[發(fā)明專利]基于固定地物回波的有源相控陣?yán)走_(dá)接收通道校正方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710689582.2
• 申請(qǐng)日: 2017-08-14
• 公開（公告）號(hào): CN107607915B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王旭;蔡興雨;朱思橋;任倫;周游;兌雅娟;李斌;袁朋杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子工程研究所
• 主分類號(hào): G01S7/32
• 分類號(hào): G01S7/32;G01S7/40
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 劉新瓊

本發(fā)明涉及一種基于固定地物回波的有源相控陣?yán)走_(dá)接收通道校正方法，主要解決外場(chǎng)工作條件下有源相控陣?yán)走_(dá)接收通道誤差校正操作復(fù)雜、依賴輔助信源等問(wèn)題。其實(shí)現(xiàn)過(guò)程是：1.對(duì)固定地物回波進(jìn)行脈壓，得到脈壓樣本集合；2.對(duì)脈壓樣本集合進(jìn)行初選、峰值對(duì)齊、相關(guān)性篩選，得到待校正樣本集合；3.計(jì)算待校正樣本集合的相關(guān)矩陣及噪聲子空間；4.基于子空間正交性建立凸優(yōu)化模型并求解相對(duì)誤差向量；5.利用相對(duì)誤差向量對(duì)接收通道進(jìn)行誤差校正。本發(fā)明能夠在不架設(shè)輔助信源的條件下得到接收通道幅相誤差較好的估計(jì)，降低雷達(dá)接收方向圖副瓣電平，可用于有源相控陣?yán)走_(dá)外場(chǎng)工作環(huán)境下的接收通道校正。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，涉及雷達(dá)陣列的接收通道誤差校正，可用于有源相控陣?yán)走_(dá)在外場(chǎng)工作環(huán)境下的接收通道誤差校正，并滿足工程要求。

背景技術(shù)

相控陣?yán)走_(dá)通過(guò)對(duì)各陣元信號(hào)相位的調(diào)整實(shí)現(xiàn)具有特定指向、增益和副瓣電平的波束，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)期望威力覆蓋和空間濾波的作用。但由于有源器件的使用，各陣元接收通道通常會(huì)隨時(shí)間、使用環(huán)境的不同產(chǎn)生不一致性，進(jìn)而導(dǎo)致接收波束形成產(chǎn)生的方向圖存在較高旁瓣，而高旁瓣不僅會(huì)導(dǎo)致副瓣區(qū)域強(qiáng)雜波的進(jìn)入，造成虛警，同時(shí)也不利用干擾抑制，從而會(huì)影響雷達(dá)工作性能。

因此接收通道誤差校正是陣列雷達(dá)中的一個(gè)重要研究方向。通道誤差主要包括通道幅度誤差和通道相位誤差，一般統(tǒng)稱為通道幅相誤差。通道誤差校正方法可分內(nèi)校正法和外校正法兩種，內(nèi)校正法是在天線系統(tǒng)內(nèi)利用附加設(shè)備實(shí)現(xiàn)校正，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度與成本。而外校正方法主要包括有源校正和自校正，有源校正即在雷達(dá)陣列的中場(chǎng)或遠(yuǎn)場(chǎng)放置一個(gè)或多個(gè)角度已知的信號(hào)源，該類方法運(yùn)算量小、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但依賴于信號(hào)源位置精度，對(duì)于雷達(dá)工作的外場(chǎng)環(huán)境，校正源方向的測(cè)量不可避免地會(huì)產(chǎn)生誤差，并且由于有源校正需要設(shè)置幅射源，也增加了操作負(fù)擔(dān)。現(xiàn)有自校正方法通常基于空間中已存在的互相獨(dú)立的信號(hào)源，利用某種優(yōu)化模型對(duì)信源角度與陣列幅相誤差進(jìn)行聯(lián)合估計(jì)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)接收陣列誤差的校正，這些方法不僅對(duì)信號(hào)源數(shù)量有一定要求，而且要求各信源信號(hào)具有非相關(guān)性，對(duì)應(yīng)用條件有較高的要求，此外，參數(shù)聯(lián)合估計(jì)對(duì)應(yīng)的高維、非線性優(yōu)化等帶來(lái)了龐大的運(yùn)算量，從而影響了現(xiàn)有自校正方法的適用性。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問(wèn)題

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種基于固定地物回波的有源相控陣?yán)走_(dá)接收通道校正方法，以降低各接收通道幅相誤差，保證雷達(dá)接收方向圖具有較低的副瓣。

技術(shù)方案

一種基于固定地物回波的有源相控陣?yán)走_(dá)接收通道校正方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：有源相控陣?yán)走_(dá)向含有固定地物的區(qū)域發(fā)射脈沖信號(hào)，得到固定地物的基帶回波樣本；對(duì)基帶回波樣本進(jìn)行脈沖壓縮，得到脈壓樣本集合其中N表示距離單元數(shù)，x(n)表示第n個(gè)脈壓樣本，該x(n)是M×1維的復(fù)數(shù)向量，n＝1,…,N，M表示接收陣元個(gè)數(shù)，即該雷達(dá)包含M個(gè)接收通道；

步驟2：對(duì)脈壓樣本集合進(jìn)行初選、峰值對(duì)齊及相關(guān)性篩選，獲取待校正樣本，具體步驟如下：

(2a)計(jì)算各脈壓樣本x(n)的平均功率，n＝1,…,N，從脈壓樣本集合中選取平均功率最大的前L個(gè)脈壓樣本，構(gòu)成初選樣本集合其中L表示初選樣本數(shù)；

(2b)計(jì)算初選樣本集合的對(duì)齊角φ_max，并對(duì)各初選樣本y(l)進(jìn)行峰值對(duì)齊處理，l＝1,…,L，得到峰值對(duì)齊后樣本集合

(2c)對(duì)峰值對(duì)齊后樣本集合做相關(guān)性篩選，得到待校正樣本集合其中Q表示待校正樣本數(shù)；

步驟3：計(jì)算待校正樣本集合的相關(guān)矩陣R，并求得相關(guān)矩陣R的噪聲子空間特征矩陣；

步驟4：基于子空間正交性，建立關(guān)于誤差向量γ的凸優(yōu)化模型，該γ是M×1維的復(fù)數(shù)向量，其第m個(gè)元素表示第m個(gè)通道的幅相誤差，m＝1,…,M，并根據(jù)凸優(yōu)化方法求解誤差向量γ，計(jì)算相對(duì)誤差向量