[發明專利]寬帶信號超分辨測向中的陣元間互耦誤差校正方法

有效

• 申請號: 201510628111.1
• 申請日: 2015-09-28
• 公開（公告）號: CN105223541B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 甄佳奇;王志芳
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 主分類號: G01S3/04
• 分類號: G01S3/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 楊立超

技術領域

本發明涉及寬帶信號超分辨測向中存在的陣列誤差的校正方法。

背景技術

超分辨測向是陣列信號處理中的一個重要研究內容，在無線電監測、物聯網和電子對抗等領域有著較廣泛的應用。目前多數的測向方法都是以精確的掌握陣列流型為前提。而實際的測向系統當中往往存在高頻振蕩器件，導致測向估計時經常伴隨著陣元間互耦誤差，這直接導致了很多的超分辨測向方法的性能惡化，甚至失效，所以有必要對其進行校正處理。

對于只存在互耦效應的情況，較早的做法是對互耦進行電磁測量或通過矩量法對互耦系數進行電磁計算，然后對得到的互耦矩陣進行互耦效應的補償校正。這些方法的校正精度往往不能滿足實際工程的要求，特別對于高頻地波雷達，周圍的電磁環境復雜，無論是測量還是電磁計算的精度都無法滿足陣列校正的要求。隨著校正算法的發展，現在使用較多的方法是利用陣列互耦矩陣的特殊結構，將互耦系數參數化，然后使用參數估計的方法實現對互耦矩陣的估計并對陣列進行校正。參數化的校正方法不僅有很高的校正精度，而且還可以實時的隨著環境和陣元的電磁參數變化來對陣列互耦進行校正。其中比較典型的是王布宏和王永良于2004年提出的對陣列互耦效應進行校正的、只需一維搜索的快速算法，該算法不需要繁瑣的迭代過程，然而它只適用于窄帶信號，對于寬帶信號超分辨測向時陣元間互耦誤差的校正技術，公開發表的文獻并不多見。

發明內容

本發明為了解決現有的電磁測量或通過矩量法進行互耦效應校正的精度不高的問題和參數化校正方法進行互耦效應的校正不適用于寬帶信號的問題。

寬帶信號超分辨測向中的陣元間互耦誤差校正方法，包括下述步驟：

步驟1：建立含有陣元間互耦誤差的陣列信號模型：

當陣列當中存在陣元間互耦誤差時，陣列輸出可以表示為

X'(f_i)＝A'(f_i,α)S(f_i)+N(f_i)，i＝1,2,…,J(12)

其中，S(f_i)為信號s_k(t)經過傅立葉變換后的信號矢量矩陣；N(f_i)為噪聲n_m(t)經過傅立葉變換后的噪聲矢量矩陣，均值為0，方差為μ²(f_i)；

A'(f_i,α)＝[a'(f_i,α₁),…,a'(f_i,α_k),…,a'(f_i,α_K)]，i＝1,2,…,J(13)

為存在陣元間互耦誤差時頻點f_i上的陣列流型矩陣；a'(f_i,α_k)為存在陣元間互耦誤差時頻點f_i上第k個信號的陣列導向矢量；則有

R'(f_i)＝E{X'(f_i)(X'(f_i))^H}，i＝1,2,…,J(14)

R'(f_i)為存在陣元間互耦誤差時頻點f_i上的接收信號協方差矩陣；

A(f_i,α)＝[a(f_i,α₁),…,a(f_i,α_k),…,a(f_i,α_K)]為理想情況下頻點f_i上的陣列流型矩陣，a(f_i,α_k)為理想情況下頻點f_i上第k個信號的陣列導向矢量；

設W(f_i)為頻點f_i上的陣列擾動矩陣，表示陣元間的互耦程度，則當存在陣元間互耦誤差時頻點f_i上的陣列導向矢量為

a'(f_i,α_k)＝W(f_i)a(f_i,α_k)(15)

相應的陣列流型矩陣可以表示為