[发明专利]宽带信号超分辨测向中的阵元间互耦误差校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及宽带信号超分辨测向中存在的阵列误差的校正方法。

背景技术

超分辨测向是阵列信号处理中的一个重要研究内容，在无线电监测、物联网和电子对抗等领域有着较广泛的应用。目前多数的测向方法都是以精确的掌握阵列流型为前提。而实际的测向系统当中往往存在高频振荡器件，导致测向估计时经常伴随着阵元间互耦误差，这直接导致了很多的超分辨测向方法的性能恶化，甚至失效，所以有必要对其进行校正处理。

对于只存在互耦效应的情况，较早的做法是对互耦进行电磁测量或通过矩量法对互耦系数进行电磁计算，然后对得到的互耦矩阵进行互耦效应的补偿校正。这些方法的校正精度往往不能满足实际工程的要求，特别对于高频地波雷达，周围的电磁环境复杂，无论是测量还是电磁计算的精度都无法满足阵列校正的要求。随着校正算法的发展，现在使用较多的方法是利用阵列互耦矩阵的特殊结构，将互耦系数参数化，然后使用参数估计的方法实现对互耦矩阵的估计并对阵列进行校正。参数化的校正方法不仅有很高的校正精度，而且还可以实时的随着环境和阵元的电磁参数变化来对阵列互耦进行校正。其中比较典型的是王布宏和王永良于2004年提出的对阵列互耦效应进行校正的、只需一维搜索的快速算法，该算法不需要繁琐的迭代过程，然而它只适用于窄带信号，对于宽带信号超分辨测向时阵元间互耦误差的校正技术，公开发表的文献并不多见。

发明内容

本发明为了解决现有的电磁测量或通过矩量法进行互耦效应校正的精度不高的问题和参数化校正方法进行互耦效应的校正不适用于宽带信号的问题。

宽带信号超分辨测向中的阵元间互耦误差校正方法，包括下述步骤：

步骤1：建立含有阵元间互耦误差的阵列信号模型：

当阵列当中存在阵元间互耦误差时，阵列输出可以表示为

X'(f_i)＝A'(f_i,α)S(f_i)+N(f_i)，i＝1,2,…,J(12)

其中，S(f_i)为信号s_k(t)经过傅立叶变换后的信号矢量矩阵；N(f_i)为噪声n_m(t)经过傅立叶变换后的噪声矢量矩阵，均值为0，方差为μ²(f_i)；

A'(f_i,α)＝[a'(f_i,α₁),…,a'(f_i,α_k),…,a'(f_i,α_K)]，i＝1,2,…,J(13)

为存在阵元间互耦误差时频点f_i上的阵列流型矩阵；a'(f_i,α_k)为存在阵元间互耦误差时频点f_i上第k个信号的阵列导向矢量；则有

R'(f_i)＝E{X'(f_i)(X'(f_i))^H}，i＝1,2,…,J(14)

R'(f_i)为存在阵元间互耦误差时频点f_i上的接收信号协方差矩阵；

A(f_i,α)＝[a(f_i,α₁),…,a(f_i,α_k),…,a(f_i,α_K)]为理想情况下频点f_i上的阵列流型矩阵，a(f_i,α_k)为理想情况下频点f_i上第k个信号的阵列导向矢量；

设W(f_i)为频点f_i上的阵列扰动矩阵，表示阵元间的互耦程度，则当存在阵元间互耦误差时频点f_i上的阵列导向矢量为

a'(f_i,α_k)＝W(f_i)a(f_i,α_k)(15)

相应的阵列流型矩阵可以表示为