[發(fā)明專利]陸基短距K波段雷達(dá)的離線在線式幅相誤差校正方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710017434.6
• 申請(qǐng)日: 2017-01-04
• 公開（公告）號(hào): CN108267723A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 翁曉明;楊大寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京智慧魔方電子科技有限公司
• 主分類號(hào): G01S7/40
• 分類號(hào): G01S7/40
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本發(fā)明公開了一種針對(duì)陸基短距K波段線性調(diào)頻連續(xù)波(LFMCW)雷達(dá)的離線?在線式多通道幅相誤差校正方法，屬于雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域。該方法首先通過離線方式，分別對(duì)空對(duì)參考反射面照射，通過點(diǎn)估計(jì)法和Savitzky?Golay平滑濾波，得到包括幅度誤差、初相誤差、時(shí)域誤差曲線、頻域誤差曲線的誤差參數(shù)，接著通過在線方式，利用已知位置信息的強(qiáng)單反射點(diǎn)，結(jié)合離線模式估計(jì)得到的誤差參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)時(shí)幅相誤差校正。工程實(shí)例的結(jié)果表明，本發(fā)明可以有效地校正各個(gè)通道的幅相誤差，提高了各個(gè)通道的脈沖壓縮的輸出信噪比，抑制了脈沖壓縮主瓣的展寬，提高了微小目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)概率，增加了雷達(dá)測(cè)向的精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種雷達(dá)信號(hào)處理領(lǐng)域的幅相誤差校正方法，特別是一種針對(duì)毫米波段線性調(diào)頻連續(xù)波(LFMCW)雷達(dá)的離線-在線式多通道幅相誤差校正方法。

背景技術(shù)

毫米波雷達(dá)使用毫米波作為雷達(dá)的發(fā)射信號(hào)，毫米波的波長(zhǎng)介于厘米波和光波之間，因此毫米波兼有微波制導(dǎo)和光電制導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)。同厘米波導(dǎo)引頭相比，毫米波導(dǎo)引頭具有體積小、質(zhì)量輕和空間分辨率高的特點(diǎn)。與紅外、激光、電視等光學(xué)導(dǎo)引頭相比，毫米波導(dǎo)引頭穿透霧、煙、灰塵的能力強(qiáng)，具有全天候(大雨天除外)全天時(shí)的特點(diǎn)。另外，毫米波導(dǎo)引頭的抗干擾、反隱身能力也優(yōu)于其他微波導(dǎo)引頭。

毫米波雷達(dá)采用線性調(diào)頻連續(xù)波(LFMCW)體制時(shí)，相比脈沖體制雷達(dá)，可以進(jìn)一步降低雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的峰值功率，利用“解斜”信號(hào)處理方法可以降低AD的采樣頻率，從而降低雷達(dá)體積、質(zhì)量和生產(chǎn)成本。不僅在軍事領(lǐng)域，現(xiàn)在K波段LFMCW雷達(dá)被廣泛運(yùn)用于交通監(jiān)測(cè)、安防跟蹤、工業(yè)控制、汽車駕駛輔助等眾多民用領(lǐng)域，而受到廣泛的重視。

雷達(dá)的多通道之間總會(huì)因?yàn)槠骷灰恢拢瑴囟茸兓仍驅(qū)е路嗾`差。幅相誤差主要可以分為兩類：一是某一天線的I/Q兩通道的幅相誤差，二是多個(gè)天線的通道之間的幅相誤差。幅相誤差可能是時(shí)變誤差，如各通道放大器、混頻器和濾波器的特性不一致等因素引起的誤差，也可能是非時(shí)變誤差，如陣元位置的微小波動(dòng)、陣元間互耦以及陣元饋線不同等因素造成的誤差。當(dāng)多通道雷達(dá)的各個(gè)通道之間存在幅相誤差時(shí)，會(huì)引起雷達(dá)的脈沖壓縮主瓣展寬，主瓣能量泄露而導(dǎo)致小目標(biāo)丟失，多天線的測(cè)角性能下降等不良的影響。

通常的多通道幅相誤差校正方法主要包括兩大類：一是有源校正方法，即通過引入一個(gè)方位已知的精確輔助源來實(shí)現(xiàn)對(duì)多通道幅相誤差參數(shù)的離線估計(jì)，再利用所得的誤差參數(shù)值來校正陣列。由于有源校正算法是已知來波方位而避免了對(duì)波達(dá)方向的估計(jì)，因此，該類方法具有很高的誤差估計(jì)精度。但是，估計(jì)精確度受輔助源方位精度的影響，對(duì)于器件老化等時(shí)變誤差，必須重新進(jìn)行校正，代價(jià)較高。二是自校正方法，即基于子空間理論，通過代價(jià)函數(shù)的迭代過程實(shí)現(xiàn)信號(hào)波達(dá)方向和多通道誤差矩陣的聯(lián)合估計(jì)。該類方法不需要輔助源，同時(shí)可以自適應(yīng)的校正隨溫度等因素變化的時(shí)變誤差，但是要求的信噪比較高，并通常伴隨著較高的運(yùn)算復(fù)雜度。

一種有效的幅相誤差校正思路是：結(jié)合有源校正方法和自校正方法，通過離線的有源校正獲得絕大多數(shù)的誤差參數(shù)，再通過結(jié)合誤差參數(shù)的自校正方法進(jìn)行在線的幅相誤差校正。這種離線-在線式的幅相誤差校正方法，一方面減小了對(duì)輔助源精確程度的要求，一方面因?yàn)橛姓`差參數(shù)的輔助，降低了自校正方法的運(yùn)算復(fù)雜度。同時(shí)，離線-在線式的幅相誤差效正方法不僅對(duì)非時(shí)變的幅相誤差有效，對(duì)隨溫度、器件老化等因素時(shí)變的多通道幅相誤差同樣有效。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種針對(duì)陸基短距K波段LFMCW雷達(dá)的多通道幅相誤差校正方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：陸基短距K波段LFMCW雷達(dá)的離線-在線式多通道幅相誤差校正方法，步驟如下：

離線模式下，對(duì)于誤差參數(shù)/曲線的計(jì)算方法包括以下步驟：

(1)記錄對(duì)空照射下的Monte-Carlo實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在無電磁干擾環(huán)境下，對(duì)空照射，記錄2m個(gè)通道的n＞＞1個(gè)重復(fù)周期的回波樣本。