【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及毫米波雷达信号处理领域，尤其涉及一种基于数据驱动椭圆拟合的通道失衡校正方法。
技术介绍
1、在连续波雷达监测中，雷达发射单频的载波信号，该信号被覆盖区域内的所有物体反射；根据多普勒理论，运动目标反射的信号的相位会发生变化。我们可以采用正交雷达结构来避免单通道雷达的零点问题；接收信号与相隔90°的两个信号进行混合，可以得到i(in phase)和q(quadrature)通道雷达的输出信号，分别为
2、
3、
4、其中vi和vq分别是i和q通道中的直流偏置，ab是基带信号振幅，d0是目标距离雷达的直线距离，x(t)是目标运动引起的时变位移，λ是载波波长，θ0是恒定相移，δφ(t)是残余相位噪声；实际零中频接收机雷达系统存在正交通道失衡问题，其中包括幅度失衡和相位失衡，这是因为同相和正交两路信号不一致，例如混频器的增益不同，两个本振信号相位差不是严格的90°。
5、因此，基带信号为
6、bi(t)＝vi+abcos(θ(t))
7、bq(t)＝vq+abaesin(θ(t)+φe)
8、其中，ae是振幅失衡参量，φe是相位失衡参量。
9、如图1所示，不同的振幅失衡和相位失衡可能会对雷达波形和iq通道信号的正交特性产生不同的影响；由于正交通道的失衡，雷达iq通道的原始数据不能在iq平面上形成一个圆弧，而是形成一个椭圆弧；而且，这种非理想性失衡将降低提取运动信号的准确性和灵敏度，为了避免信号失真，必须在解调之前计算并消除这些误差
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述问题，提出了一种基于数据驱动椭圆拟合的通道失衡校正方法。
2、一种基于数据驱动椭圆拟合的通道失衡校正方法，所述方法通过以下步骤实现：
3、步骤1：建立基于数据驱动拟合椭圆参数的iq通道失衡模型；
4、步骤2：对iq通道信号进行椭圆拟合、直流偏移去除、相位校正和振幅校正。
5、上述方案中，所述步骤1的基于数据驱动拟合椭圆参数的iq通道失衡模型表示为：
6、
7、
8、其中，bi和bq是基带iq失衡通道信号，q(θe)是旋转矩阵。
9、上述方案中，所述步骤2具体通过以下步骤实现：
10、步骤201，通过校正后的iq通道信号采集原始数据拟合椭圆参数；
11、步骤202，通过移除dc偏置将椭圆中心移动到原点；
12、步骤203，通过校正i/q相位失衡将斜椭圆转换为直椭圆；
13、步骤204，通过校正i/q振幅失衡将椭圆转换为圆，完成校正。
14、上述方案中，所述步骤201，具体为：确定椭圆的中心坐标、长半轴、短半轴和椭圆旋转角，拟合到一个椭圆。
15、上述方案中，所述确定椭圆的中心坐标、长半轴、短半轴和椭圆旋转角，具体为：
16、获得以(vi,vq)为中心的椭圆以拟合数字化接收信号的星座，假设拟合的椭圆具有倾斜角度θe和长短轴长度a和b，其中，和是椭圆的规范坐标，(vi,vq)是椭圆中心，a和b分别是长短半轴，θe是椭圆的倾斜角度。
17、上述方案中，所述拟合到一个椭圆，具体为：利用经典最小二乘法拟合数据，使观测点到拟合曲线的几何距离最小化，如下所示：
18、
19、其中，椭圆参数为θ＝(a,b,vi,vq,θe)，di表示观测点(xi,yi)到拟合椭圆轮廓的几何距离，而(xi′,yi′)是(xi,yi)在椭圆轮廓上的正交投影。
20、采用本专利技术实施例，具有如下有益效果：
21、本专利技术方法可以准确地校正存在正交通道失衡现象的实际零中频接收机雷达系统。为了解决实际零中频接收机雷达系统中的正交通道失衡引起的信号畸变问题，本专利技术利用椭圆旋转变换和尺寸缩放的操作，校正iq正交信道不平衡，进而提高雷达数据解调的准确性。
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1.一种基于数据驱动椭圆拟合的通道失衡校正方法，其特征在于，所述方法通过以下步骤实现：
2.根据权利要求1所述的基于数据驱动椭圆拟合的通道失衡校正方法，其特征在于，所述步骤1的基于数据驱动拟合椭圆参数的IQ通道失衡模型表示为：
3.根据权利要求2所述的基于数据驱动椭圆拟合的通道失衡校正方法，其特征在于，所述步骤2具体通过以下步骤实现：
4.根据权利要求3所述的基于数据驱动椭圆拟合的通道失衡校正方法，其特征在于，所述步骤201，具体为：确定椭圆的中心坐标、长半轴、短半轴和椭圆旋转角，拟合到一个椭圆。
5.根据权利要求4所述的基于数据驱动椭圆拟合的通道失衡校正方法，其特征在于，所述确定椭圆的中心坐标、长半轴、短半轴和椭圆旋转角，具体为：
6.根据权利要求5所述的基于数据驱动椭圆拟合的通道失衡校正方法，其特征在于，所述拟合到一个椭圆，具体为：利用经典最小二乘法拟合数据，使观测点到拟合曲线的几何距离最小化，如下所示：
【技术特征摘要】
1.一种基于数据驱动椭圆拟合的通道失衡校正方法，其特征在于，所述方法通过以下步骤实现：
2.根据权利要求1所述的基于数据驱动椭圆拟合的通道失衡校正方法，其特征在于，所述步骤1的基于数据驱动拟合椭圆参数的iq通道失衡模型表示为：
3.根据权利要求2所述的基于数据驱动椭圆拟合的通道失衡校正方法，其特征在于，所述步骤2具体通过以下步骤实现：
4.根据权利要求3所述的基于数据驱动椭圆拟合的通道失衡校正方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：李根，汪衣宇，王刚，陈庆武，
申请(专利权)人：中山艾朗格科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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