中，高分辨技術(shù)具有非常高的估計(jì)性能。但是當(dāng)陣列存在通道、位置等誤差時(shí)，這些高分辨技術(shù)的性能就會顯著下降。已有大量的文獻(xiàn)提出了傳統(tǒng)陣列誤差校正的方法。與傳統(tǒng)陣列校正不同，雙基地MIMO雷達(dá)需要同時(shí)校正發(fā)射陣列和接收陣列的誤差以達(dá)到更好的估計(jì)性能。
[0003]已有很多人致力于雙基地MMO雷達(dá)的DOA估計(jì)研究，但是都沒有考慮到收發(fā)陣列的幅相誤差，而在實(shí)際的應(yīng)用場合中，陣列的幅相誤差是不可避免的。現(xiàn)有技術(shù)中，有學(xué)者利用將ESPRIT方法和最小二乘方法的結(jié)合得到了收發(fā)陣列的閉式解，避免了峰值搜索，但其角度估計(jì)和幅相誤差估計(jì)的精度和性能仍有待提高。還有人提出利用MUSIC方法進(jìn)行兩個(gè)一維的搜索得到了更好的估計(jì)性能，但兩個(gè)一維的峰值搜索計(jì)算量太大，復(fù)雜度較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出雙基地MMO雷達(dá)收發(fā)陣列幅相誤差的校正方法?？梢詫﹄p基地MIMO雷達(dá)的收發(fā)陣列進(jìn)行有效地自校正，從而更好的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的波達(dá)和波離方向估計(jì)，并且具有計(jì)算量小、精度高的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0006]雙基地MMO雷達(dá)收發(fā)陣列幅相誤差的校正方法包括以下步驟:
[0007]S1:雙基地MMO雷達(dá)的發(fā)射陣列呈現(xiàn)為均勻線陣，雙基地MMO雷達(dá)的接收陣列呈現(xiàn)為均勻線陣；雙基地MMO雷達(dá)的發(fā)射陣列發(fā)射相互正交的編碼信號，然后利用雙基地MMO雷達(dá)的接收陣列接收目標(biāo)的回波信號；在接收到的回波信號中第q個(gè)脈沖周期的信號表示為Yq，q取I至Q，Q為雙基地MIMO雷達(dá)的發(fā)射信號的脈沖周期數(shù)；
[0008]S2:接收到的回波信號中所有脈沖周期的信號為Y1至Yq，發(fā)射波形表示為S，分別對Y1至Yq進(jìn)行發(fā)射波形匹配，得到Z1至Zq ;然后分別對Z1至Zq進(jìn)行列向量化處理，得到H1 至 nQ，利用 H1 至 1^組成矩陣XiX=En1,..., nQ]；
[0009]S3:構(gòu)造四個(gè)選擇矩陣J1至J4，然后按照以下公式得出X1至X4:
[0010]X1=J1X, X2=J2X, X3=J3X, X4=J4X ;
[0011]然后，按照以下公式得出Rn、R21、R33和R43:
[0012]
【權(quán)利要求】
1.雙基地MIMO雷達(dá)收發(fā)陣列幅相誤差的校正方法，其特征在于，包括以下步驟: S1:雙基地MMO雷達(dá)的發(fā)射陣列呈現(xiàn)為均勻線陣，雙基地MMO雷達(dá)的接收陣列呈現(xiàn)為均勻線陣；雙基地MMO雷達(dá)的發(fā)射陣列發(fā)射相互正交的編碼信號，然后利用雙基地MMO雷達(dá)的接收陣列接收目標(biāo)的回波信號；在接收到的回波信號中第q個(gè)脈沖周期的信號表示為Y,，q取I至Q，Q為雙基地MIMO雷達(dá)的發(fā)射信號的脈沖周期數(shù)； S2:接收到的回波信號中所有脈沖周期的信號為Y1至Yq，發(fā)射波形表示為S，分別對Y1至Yq進(jìn)行發(fā)射波形匹配，得到Z1至Zq ;然后分別對Z1至Zq進(jìn)行列向量化處理，得到η !至%，利用 Il1 至 IIq 組成矩陣 XrX=Ell1,..., Hg]； S3:構(gòu)造四個(gè)選擇矩陣J1至J4，然后按照以下公式得出X1至X4:
X1=J1X, X2=J2X, X3=J3X, X4=J4X ； 然后，按照以下公式得出Rn、R21、R33和R43:
2.如權(quán)利要求1所述的雙基地MIMO雷達(dá)收發(fā)陣列幅相誤差的校正方法，其特征在于，在步驟S3中，四個(gè)選擇矩陣J1至J4為:
3.如權(quán)利要求2所述的雙基地MIMO雷達(dá)收發(fā)陣列幅相誤差的校正方法，其特征在于，在步驟SI中，接收到的回波信號中第q個(gè)脈沖周期的信號Y,為:
4.如權(quán)利要求2所述的雙基地MIMO雷達(dá)收發(fā)陣列幅相誤差的校正方法，其特征在于，在步驟S2中，按照以下公式對Y,進(jìn)行發(fā)射波形匹配:
Zq=YqSH 在得出Zq之后，對Zq進(jìn)行列向量化處理進(jìn)行列向量化處理包括以下步驟:提取Zq的每一列，然后按照\的列順序，將\的每一列排在一列中，形成列向量nq。
5.如權(quán)利要求2所述的雙基地MIMO雷達(dá)收發(fā)陣列幅相誤差的校正方法，其特征在于，在步驟S4中，首先估計(jì)出噪聲的平均功率σ 2，求出矩陣
6.如權(quán)利要求5所述的雙基地MMO雷達(dá)收發(fā)陣列幅相誤差的校正方法，其特征在于，在步驟S5中，根據(jù)以下公式得出雙基地MIMO雷達(dá)的發(fā)射陣列中第m個(gè)陣元的幅度誤差:
【文檔編號】G01S7/40GK103885048SQ201410105629
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月20日
【發(fā)明者】李軍, 呂利, 廖桂生, 陳茜茜, 郭一帆 申請人:西安電子科技大學(xué)