[发明专利]基于压缩感知的八单元圆阵天线互耦校正方法

说明书

技术领域

本发明属于通讯技术领域，更进一步涉及雷达信号处理技术领域的基于压缩感知的八单元圆阵天线互耦校正方法。本发明可实现八单元圆阵天线的互耦校正，得到精确的阵列信号处理结果。

背景技术

目前，国内外在雷达信号处理技术领域中，天线互耦校正方法主要采用基于子空间理论的互耦合校正和基于最优化理论的互耦合校正两种方法。

中国人民解放军空军工程大学导弹学院在其专利申请文件《适用于均匀圆阵的阵列互耦校正和信源测向方法》(公开号CN101149429A，申请号200610113171.0，申请日2006.9.18)中公开了一种基于子空间理论的互耦合校正方法。该方法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，由小特征向量组成噪声子空间，并利用子空间原理构造代价函数，然后利用代价函数进行到达角的估计和互耦误差的计算。该专利申请文件存在的不足是，对信号的统计特性有严格的要求，通常要求不同方向的来波信号统计不相关，这在实际中是很难被满足的，导致到达角的估计误差较大，互耦校正效果不理想。

中国电子科技集团公司第五十四研究所在其专利申请文件《阵列天线单点去互耦校正方法》(公开号CN102208932A，申请号201110090457.2，申请日2011.4.11)中公开了一种基于最优化理论的互耦合校正方法。该方法首先测量出校正信号源到天线阵列法线方向的入射角度，并测出各个阵元的输出响应。然后利用信号源方向和阵元响应构造代价函数，求出代价函数的极值得到互耦校正矩阵。该专利申请文件存在的不足是，需要精确的测量校正信号源的到达角，而实际中很难精确的测量校正信号源的到达角，导致求解出的互耦校正矩阵误差较大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出了一种基于压缩感知的八单元圆阵天线互耦校正方法，采用压缩感知理论精确地计算校正信号源的到达角，解决了现有技术无法精确获得校正信号源到达角的问题。

实现本发明目的的思路是，在只考虑相距为2以内阵子之间的耦合效应以及阵子之间的耦合效应互逆的情况下，采用压缩感知理论精确地计算出校正信号源的到达角，结合最优化理论计算出八单元圆阵天线的互耦合矩阵，继而对八单元圆阵天线接收信号进行校正。

为了实现上述目的，本发明具体实现步骤包括如下：

(1)设定拟估计的路数；

(2)放置校正信号源；

在八单元圆阵天线的远场任一位置放置校正信号源；

(3)估计校正信号源到达角范围；

(4)确定校正信号源到达角：

4a)在校正信号源到达角的范围内等间隔的选取多个观测角度；

4b)构建所选取的每个观测角度的导向矢量变形矩阵；

4c)用导向矢量变形矩阵构建字典矩阵；

4d)通过稀疏估计重构稀疏向量；

4e)在稀疏向量中提取耦合系数向量；

4f)估计校正信号源到达角；

(5)判断是否已估计完设定的路数；

判断是否已完成步骤(1)所拟设定的估计路数，如果已完成，执行步骤(7)；否则，执行步骤(6)；

(6)重新放置校正信号源；

将校正信号源放置于已估计完成路数不同的位置，执行步骤(3)；

(7)构建互耦校正矩阵：

7a)按照下式求互耦系数矢量：