双基地mimo雷达收发阵列幅相误差的校正方法
【专利摘要】本发明属于雷达收发阵列幅相误差校正【技术领域】，公开了双基地MIMO雷达收发阵列幅相误差的校正方法。该双基地MIMO雷达收发阵列幅相误差的校正方法包括以下步骤：双基地MIMO雷达接收到的回波信号中所有脉冲周期的信号为Y1至YQ，发射波形表示为S，分别对Y1至YQ进行发射波形匹配和列向量化处理，得到η1至ηQ，利用η1至ηQ组成矩阵X；通过构造的四个选择矩阵J1至J4，得出X1至X4：采用旋转子空间不变算法估计出目标的波达方向、波离方向以及双基地MIMO雷达的收发阵列的导向矢量；得出双基地MIMO雷达的收发阵列的幅相误差。
【专利说明】双基地MIMO雷达收发阵列幅相误差的校正方法
【技术领域】
[0001]本发明属于雷达收发阵列幅相误差校正【技术领域】，特别涉及双基地MIMO雷达收发阵列幅相误差的校正方法，能较精确地实现波达角度和波离角度估计。
【背景技术】
[0002]多输入多输出(multiple input multiple output, ΜΙΜΟ)雷达是近年来提出的一种新体制雷达，它通过发射阵元发射相互正交的信号，接收机利用发射信号的正交性把来自不同发射阵元的信号分离开，然后利用这些信号进行参数估计。与传统雷达相比，MIMO雷达能够增加最大可检测目标数，提高目标分辨性能，具有更大的虚拟孔径、更窄的波束和更低的旁瓣等优点。就信号处理方式而言，目前MMO雷达主要分为两大类:一类是统计(Statistics)MIMO雷达，其特点是阵元间距较大，可从不同视角观测目标，从而获得发射和接收两方面的分集增益，尤其是在信噪比较高时，可以使闪烁目标的检测性能有较大提高；另一类是相干MMO雷达，包括单基地(Colocated)和双基地(Bistatic) MIMO雷达。这类MIMO雷达的阵元间距较小，要求多个收发阵元到目标射线近似平行，且阵元间包络时延可以忽略，主要是利用虚拟孔径有效提高目标的可辨识度和目标的空域滤波特性。而对于双基地MIMO雷达来说,波达方向(Direction of Arrival, D0A)和波离方向(Direction ofcbparture，D0D)是雷达信号的重要空域参数。现有的很多高分辨方法(如ESPRIT，MUSIC等)可以直接应用到双基地MIMO雷达的波达方向估计中。众所周知，在阵列信号处理中，高分辨技术具有非常高的估计性能。但是当阵列存在通道、位置等误差时，这些高分辨技术的性能就会显著下降。已有大量的文献提出了传统阵列误差校正的方法。与传统阵列校正不同，双基地MIMO雷达需要同时校正发射阵列和接收阵列的误差以达到更好的估计性能。
[0003]已有很多人致力于双基地MMO雷达的DOA估计研究，但是都没有考虑到收发阵列的幅相误差，而在实际的应用场合中，阵列的幅相误差是不可避免的。现有技术中，有学者利用将ESPRIT方法和最小二乘方法的结合得到了收发阵列的闭式解，避免了峰值搜索，但其角度估计和幅相误差估计的精度和性能仍有待提高。还有人提出利用MUSIC方法进行两个一维的搜索得到了更好的估计性能，但两个一维的峰值搜索计算量太大，复杂度较高。

【发明内容】

[0004]本发明的目的在于提出双基地MMO雷达收发阵列幅相误差的校正方法。可以对双基地MIMO雷达的收发阵列进行有效地自校正，从而更好的实现目标的波达和波离方向估计，并且具有计算量小、精度高的优点。
[0005]为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
[0006]双基地MMO雷达收发阵列幅相误差的校正方法包括以下步骤:
[0007]S1:双基地MMO雷达的发射阵列呈现为均匀线阵，双基地MMO雷达的接收阵列呈现为均匀线阵；双基地MMO雷达的发射阵列发射相互正交的编码信号，然后利用双基地MMO雷达的接收阵列接收目标的回波信号；在接收到的回波信号中第q个脉冲周期的信号表示为Yq，q取I至Q，Q为双基地MIMO雷达的发射信号的脉冲周期数；
[0008]S2:接收到的回波信号中所有脉冲周期的信号为Y1至Yq，发射波形表示为S，分别对Y1至Yq进行发射波形匹配，得到Z1至Zq ;然后分别对Z1至Zq进行列向量化处理，得到H1 至 nQ，利用 H1 至 1^组成矩阵XiX=En1,..., nQ]；
[0009]S3:构造四个选择矩阵J1至J4，然后按照以下公式得出X1至X4:
[0010]X1=J1X, X2=J2X, X3=J3X, X4=J4X ;
[0011]然后，按照以下公式得出Rn、R21、R33和R43:
[0012]
【权利要求】
1.双基地MIMO雷达收发阵列幅相误差的校正方法，其特征在于，包括以下步骤: S1:双基地MMO雷达的发射阵列呈现为均匀线阵，双基地MMO雷达的接收阵列呈现为均匀线阵；双基地MMO雷达的发射阵列发射相互正交的编码信号，然后利用双基地MMO雷达的接收阵列接收目标的回波信号；在接收到的回波信号中第q个脉冲周期的信号表示为Y,，q取I至Q，Q为双基地MIMO雷达的发射信号的脉冲周期数； S2:接收到的回波信号中所有脉冲周期的信号为Y1至Yq，发射波形表示为S，分别对Y1至Yq进行发射波形匹配，得到Z1至Zq ;然后分别对Z1至Zq进行列向量化处理，得到η !至%，利用 Il1 至 IIq 组成矩阵 XrX=Ell1,..., Hg]； S3:构造四个选择矩阵J1至J4，然后按照以下公式得出X1至X4:
X1=J1X, X2=J2X, X3=J3X, X4=J4X ； 然后，按照以下公式得出Rn、R21、R33和R43:
2.如权利要求1所述的双基地MIMO雷达收发阵列幅相误差的校正方法，其特征在于，在步骤S3中，四个选择矩阵J1至J4为:
3.如权利要求2所述的双基地MIMO雷达收发阵列幅相误差的校正方法，其特征在于，在步骤SI中，接收到的回波信号中第q个脉冲周期的信号Y,为:
4.如权利要求2所述的双基地MIMO雷达收发阵列幅相误差的校正方法，其特征在于，在步骤S2中，按照以下公式对Y,进行发射波形匹配:
Zq=YqSH 在得出Zq之后，对Zq进行列向量化处理进行列向量化处理包括以下步骤:提取Zq的每一列，然后按照\的列顺序，将\的每一列排在一列中，形成列向量nq。
5.如权利要求2所述的双基地MIMO雷达收发阵列幅相误差的校正方法，其特征在于，在步骤S4中，首先估计出噪声的平均功率σ 2，求出矩阵
6.如权利要求5所述的双基地MMO雷达收发阵列幅相误差的校正方法，其特征在于，在步骤S5中，根据以下公式得出双基地MIMO雷达的发射阵列中第m个阵元的幅度误差:
【文档编号】G01S7/40GK103885048SQ201410105629
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月20日 优先权日:2014年3月20日
【发明者】李军, 吕利, 廖桂生, 陈茜茜, 郭一帆 申请人:西安电子科技大学