一种双目标联合导向矢量的通道相位校正方法技术

本发明专利技术提供一种双目标联合导向矢量的通道相位校正方法，包括采用基于阵列采样信号协方差矩阵的奇异值特征进行单信源判断。对筛选的单信源采取双目标联合搜索的方法，考虑来自两个方向的单信源。联合这两个单信源，将相同天线的信号相除，便可以扣除阵列的幅相不一致向量，得到确定的联合信号。联合信号模型消除了阵列的幅相不一致性，通过二维方位搜索便可以确定单信源的两个方向。确定这两个方位之后，便可以确定阵列幅相不一致性矢量。得到尽可能多的单信源，对每一组单信源信号获得多组相位校正值。最终取多个相位校正值的众数作为最终的相位校正值。本发明专利技术不需要引入新设备增加设备以及信号处理的复杂性，是更经济的通道相位校正处理方案。相位校正处理方案。相位校正处理方案。

【技术实现步骤摘要】
一种双目标联合导向矢量的通道相位校正方法


[0001]本专利技术属于雷达信号处理领域，尤其涉及一种双目标联合导向矢量的通道相位校正方法。

技术介绍

[0002]地波雷达利用垂直极化高频电磁波在海面衰减小、传播距离远的特点，可以实现对海平面视线以下的舰船、飞机、导弹等的探测。利用高频电磁波与海面的一阶和二阶散射机制，可以从雷达回波之中提取风场、浪场和流场信息，实现海态环境大范围、高精度和全天候的探测。由于地波雷达工作于高频段(3
‑
30MHz)，其对应的波长(300
‑
30m)较长，为了获得足够的阵列增益和角度分辨率，阵列长度一般高达数百米，甚至上千米。在利用多重信号分类(MUSIC)算法进行到达角(DOA)估计的时候，需要精确的雷达阵列流型。但在实际的工程应用中，各种误差和扰动的影响不可避免，阵列流型矩阵元会因此产生偏差，进而影响到空间谱估计结果准确度，情况严重时会导致估计的DOA结果远远偏离真值。故而进行阵列通道的幅相校准是必要的。
[0003]通道校正一般方法为知道合作源信息，即事先知道目标来波方位的信号源。使用合作源实现校正的方法虽然能得到可靠的校正结果，但是新设备的引入增加了地波雷达设备的复杂性。地波雷达由于Bragg散射的存在，具备较强的一阶回波。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决高频地波雷达的阵列通道相位校准问题，提供双目标联合导向矢量的通道相位校正方法。
[0005]本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种双目标联合导向矢量的通道相位校正方法，包含以下步骤：
[0007]步骤1.采用基于阵列采样信号协方差矩阵的奇异值特征进行单信源判断。
[0008]步骤2.对筛选的单信源采取双目标联合搜索的方法，考虑来自两个方向的单信源。
[0009]步骤3.联合这两个单信源，将相同天线的信号相除，便可以扣除阵列的幅相不一致向量，得到确定的联合信号。
[0010]步骤4.联合信号模型消除了阵列的幅相不一致性，通过二维方位搜索便可以确定单信源的两个方向。
[0011]步骤5.确定这两个方位之后，便可以确定阵列幅相不一致性矢量。
[0012]步骤6.得到尽可能多的单信源，对每一组单信源信号获得多组相位校正值，最终取多个相位校正值的众数作为最终的相位校正值。
[0013]本专利技术的有益效果：
[0014]本专利技术相比于利用直达波校正，采用了一阶谱进行校正，不需要引入外部设备，提供了一种经济的方案。不同于以往根据单信源一阶回波获取通道相位校正值的方法，采用
了双目标联合搜索的方案。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的实施流程图；
[0016]图2为为东山直达波、赤湖直达波和一阶谱的相位校正值表；
[0017]图3(a)为八号天线实验期间东山直达波的相位校正值；
[0018]图3(b)为八号天线实验期间赤湖直达波的相位校正值；
[0019]图3(c)为八号天线实验期间一阶谱相位校正值。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]如图1所示，一种双目标联合导向矢量的通道相位校正方法，包括以下步骤：
[0022]步骤1.采用基于阵列采样信号协方差矩阵的奇异值特征进行单信源判断；
[0023]假设K元平面阵的坐标如下：
[0024]x＝(x1,x2...,x
K
)
T
ꢀꢀꢀ
(1)
[0025]y＝(y1,y2,...,y
K
)
T
ꢀꢀꢀ
(2)
[0026](x
k
,y
k
)为k(k＝1,2,...,K)号天线的坐标，在E
‑
N坐标系下定义其坐标，(
·
)
T
表示矩阵的转置。则接收阵列的理想接收信号为
[0027][0028]θ表示目标相对于正东方向向北旋转的角度。α(t)是该信号的实时幅度，是该信号的实时相位。i表示虚数单位，k0为电磁波的空间波数。定义接收阵列的幅度相位不一致性矢量为
[0029][0030]通道校正的任务就是求解c。以一号天线为参考，a
c1
和分别为以1号天线为标准接受到的信号幅度比和相位差，则a
c1
＝1且考虑接收阵列幅相不一致性，接收阵列接收的矢量信号可表示为
[0031][0032]r0(t)为接收阵列的理想接收信号。
[0033]存在幅相误差的阵列信号可以表示如下：
[0034]X(t)＝Γα(θ
s
)s(t)+N(t)
ꢀꢀꢀ
(6)
[0035]其中，x(t)为M
×
1维数据矢量；Γ表示M
×
M维幅相误差矩阵；s(t)表示来自θ
s
方向的1
×
1维信号；α(θ
s
)表示M
×
1维空间阵列导向矢量；N(t)表示M
×
1维噪声信号；
[0036]阵列协方差矩阵表示如下：
[0037][0038]其中，表示信号功率；σ2＝[N(t)N(t)
H
]表示噪声功率，I为单位向量；E(
·
)表示求数学期望；(
·
)
H
表示共轭转置；
[0039]对阵列协方差矩阵e1进行特征分解可得到最大特征值对应的特征矢量e1＝[e
11 e
12
ꢀ…ꢀ
e
1M
]T
与信号导向矢量间满足关系：
[0040]Γα(θ
s
)＝qe1ꢀꢀꢀ
(8)
[0041]其中q为一未知的复常数，由上式得
[0042]由此可以判断回波中的单信源。
[0043]步骤2.对筛选的单信源采取双目标联合搜索的方法，考虑来自两个方向的单信源。考虑来自两个方向θ1和θ2的单信源，其接收信号分别为
[0044]r1(t)＝c
⊙
r
01
(t)
ꢀꢀꢀ
(9)
[0045]r2(t)＝c
⊙
r
02
(t)
ꢀꢀꢀ
(10)
[0046]其中，r
01
(t)为接收阵列接收到的来自θ1方向的理想接收信号，r
02
(t)为接收阵列接收到的来自θ2方向的理想接收信号。
[0047][00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双目标联合导向矢量的通道相位校正方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤1.采用基于阵列采样信号协方差矩阵的奇异值特征进行单信源判断；步骤2.对筛选的单信源采取双目标联合搜索的方法，考虑来自两个方向的单信源，考虑来自两个方向θ1和θ2的单信源，其接收信号分别为：r1(t)＝c
⊙
r
01
(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)r2(t)＝c
⊙
r
02
(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)其中，r
01
(t)为接收阵列接收到的来自θ1方向的理想接收信号，r
02
(t)为接收阵列接收到的来自θ2方向的理想接收信号，方向的理想接收信号，其中，θ1和θ2表示目标相对于正东方向向北旋转的角度，a1(t)和a2(t)是信号的实时幅度，和是信号的实时相位，i表示虚数单位，k0为电磁波的空间波数；步骤3.联合这两个单信源，将相同天线的信号相除，便扣除阵列的幅相不一致向量c，得到确定的联合信号模型为：步骤4.联合信号模型消除了阵列的幅相不一致性，通过二维方位搜索便确定单信源的两个方向θ1和θ2；步骤5.确定这两个方位之后，便确定阵列幅相不一致性矢量，扣除理想导向矢量部分，便求解幅相不一致性矢量：其中，r(t)为接收阵列接收的矢量信号，θ表示目标相对于正东方向向北旋转的角度，x1和y1为1号天线的坐标，在E
‑
N坐标系下定义其坐标；步骤6.浮动平台地波雷达在所有方位具有回波，通过多组测量结果的众值估计来解决模糊问题。2.根据权利要求1所述的双目标联合导向矢量的通道相位校正方法，其特征在于，步骤1具体为：假设K元平面阵的坐标如下：x＝(x1,x2...,x
K
)
T (1)y＝(y1,y2,...,y
K
)
T (2)(x
k
,y
k
)为k(k＝1,2,...,K)号天线的坐标，在E
‑
N坐标系下定义其坐标，(
·
)
T
表示矩阵的转置，则接收阵列的理想接收信号为：
θ表示目标相对于正东方向向北旋转的角度，a(t)是该信号的实时幅度，是该信号的实时相位，i表示虚数单位，k0为电磁波的空间波数，定义接收阵列的幅度相位不一致性矢量为：通道校正的任务就是求解c，以一号天线为参考，a
c1
和分别为以1号天线为标准接受到的信号幅度比和相位差，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兰，骆伊霖，易先洲，吴雄斌，岳显昌，
申请(专利权)人：湖北江辉海工装备有限公司，
类型：发明
国别省市：