[發明專利]利用兩個未知方位輔助源的陣列幅相誤差估算方法

在審

• 申請號: 201811330686.5
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109507635A
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 戴崢;劉巖;單堯;劉燕
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十八研究所
• 主分類號: G01S3/14
• 分類號: G01S3/14
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明涉及一種利用兩個未知方位輔助源的陣列幅相誤差估算方法，包括步驟：(1)接收兩個在時間上順序出現的輔助信號源的信號，基于陣列信號協方差矩陣的結構特點，估計出幅度誤差，并得到相位誤差和陣列流形向量之間的關系；(2)利用步驟(1)所述的關系，在陣列接收數據中消除相位誤差，通過對二維空間譜的搜索估計出兩個輔助源的方位；(3)利用相位誤差和陣列流形向量之間的關系估計出相位誤差。該方法無需精確測量校正信號源的方位，避免了方位測量中引入額外的誤差。

技術領域

本發明涉及一種利用兩個未知方位輔助源的陣列幅相誤差估算方法。

背景技術

高分辨的DOA估計算法都是以接收陣列的先驗信息精確已知為前提的，因而有著很好的估計性能。但是在實際的工程應用中，受到環境和器件本身等因素的影響，實際的陣列流形往往會出現偏差和擾動。通常遇到的陣列誤差形式有：陣元方向圖誤差、陣元通道幅相誤差、陣元互耦和陣元未知誤差。而基于子空間的DOA估計算法對陣列誤差十分敏感，算法的估計性能會因為陣列誤差嚴重惡化，甚至失效。因此，陣列誤差的估計與校正對DOA估計技術具有實用價值和重要意義。

傳統的陣列誤差校正算法大多數都借助方位精確已知的輔助信號源來進行誤差校正，然而在實際的工程應用中，在借助輔助源的校正過程中還會引入新的誤差，其中最主要的誤差來自于對輔助信號源的方位測量。當輔助源的方位測量值有偏差時，誤差估計算法會存在估計誤差。因此尋找校正方法避免輔助信號源的方位測量偏差引入額外的估計誤差，對提升誤差校正算法的估計精度具有實際意義。

發明內容

發明目的：針對上述問題，本發明的目的是針對輔助信號源的方位測量可能存在測量偏差的不足，提供了一種利用兩個未知方位輔助源的陣列幅相誤差估算方法，該方法的顯著優點是無需精確測量校正信號源的方位，避免了方位測量中引入額外的誤差。

技術方案：為實現以上目的，本發明提供的

一種利用兩個未知方位輔助源的陣列幅相誤差估算方法，包括以下步驟：

(1)接收兩個在時間上順序出現的輔助信號源的信號，基于陣列信號協方差矩陣的結構特點，估計出幅度誤差，并得到相位誤差和陣列流形向量之間的關系；

(2)利用步驟(1)所述的關系，在陣列接收數據中消除相位誤差，通過對二維空間譜的搜索估計出兩個輔助源的方位；

(3)利用相位誤差和陣列流形向量之間的關系估計出相位誤差。

步驟(1)接收兩個在時間上順序出現的輔助信號源的信號具體為，

(1.1)在雷達探測區域內的遠場任意的兩個不同方位位置放置2個校正信號源，確定陣列的參考陣元并以該陣元的位置為坐標原點，確定每次測量過程中天線陣列接收信號的快拍次數L，確定所有天線陣元的個數M和位置坐標；

(1.2)打開第一個校正信號源，關閉第二個校正信號源，將雷達回波信號經過雷達系統各天線陣元的接收機和模擬/數字轉換器進行處理和采樣后，得到M×L維的雷達接收數據復矩陣X₁，將X₁傳送到雷達系統的信號處理機備用；

(1.3)關閉第一個校正信號源，打開第二個校正信號源，將雷達回波信號經過雷達系統各天線陣元的接收機和模擬/數字轉換器進行處理和采樣后，得到M×L維的雷達接收數據復矩陣X₂，將X₂傳送到雷達系統的信號處理機備用。

步驟(1)所述的估計出幅度誤差，并得到相位誤差和陣列流形向量之間的關系，包括步驟：

(1.4)利用接收數據復矩陣X₁和X₂分別計算協方差矩陣和其中E{·}表示數學期望；