面阵雷达通道间误差校准方法、装置、设备及介质制造方法及图纸

本申请涉及MIMO雷达技术领域，特别涉及一种面阵雷达通道间误差校准方法、装置、设备及介质，其中，方法包括：基于对射直达波数据建立实测对射直达波数据的信号模型；基于实测对射直达波数据的信号模型，估计两个对射面阵之间的相对位置关系；以相对位置关系作为真值，计算通道间幅相误差估计值，并且利用通道间幅相误差估计值对目标反射回波数据进行补偿，以对补偿后的反射回波数据进行成像处理，生成雷达成像结果。由此，解决了相关技术中依赖于金属平板或金属柱等外部定标体的问题，极大地提高了MIMO面阵雷达通道间幅相误差校正方法的便捷性及准确性。捷性及准确性。捷性及准确性。

【技术实现步骤摘要】
面阵雷达通道间误差校准方法、装置、设备及介质


[0001]本申请涉及MIMO(Multiple
‑
input multiple
‑
output，多输入多输出)雷达
，特别涉及一种面阵雷达通道间误差校准方法、装置、设备及介质。

技术介绍

[0002]MIMO雷达是近年来兴起的一种新的雷达体制，其收发端均采用多天线结构，在发射端的M个发射天线同时发射相互正交的波形信号，然后N个接收天线同时接收所有波形的回波数据并进行分选，从而可以利用较少的实际天线数量(M+N)实现远大于阵元个数的独立观测通道数(M
·
N)。同时，由于可以实现M
·
N路数据的同时采集，因此，MIMO雷达可以实现目标回波的单快拍采集，从而使得雷达图像的采集帧率远高于传统的基于合成孔径原理的机械扫描式成像雷达系统。凭借更快的图像获取速度和更稳定的系统结构，MIMO体制的雷达在安检、滑坡预警等领域受到了极大的重视，大量研究者围绕其系统设计、阵列设计及成像处理方法等开展了大量的研究。
[0003]由于MIMO雷达采用多发多收的结构、不同通道的回波数据的传输链路不同，因此会导致不同通道的回波存在幅度和相位方面的差异，称为通道间幅相误差，这些误差会导致MIMO雷达的成像质量严重恶化甚至出现散焦的现象，必须在成像处理前加以消除。目前已有的MIMO雷达阵列通道间的幅相误差一般利用金属平板或金属圆柱等作为标准定标体进行校准处理。
[0004]然而，这些定标体一般尺寸较大，会严重影响校准处理的便捷性；同时，定标体的位置误差及加工误差都会严重影响校准处理的准确性。
[0005]申请内容
[0006]本申请提供一种面阵雷达通道间误差校准方法、装置、设备及介质，以解决相关技术中依赖于金属平板或金属柱等外部定标体的问题，极大地提高了MIMO面阵雷达通道间幅相误差校正方法的便捷性及准确性。
[0007]本申请第一方面实施例提供一种面阵雷达通道间误差校准方法，包括以下步骤：
[0008]基于对射直达波数据建立实测对射直达波数据的信号模型；
[0009]基于所述实测对射直达波数据的信号模型，估计两个对射面阵之间的相对位置关系；以及
[0010]以所述相对位置关系作为真值，计算通道间幅相误差估计值，并且利用所述通道间幅相误差估计值对目标反射回波数据进行补偿，以对补偿后的反射回波数据进行成像处理，生成雷达成像结果。
[0011]可选地，所述基于对射直达波数据建立实测对射直达波数据的信号模型，包括：
[0012]将任意两个MIMO面阵雷达设置为对射的几何构型；
[0013]根据两个面阵之间的实际位置建立包含通道间幅相误差的所述实测对射直达波数据的信号模型。
[0014]可选地，所述估计两个对射面阵之间的相对位置关系，包括：
[0015]根据所述信号模型实测测得的对射直达波数据，利用主成分分析方法估计所述两个对射面阵之间相对位置关系，其中，所述相对位置关系包括面阵在三个方向上的欧拉角和三个方向上的偏移量。
[0016]可选地，所述以所述相对位置关系作为真值，计算通道间幅相误差估计值，包括：
[0017]将所述相对位置关系作为所述真值，计算参考对射直达波与所述实测对射直达波数据的共轭Hadamard积；
[0018]并对所述共轭Hadamard积进行SVD(Singular Value Decomposition，奇异值分解)分解，得到所述通道间幅相误差估计值。
[0019]可选地，在估计所述两个对射面阵之间的相对位置关系之后，还包括：
[0020]获取所述相对位置关系的主成分贡献率；
[0021]根据所述主成分贡献率得到估计性能的评价指标，并由所述评价指标生成评价结果。
[0022]本申请第二方面实施例提供一种面阵雷达通道间误差校准装置，包括：
[0023]建立模块，用于基于对射直达波数据建立实测对射直达波数据的信号模型；
[0024]预估模块，用于基于所述实测对射直达波数据的信号模型，估计两个对射面阵之间的相对位置关系；以及
[0025]校准模块，用于以所述相对位置关系作为真值，计算通道间幅相误差估计值，并且利用所述通道间幅相误差估计值对目标反射回波数据进行补偿，以对补偿后的反射回波数据进行成像处理，生成雷达成像结果。
[0026]可选地，所述建立模块，具体用于：
[0027]将任意两个MIMO面阵雷达设置为对射的几何构型；
[0028]根据两个面阵之间的实际位置建立包含通道间幅相误差的所述实测对射直达波数据的信号模型。
[0029]可选地，所述预估模块，具体用于：
[0030]根据所述信号模型实测测得的对射直达波数据，利用主成分分析方法估计所述两个对射面阵之间相对位置关系，其中，所述相对位置关系包括面阵在三个方向上的欧拉角和三个方向上的偏移量。
[0031]可选地，所述校准模块，具体用于：
[0032]将所述相对位置关系作为所述真值，计算参考对射直达波与所述实测对射直达波数据的共轭Hadamard积；
[0033]并对所述共轭Hadamard积进行SVD分解，得到所述通道间幅相误差估计值。
[0034]可选地，在估计所述两个对射面阵之间的相对位置关系之后，所述校准模块，还用于：
[0035]获取所述相对位置关系的主成分贡献率；
[0036]根据所述主成分贡献率得到估计性能的评价指标，并由所述评价指标生成评价结果。
[0037]本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的面阵雷达通道间误差校准方法。
[0038]本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现上述实施例所述的面阵雷达通道间误差校准方法。
[0039]由此，可以基于对射直达波数据建立实测对射直达波数据的信号模型，并基于实测对射直达波数据的信号模型，估计两个对射面阵之间的相对位置关系，并以相对位置关系作为真值，计算通道间幅相误差估计值，并且利用通道间幅相误差估计值对目标反射回波数据进行补偿，以对补偿后的反射回波数据进行成像处理，生成雷达成像结果。由此，利用对射面阵之间的对射直达波数据实现MIMO面阵雷达系统的通道间幅相误差校准，解决了相关技术中依赖于金属平板或金属柱等外部定标体的问题，极大地提高了MIMO面阵雷达通道间幅相误差校正方法的便捷性及准确性。
[0040]本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0041]本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面阵雷达通道间误差校准方法，其特征在于，包括以下步骤：基于对射直达波数据建立实测对射直达波数据的信号模型；基于所述实测对射直达波数据的信号模型，估计两个对射面阵之间的相对位置关系；以及以所述相对位置关系作为真值，计算通道间幅相误差估计值，并且利用所述通道间幅相误差估计值对目标反射回波数据进行补偿，以对补偿后的反射回波数据进行成像处理，生成雷达成像结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于对射直达波数据建立实测对射直达波数据的信号模型，包括：将任意两个MIMO面阵雷达设置为对射的几何构型；根据两个面阵之间的实际位置建立包含通道间幅相误差的所述实测对射直达波数据的信号模型。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述估计两个对射面阵之间的相对位置关系，包括：根据所述信号模型实测测得的对射直达波数据，利用主成分分析方法估计所述两个对射面阵之间相对位置关系，其中，所述相对位置关系包括面阵在三个方向上的欧拉角和三个方向上的偏移量。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以所述相对位置关系作为真值，计算通道间幅相误差估计值，包括：将所述相对位置关系作为所述真值，计算参考对射直达波与所述实测对射直达波数据的共轭Hadamard积；并对所述共轭Hadamard积进行SVD分解，得到所述通道间幅相误差估计值。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的方法，其特征在于，在估计所述两个对射面阵之间的相对位置关系之后，还包括：获取所述相对位置关系的主成分贡献率；根据所述主成分贡献率得到估计性能的评价指标，并由所述评价指标生成评价结果。6.一种面阵雷达通道间误差校准装置，其特征在于，包括：建立模块，用于基于对射直达波数据建立实测对射直达波数据的信号模型；预估模块，用于基于所述实测对射直达波数据的信号模型，估计两个对射面阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晶阳，杨健，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：