[发明专利]适用于均匀圆阵的阵列互耦校正与信源测向方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达、通信技术领域，涉及该领域一种空间谱估计信号处理方法，具体地说，本发明涉及一种适用于均匀圆阵天线多通道雷达信号处理系统中阵列互耦校正与信源测向的方法。

背景技术

空间谱估计被广泛应用于雷达、声纳、通信、地震勘探等领域，是提高参数估计性能的一种关键技术。但当空间阵列存在误差时，空间谱估计的性能会严重下降，甚至无法使用，所以阵列误差是影响空间谱估计性能的一个重要因素。与其它阵列误差相比，阵元间的互耦效应与阵列的电磁特性密切相关，由于其复杂性，其校正与补偿一直未找到简单有效的解决方法。早期的互耦计算是通过电磁测量或矩量法对互耦进行电磁计算，然而阵元互耦常随环境和电磁参数的变化而变化，其测量值或计算精度往往不能满足实际需要，而且当用带有误差的互耦测量值或计算值对互耦进行补偿时，往往会使方位角的估计性能更加恶化。

90年代以后，人们通过对阵列互耦进行建模，将阵列互耦校正逐渐转化为一个参数估计问题。参数类的阵列校正方法通常可以分为有源校正类和自校正类。与直接对阵列互耦进行测量的方法相比，参数类估计方法校正的精度要高很多，但其运算量相当大。

均匀圆阵是一种中心对称阵列，与均匀线阵相比，它具有许多优异的特性，如可同时估计信号的方位角和俯仰角，且方位角可以覆盖360°，无论在任何方向，都具有近似相同的估计精度和分辨力等。我国第三代移动通信TD-SCDMA智能天线(Smart Antenna)就采用了8阵元均匀圆阵，因此研究均匀圆阵互耦条件下的波达方向估计及互耦自校正方法具有重要的现实意义。

发明内容

为了更好地校正均匀圆阵的阵列互耦误差，本发明的目的是提供一种简单方便、运算量少、能同时兼顾互耦校正与信源角度估计的适用于均匀圆阵的阵列互耦校正与信源测向的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种适用于均匀圆阵的阵列互耦校正与信源测向方法，它利用阵列信号处理技术同时对阵列互耦误差及信源入射方向进行估计，它包括以下步骤：

(1)、采集各通道接收的数据，并将其存储到系统内存中；

(2)、对各通道接收的数据作自适应均衡处理，其目的是校正与方位无关的阵列幅相误差；

(3)、将经过自适应均衡处理后的数据生成阵列协方差矩阵，并对协方差矩阵进行特征分解，得到由小特征向量组成的噪声子空间E_N；

(4)、利用子空间原理构造一个代价函数：

$Q\left(\mathrm{\θ}\right)=T^H\left[a\left(\mathrm{\θ}\right)\right]E_N{E}_N^{H}T\left[a\left(\mathrm{\θ}\right)\right]$

(5)、利用上述构造的代价函数进行方位角的估计和互耦误差的计算，实现均匀圆阵的阵列互耦校正与信源测向；

其中，利用下式进行方位角的估计：