[发明专利]陆基短距K波段雷达的离线在线式幅相误差校正方法

说明书

本发明公开了一种针对陆基短距K波段线性调频连续波(LFMCW)雷达的离线‑在线式多通道幅相误差校正方法，属于雷达信号处理技术领域。该方法首先通过离线方式，分别对空对参考反射面照射，通过点估计法和Savitzky‑Golay平滑滤波，得到包括幅度误差、初相误差、时域误差曲线、频域误差曲线的误差参数，接着通过在线方式，利用已知位置信息的强单反射点，结合离线模式估计得到的误差参数进行进一步的实时幅相误差校正。工程实例的结果表明，本发明可以有效地校正各个通道的幅相误差，提高了各个通道的脉冲压缩的输出信噪比，抑制了脉冲压缩主瓣的展宽，提高了微小目标的发现概率，增加了雷达测向的精度。

技术领域

本发明涉及的是一种雷达信号处理领域的幅相误差校正方法，特别是一种针对毫米波段线性调频连续波(LFMCW)雷达的离线-在线式多通道幅相误差校正方法。

背景技术

毫米波雷达使用毫米波作为雷达的发射信号，毫米波的波长介于厘米波和光波之间，因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点。同厘米波导引头相比，毫米波导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、激光、电视等光学导引头相比，毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候(大雨天除外)全天时的特点。另外，毫米波导引头的抗干扰、反隐身能力也优于其他微波导引头。

毫米波雷达采用线性调频连续波(LFMCW)体制时，相比脉冲体制雷达，可以进一步降低雷达发射信号的峰值功率，利用“解斜”信号处理方法可以降低AD的采样频率，从而降低雷达体积、质量和生产成本。不仅在军事领域，现在K波段LFMCW雷达被广泛运用于交通监测、安防跟踪、工业控制、汽车驾驶辅助等众多民用领域，而受到广泛的重视。

雷达的多通道之间总会因为器件不一致，温度变化等原因导致幅相误差。幅相误差主要可以分为两类：一是某一天线的I/Q两通道的幅相误差，二是多个天线的通道之间的幅相误差。幅相误差可能是时变误差，如各通道放大器、混频器和滤波器的特性不一致等因素引起的误差，也可能是非时变误差，如阵元位置的微小波动、阵元间互耦以及阵元馈线不同等因素造成的误差。当多通道雷达的各个通道之间存在幅相误差时，会引起雷达的脉冲压缩主瓣展宽，主瓣能量泄露而导致小目标丢失，多天线的测角性能下降等不良的影响。

通常的多通道幅相误差校正方法主要包括两大类：一是有源校正方法，即通过引入一个方位已知的精确辅助源来实现对多通道幅相误差参数的离线估计，再利用所得的误差参数值来校正阵列。由于有源校正算法是已知来波方位而避免了对波达方向的估计，因此，该类方法具有很高的误差估计精度。但是，估计精确度受辅助源方位精度的影响，对于器件老化等时变误差，必须重新进行校正，代价较高。二是自校正方法，即基于子空间理论，通过代价函数的迭代过程实现信号波达方向和多通道误差矩阵的联合估计。该类方法不需要辅助源，同时可以自适应的校正随温度等因素变化的时变误差，但是要求的信噪比较高，并通常伴随着较高的运算复杂度。

一种有效的幅相误差校正思路是：结合有源校正方法和自校正方法，通过离线的有源校正获得绝大多数的误差参数，再通过结合误差参数的自校正方法进行在线的幅相误差校正。这种离线-在线式的幅相误差校正方法，一方面减小了对辅助源精确程度的要求，一方面因为有误差参数的辅助，降低了自校正方法的运算复杂度。同时，离线-在线式的幅相误差效正方法不仅对非时变的幅相误差有效，对随温度、器件老化等因素时变的多通道幅相误差同样有效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对陆基短距K波段LFMCW雷达的多通道幅相误差校正方法。

实现本发明的技术解决方案为：陆基短距K波段LFMCW雷达的离线-在线式多通道幅相误差校正方法，步骤如下：

离线模式下，对于误差参数/曲线的计算方法包括以下步骤：

(1)记录对空照射下的Monte-Carlo实验数据。在无电磁干扰环境下，对空照射，记录2m个通道的n＞＞1个重复周期的回波样本。