[發明專利]基于多特顯點目標的寬帶MIMO成像雷達陣列誤差補償方法

有效

• 申請號: 201910735487.0
• 申請日: 2019-08-09
• 公開（公告）號: CN110609273B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 曾濤;田衛明;胡程;王晶陽;龍騰
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01S13/02
• 分類號: G01S13/02;G01S13/89;G01S7/41;G01S7/40
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 高會允;仇蕾安

本發明公開了基于多特顯點目標的寬帶MIMO成像雷達陣列誤差補償方法，能夠實現寬帶MIMO成像雷達系統的良好聚焦，從而獲得良好的成像性能。在MIMO成像雷達的遠場區域設置特顯點目標，獲取含有陣列誤差的MIMO成像雷達系統回波與陣列誤差的一階近似表達式。根據各通道目標距離向脈壓結果峰值延時信息，利用最小二乘法估計特顯點目標的位置。利用特顯點目標距離向脈壓結果峰值相位間的差分相位建立陣元位置誤差的超定線性方程組，估計陣元位置誤差。利用單個特顯點目標的距離向脈壓結果峰值幅度及相位信息估計通道幅相、延時誤差，并對MIMO成像雷達通道相位誤差進行補償。

技術領域

本發明涉及MIMO雷達技術領域，具體涉及基于多特顯點目標的寬帶 MIMO成像雷達陣列誤差補償方法。

背景技術

MIMO雷達是近年來新興的一種雷達體制。MIMO雷達系統將MIMO通信領域的波形分集理論引入到了雷達領域，通過多個發射陣元發射相互正交的信號波形，多個接收陣元同時對多路信號進行接收并依據信號的正交性對不同發射通道的信號進行分選，從而得到遠多于實際陣元個數的獨立觀測通道數。由于波形分集技術大大提高了系統的觀測自由度，因此MIMO雷達的總體性能相較于傳統的單通道雷達以及相控陣雷達具有很大優勢。

一般而言，對于MIMO雷達系統的各種分析方法及定位、成像算法均認為 MIMO雷達各個通道的幅相、延時特性完全一致，并且實際陣元位置與設計位置完全相同。然而，實際系統由于各個觀測通道的傳輸鏈路不同，各個通道的幅相、延時特性必然存在差異；同時受器件加工精度所限，實際的陣元位置必然與理想位置有所偏差。如果不對實際MIMO雷達系統中的上述陣列誤差進行補償，雷達的整體性能將會嚴重惡化，難以達到設計的性能指標。

對于寬帶MIMO成像雷達而言，陣列中存在的通道間幅相誤差會導致方位向旁瓣抬升，甚至出現無法聚焦的情況；通道間延時誤差會使得成像補償所用的距離徙動與實際值不符，從而使得距離向和方位向旁瓣均有抬升；陣元位置誤差則會導致陣列的空間采樣不均勻，從而使得方位向成像結果中存在高柵瓣，嚴重影響成像質量。

然而，現有的MIMO雷達陣列誤差補償方法主要針對窄帶系統的目標定位應用開展研究，關于陣列誤差對成像性能的影響分析較少，同時并未考慮對寬帶成像雷達影響嚴重的延時誤差，傳統的陣列誤差估計方法對于寬帶MIMO成像雷達系統的效果并不理想。

因此，為了使寬帶MIMO成像雷達獲得較好的成像性能，有必要針對系統中存在的陣列誤差研發新的陣列設計方法。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了基于多特顯點目標的寬帶MIMO成像雷達陣列誤差補償方法，能夠實現寬帶MIMO成像雷達系統的良好聚焦，從而獲得良好的成像性能。

基于多特顯點目標的寬帶MIMO成像雷達陣列誤差補償方法，包括如下步驟：

步驟一、在MIMO成像雷達的遠場區域設置特顯點目標，獲取含有陣列誤差的MIMO成像雷達系統回波與陣列誤差的一階近似表達式。

步驟二，根據各通道目標距離向脈壓結果峰值延時信息，利用最小二乘法估計特顯點目標的位置。

步驟三，利用特顯點目標距離向脈壓結果峰值相位間的差分相位建立陣元位置誤差的超定線性方程組，估計陣元位置誤差。

步驟四，利用單個特顯點目標的距離向脈壓結果峰值幅度及相位信息估計通道幅相、延時誤差，并對MIMO成像雷達陣列誤差進行補償。

進一步地，步驟一中，獲取含有陣列誤差的MIMO成像雷達系統回波與陣列誤差的一階近似表達式，具體過程為：