通道校准方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种通道校准方法、装置及存储介质，旨在利用运动目标的回波信号进行通道延时相位的校准，以解决现有技术中的通道校准的数据容易被其他静止目标污染的问题；而且采用本发明专利技术实施例提供的技术方案，在高速场景下，运动目标很容易满足远场条件，另外，也不需要置备合作目标即可实现自动校准。不仅降低了通道校准的复杂度，同时还提高了通道校准的准确性。确性。确性。

【技术实现步骤摘要】
通道校准方法、装置及存储介质


[0001]本专利技术涉及雷达
，尤其涉及一种通道校准方法、装置及存储介质。

技术介绍

[0002]MIMO（Multiple
‑
Input Multiple
‑
Output，多输入多输出）雷达具有多个发射和多个接收天线。在设计MIMO雷达天线阵列时，天线馈线的长度很难做到严格的等长，导致各通道之间的回波信号存在延时相位，而这个延时相位会对降低雷达的测角精度，因此，需要对各通道之间的相位差进行校准。
[0003]一般的通道校准方法，即在远场条件下，在雷达0
°
度方向上放置强反射体，如角反，测得各通道的相位后再进行逐一进行校准。
[0004]应用于高速场景的MIMO雷达必须满足远距离、高分辨探测需求。因此，一般情况下，雷达天线阵列尺寸设计得比较大。根据雷达探测的远场条件，雷达与目标之间的距离需满足如下条件：。其中，为雷达的天线阵列尺寸，为发射波的波长。假设，，则可计算得到。考虑实际应用情况，首先，很难置备满足远场条件的开阔场地或者暗室；其次，静止的角反目标的回波信号的相位可能被其他同距离的静止目标的相位“污染”，导致对通道校准误差大。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种通道校准方法、装置及存储介质，旨在有效解决现有技术中雷达通道校准难度大，并且校准误差较大的技术问题。
[0006]根据本专利技术的一方面，本专利技术提供了一种通道校准方法，所述方法包括：驱使所述雷达向多个运动目标连续发射多帧探测信号，并接收所述多个运动目标反馈的回波信号；根据所述回波信号获取所述多个运动目标对应所述多帧探测信号的径向距离数据、径向速度数据以及信噪比数据，随之按照预设的关联条件依次对所述径向距离数据及所述径向速度数据进行关联；提取满足所述预设关联条件且信噪比最强的一个运动目标对应的多帧多通道数据，以形成目标通道数据矩阵；对所述目标通道数据矩阵进行徙动偏角补偿处理，并对徙动偏角补偿处理后的所述多帧多通道数据进行帧间累加，以得到徙动偏角补偿后的累积通道数据；对所述徙动偏角补偿后的累积通道数据进行方位偏角最小二乘估计，以得到方位偏角估计值；以及基于所述方位偏角估计值对所述累加后的通道数据进行方位偏角相位补偿，以得到通道延时相位的校准系数。
[0007]进一步地，所述预设关联条件由下式表示：
；其中，为预设的远场距离门限，为预设的距离关联门限，为预设的速度关联门限，表示运动目标的第n帧的径向距离，表示运动目标的第n+1帧的径向距离，表示运动目标的第n帧的径向速度，表示运动目标的第n+1帧的径向速度，T表示雷达的帧周期。
[0008]进一步地，所述对所述目标通道数据矩阵进行徙动偏角补偿处理，并对徙动偏角补偿处理后的所述多帧多通道数据进行帧间累加，以得到徙动偏角补偿后的累积通道数据包括：将所述目标通道数据矩阵内的各帧的通道数据分别与对应该运动目标的第一帧的通道数据进行共轭相乘，以得到对应各帧的通道相差数据；对所述各帧的通道相差数据分别与其第一个通道相差数据的进行相位对齐处理，以得到对应各帧的通道相位对齐数据；对所述各帧的通道相位对齐数据进行快速傅里叶变换处理，以得到对应各帧的相位对齐通道数据的空间谱，随后基于所述各帧的相位对齐通道数据的空间谱测得该运动目标对应各帧的徙动偏角，以生成徙动偏角矩阵；基于所述徙动偏角矩阵对所述目标通道数据矩阵进行徙动偏角补偿，以得到徙动偏角补偿后的目标通道数据矩阵；对所述徙动偏角补偿后的目标通道数据矩阵的每一列数据进行多帧累加，以得到所述徙动偏角补偿后的累积通道数据。
[0009]进一步地，所述对所述徙动偏角补偿后的累积通道数据进行方位偏角最小二乘估计，以得到方位偏角估计值，以及基于所述方位偏角估计值对所述累加后的通道数据进行方位偏角相位补偿，以得到通道延时相位的校准系数包括：（1）令，其中，表示该运动目标对应第一帧的方位角，对所述徙动偏角补偿后的累积通道数据进行幅度归一化，得到幅度归一化后的通道累积数据，所述幅度归一化后的通道累积数据由下式表示：；其中，表示幅度归一化后的通道累积数据，是所述雷达的天线阵列位置的排布基量，表示通道延时相位，表示所述徙动偏角补偿后的累积通道数据，表示所述徙动偏角补偿后的累积通道数据的初相；
（2）令，方位角，方位角误差，其中，为迭代计数；（3）令，并以对所述幅度归一化后的通道累积数据进行补偿，以根据下式计算所述迭代计数所指示的当前迭代所对应的相位校准系数：；其中，表示所述相位校准系数，表示所述幅度归一化后的通道累积数据，是所述雷达的天线阵列位置的排布基量，表示所述迭代计数所指示的当前迭代中估计的方位偏角；（4）求所述相位校准系数各元素的相位值，并以所述相位校准系数的第一个元素相位为参考解相位缠绕，以根据下式计算方位角补偿后的通道数据相位：；其中，表示所述方位角补偿后的通道数据相位，表示求相位，表示解相位缠绕；（5）根据下式计算单向波程差：；其中，表示所述单向波程差，表示所述方位角补偿后的通道数据相位，表示发射波的波长；（6）构造矩阵系数矩阵，以及解向量并按照下式根据矩阵A和矩阵A的转置矩阵求偏角正弦的最小二乘估计，再根据所述偏角正弦的最小二乘估计求得目标方位角误差的最小二乘估计：；；其中，表示所述偏角正弦的最小二乘估计，表示所述迭代计数所指示的当前迭代中的目标方位角误差的最小二乘估计；（7）令，并且若，则停止迭代并输出所述相位校准系数，否则，重复步骤（3）至步骤（7），其中，表示预设的目标方位角误差门限。
[0010]根据本专利技术的另一方面，提供了一种通道校准装置，用于MIMO雷达，所述装置包括：发射及接收模块，用于驱使所述雷达向多个运动目标连续发射多帧探测信号，并接收所述多个运动目标反馈的回波信号；
获取及关联模块，用于根据所述回波信号获取所述多个运动目标对应所述多帧探测信号的径向距离数据、径向速度数据以及信噪比数据，随之按照预设的关联条件依次对所述径向距离数据及所述径向速度数据进行关联；提取模块，用于提取满足所述预设关联条件且信噪比最强的一个运动目标对应的多帧多通道数据，以形成的目标通道数据矩阵；处理模块，用于对所述目标通道数据矩阵进行徙动偏角补偿处理，并对徙动偏角补偿处理后的所述多帧多通道数据进行帧间累加，以得到徙动偏角补偿后的累积通道数据；估计及补偿模块，用于对所述徙动偏角补偿后的累积通道数据进行方位偏角最小二乘估计，以得到方位偏角估计值；以及基于所述方位偏角估计值对所述累加后的通道数据进行方位偏角相位补偿，以得到通道延时相位的校准系数。
[0011]根据本专利技术的另一方面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述的通道校准方法。
[0012]通过本专利技术中的上述实施例中的一个实施例或多个实施例，至少可以实现如下技术效果：在本专利技术所公开的技术方案中旨在利用运动目标的回波信号进行通道延时相位的校准，以解决现有技术中的通道校准的数据容易被其他静止本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通道校准方法，用于MIMO雷达，其特征在于，所述方法包括：驱使所述雷达向多个运动目标连续发射多帧探测信号，并接收所述多个运动目标反馈的回波信号；根据所述回波信号获取所述多个运动目标对应所述多帧探测信号的径向距离数据、径向速度数据以及信噪比数据，随之按照预设的关联条件依次对所述径向距离数据及所述径向速度数据进行关联；提取满足所述预设关联条件且信噪比最强的一个运动目标对应的多帧多通道数据，以形成目标通道数据矩阵；对所述目标通道数据矩阵进行徙动偏角补偿处理，并对徙动偏角补偿处理后的所述多帧多通道数据进行帧间累加，以得到徙动偏角补偿后的累积通道数据；对所述徙动偏角补偿后的累积通道数据进行方位偏角最小二乘估计，以得到方位偏角估计值；以及基于所述方位偏角估计值对所述累加后的通道数据进行方位偏角相位补偿，以得到通道延时相位的校准系数。2.如权利要求1所述的通道校准方法，其特征在于，所述预设关联条件由下式表示：；其中，为预设的远场距离门限，为预设的距离关联门限，为预设的速度关联门限，表示运动目标的第n帧的径向距离，表示运动目标的第n+1帧的径向距离，表示运动目标的第n帧的径向速度，表示运动目标的第n+1帧的径向速度，T表示雷达的帧周期。3.如权利要求2所述的通道校准方法，其特征在于，所述对所述目标通道数据矩阵进行徙动偏角补偿处理，并对徙动偏角补偿处理后的所述多帧多通道数据进行帧间累加，以得到徙动偏角补偿后的累积通道数据包括：将所述目标通道数据矩阵内的各帧的通道数据分别与对应该运动目标的第一帧的通道数据进行共轭相乘，以得到对应各帧的通道相差数据；对所述各帧的通道相差数据分别与其第一个通道相差数据的进行相位对齐处理，以得到对应各帧的通道相位对齐数据；对所述各帧的通道相位对齐数据进行快速傅里叶变换处理，以得到对应各帧的相位对齐通道数据的空间谱，随后基于所述各帧的相位对齐通道数据的空间谱测得该运动目标对应各帧的徙动偏角，以生成徙动偏角矩阵；基于所述徙动偏角矩阵对所述目标通道数据矩阵进行徙动偏角补偿，以得到徙动偏角补偿后的目标通道数据矩阵；对所述徙动偏角补偿后的目标通道数据矩阵的每一列数据进行多帧累加，以得到所述徙动偏角补偿后的累积通道数据。4.如权利要求3所述的通道校准方法，其特征在于，所述对所述徙动偏角补偿后的累积
通道数据进行方位偏角最小二乘估计，以得到方位偏角估计值，以及基于所述方位偏角估计值对所述累加后的通道数据进行方位偏角相位补偿，以得到通道延时相位的校准系数包括：（1）令，其中，表示该运动目标对应第一帧的方位角，对所述徙动偏角补偿后的累积通道数据进行幅度归一化，得到幅度归一化后的通道累积数据，所述幅度归一化后的通道累积数据由下式表示：；其中，表示幅度归一化后的通道累积数据，是所述雷达的天线阵列位置的排布基量，表示通道延时相位，表示所述徙动偏角补偿后的累积通道数据，表示所述徙动偏角补偿后的累积通道数据的初相；（2）令，方位角，方位角误差，其中，为迭代计数；（3）令，并以对所述幅度归一化后的通道累积数据进行补偿，以根据下式计算所述迭代计数所指示的当前迭代所对应的相位校准系数：；其中，表示所述相位校准系数，表示所述幅度归一化后的通道累积数据，是所述雷达的天线阵列位置的排布基量，表示所述迭代计数所指示的当前迭代中估计的方位偏角；（4）求所述相位校准系数各元素的相位值，并以所述相位校准系数的第一个元素相位为参考解相位缠绕，以根据下式计算方位角补偿后的通道数据相位：；其中，表示所述方位角补偿后的通道数据相位，表示求相位，表示解相位缠绕；（5）根据下式计算单向波程差：；其中，表示所述单向波程差，表示所述方位角补偿后的通道数据相位，表示发射波的波长；（6）构造矩阵系数矩阵，以及解向量并按照下式根据矩
阵A和矩阵A的转置矩阵求偏角正弦的最小二乘估计，再根据所述偏角正弦的最小二乘估计求得目标方位角误差的最小二乘估计：；；其中，表示所述偏角正弦的最小二乘估计，表示所述迭代计数所指示的当前迭代中的目标方位角误差的最小二乘估计；（7）令，并且若，则停止迭代并输出所述相位校准系数，否则，重复步骤（3）至步骤（7），其中，表示预设的目标方位角误差门限。5.一种通道校准装置，用于MIMO雷达，其特征在于，所述装置包括：发射及接收模块，用于驱使所述雷达向多个运动目标连续发射多帧探测信号，并接收所...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭佳，谭俊杰，李仕贤，钟仁海，雷小平，肖石军，
申请(专利权)人：长沙隼眼软件科技有限公司，
类型：发明
国别省市：