[發(fā)明專利]一種時(shí)域降維的多快拍迭代陣元幅相誤差估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910482669.1
• 申請(qǐng)日: 2019-06-04
• 公開（公告）號(hào): CN110376561B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王彤;馬欣;劉程;王萌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/40
• 分類號(hào): G01S7/40
• 代理公司: 西安嘉思特知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61230
• 代理人: 張捷

1.一種時(shí)域降維的多快拍迭代陣元幅相誤差估計(jì)方法，其特征在于，方法步驟如下：

步驟1：取出雷達(dá)接收到的經(jīng)脈沖壓縮后L個(gè)距離單元的回波數(shù)據(jù)x_l，其中l(wèi)＝1,2,...,L，并構(gòu)建這L個(gè)距離單元的雜波表示基矩陣ψ_l,(l＝1,2,…,L)；

步驟2：利用時(shí)域降維方法，對(duì)回波數(shù)據(jù)x_l和雜波表示基矩陣ψ_l進(jìn)行時(shí)域降維處理，得到降維后的回波數(shù)據(jù)z_K,l和雜波表示基矩陣ψ_K,l，其中l(wèi)＝1,2,...,L；所述時(shí)域降維方法用于降低回波數(shù)據(jù)和雜波表示基矩陣的維數(shù)，以實(shí)現(xiàn)降低計(jì)算量；

步驟3：初始化時(shí)域降維后的接收數(shù)據(jù)的范數(shù)p_K＝||Z_K||_F，噪聲電平σ，迭代差值δ_K＝σ，陣元幅相誤差e_s＝1_N；

步驟4：計(jì)算第i次迭代的各個(gè)距離單元雜波數(shù)據(jù)的復(fù)幅度同時(shí)，根據(jù)這L個(gè)距離單元的雜波數(shù)據(jù)的復(fù)幅度計(jì)算陣元幅相誤差e_s：

其中，T_K代表KN×KN維的經(jīng)過時(shí)域降維的陣元幅相誤差錐削矩陣，由于時(shí)域降維不會(huì)影響陣元幅相誤差矢量，所以1_K為K×1維全為1的矢量；

步驟5：更新計(jì)算判斷是否滿足p_K＞σ且δ_K＞0.01σ：是，執(zhí)行步驟4；否，迭代過程結(jié)束；其中Z_K＝[z_K,1 z_K,2 …z_K,L]，迭代結(jié)束時(shí)估計(jì)的陣元幅相誤差即為陣元幅相誤差的最優(yōu)估計(jì)e_s,opt；

所述步驟1包括：

空域頻率f_s的表達(dá)式為：其中，d表示陣元間距，λ表示波長，θ表示方位角，表示俯仰角；

定義為歸一化后的空域頻率，其計(jì)算公式為：其中，f_sm為最大空域頻率；

多普勒頻率f_d的表達(dá)式為：其中，θ_α表示天線安裝角，表示v載機(jī)速度；

定義為歸一化后的空域頻率，其計(jì)算公式為：其中，f_r為脈沖重復(fù)頻率；

由此可以得到第i個(gè)雜波散射體的歸一化多普勒頻率相應(yīng)的時(shí)域?qū)蚴噶坑?jì)算公式如下：其中，i∈{1,2,…,N_c}表示第i個(gè)雜波散射體，N_c表示一個(gè)距離單元內(nèi)的雜波散射體個(gè)數(shù)，M代表了一個(gè)CPI內(nèi)發(fā)射脈沖的個(gè)數(shù)，[·]^T表示轉(zhuǎn)置；

第i個(gè)雜波散射體的歸一化空域頻率相應(yīng)的空域?qū)蚴噶渴瞧溆?jì)算公式如下：其中，N表示天線陣列所含的陣元數(shù)，i∈{1,2,…,N_c}；

由第i個(gè)雜波散射體的時(shí)域?qū)蚴噶亢涂沼驅(qū)蚴噶浚梢缘玫狡淇諘r(shí)導(dǎo)向矢量s_i，其表達(dá)式如下：其中，表示Kronecker積；

由上式可以得到MN×N_rN_c維的第l個(gè)距離單元的空時(shí)導(dǎo)向矢量矩陣S_l：

由于第l個(gè)距離單元的協(xié)方差矩陣R_l與S_l張成的雜波子空間相同，該雜波子空間的具體構(gòu)造方式如下：[U,Σ,V]＝svd(S_l)，其中，svd(·)代表奇異值分解操作，U與V分別是S_l的左、右奇異矢量矩陣，Σ是奇異值矩陣：其中，Σ₁＝diag(λ₁ λ₂ … λ_h)，它的對(duì)角元素為矩陣的奇異值，并且這些奇異值滿足λ₁≥λ₂≥…≥λ_h≥0，h＝min{MN,N_rN_c}；通常雜波散射體的個(gè)數(shù)N_rN_c遠(yuǎn)比MN大，所以h取MN；根據(jù)Σ₁可以估計(jì)得到有效秩g；非正側(cè)陣的有效秩可以通過下式得到：其中，η∈[0,1]，有效秩g的取值為達(dá)到η≥η₀的最小整數(shù)，η₀是接近于1的閾值，這種取值方式可以逼近得到雜波子空間；

正側(cè)陣的有效秩可以通過下式得到：其中，β＝2v/λf_r；

大特征值對(duì)應(yīng)的特征矢量屬于雜波子空間Sub_c，即可以通過選取左奇異矢量矩陣U的前g列來實(shí)現(xiàn)雜波子空間的低秩逼近：ψ_l＝U(:,1:g)，其中，ψ_l是所要構(gòu)造的雜波表示基矩陣，代表矩陣ψ_l的列空間。