[发明专利]一种阵列天线通道误差的盲估计方法

摘要

本发明提供了一种阵列天线通道误差的盲估计方法，它采用一个校正用窄带信号源，通过移动移动信号源，改变信号源的方位角，获得信号源移动前和移动后的数据各一组。然后再采用MUSIC算法粗略估计信号源移动前后的方位角，定义一个目标函数，通过求目标函数的极值，获得信号源移动前后的准确方位角，就可以得到阵列天线各个通道的幅度误差和相位误差。采用本发明的方法可以在不需要测量校正用射频信号源的方位角的情况下，准确估计阵列天线的通道幅度误差和相位误差。

主权项

1.一种阵列天线通道误差的盲估计方法，该方法的特征是采用下面的步骤：步骤1：设置信号源在和阵列天线之间的距离满足远场条件的情况下，放置一个窄带信号源s(t)，入射信号的波达方向为θ₁；开启信号源，在阵列天线的输出端采集N个快拍的数据，N≥400；关闭信号源；采集到的第k个快拍数据为：x_1k＝[x_1k(1)…x_1k(M)]^H    (1)式中x_1k(i)表示移动信号源之前获得的400个快拍中第k个快拍中，第i个阵元输出的数据，(·)^H表示Hermitian转置；步骤2：改变信号源位置将信号源s(t)放置在另外一个满足远场条件的位置，设信号源的方位角为θ₂且θ₁≠θ₂，再次开启信号源，在阵列天线的输出端采集N个快拍的数据，N＞400；关闭信号源；采集到的第k个快拍数据为：x_2k＝[x_2k(1)…x_2k(M)]^H    (2)式中x_2k(i)表示改变信号源位置之后获得的N个快拍中第k个快拍中，第i个阵元输出的数据；步骤3：数据合成根据两次采集的数据得到两个协方差矩阵R₁和R₂，R1=1NΣk=1Nx1kx1kH---(3)]]>R2=1NΣk=1Nx2kx2kH---(4)]]>步骤4：求中间变量对R₁和R₂分别作特征分解，可以得到两个对应大特征值的特征矢量u_m1和u_m2，对这两个特征矢量以各自的第一个元素作归一化得到两个中间变量，um1um1(1)=us1---(5)]]>um2um2(1)=us2---(6)]]>步骤5：估计方位角采用MUSIC算法估计信号源移动前后的方位角，就可以得到和步骤6：DOA估计域定义两个自变量域，以和为中心，以δ为半径向两侧扩展，δ参考值可取0.3度，得到两个DOA估计值区间和步骤7：阵列天线通道误差的估计流程首先，根据信号源移动前得到的数据粗略估计阵列天线第k个通道的相位误差：φ^1k(θ^1)=∠(us1(k))+2π(k-1)dλsin(θ^1)---(7)]]>公式(7)中，∠(·)算子表示计算复数的角度，d为相邻阵元的间距，λ为入射信号的波长；根据信号源移动后得到的数据粗略估计阵列天线第k个通道的相位误差：φ^2k(θ^2)=∠(us2(k))+2π(k-1)dλsin(θ^2)---(8)]]>然后，引入一个参量：ξ(l)=Σk=1M|φ^1k(ψ1(l))-φ^2k(ψ2(l))|2---(9)]]>最后，确定信号源的真实入射角：a)以和为起点，ψ1(0)=θ^1-δψ2(0)=θ^2-δ,]]>根据式(7)和(8)计算和然后再根据式(9)计算ξ(0)；ε为步长，ε参考值可以取0.01，令l＝0；b)l＝l+1，ψ1(l)=ψ1(0)+lϵψ2(l)=ψ2(0)+lϵ,]]>计算ξ(l)；c)如果ψ1(l)≠θ^1+δψ2(l)≠θ^2+δ,]]>则转b)；d)寻找ξ的极小值，如果极小值不存在，则适当增加δ，参考值取δ＝δ+0.5，返回a)；e)ξ的极小值对应的角度值ψ₁(l)和ψ₂(1)就是信号源移动前后真实的方位角θ₁、θ₂；步骤8：计算阵列天线通道的幅度误差和相位误差根据步骤4得到的u_s1，计算阵列天线的第k个通道的幅度误差估计为：ρ^k=|us1(k)|-1---(10)]]>公式(10)中，u_s1(k)表示矢量u_s1中的第k个元素再根据步骤4得到的u_s1和步骤7得到的θ₁，计算阵列天线的第k个通道相位误差估计为：φ^k=∠(us1(k))+2π(k-1)dλsinθ1---(11)]]>经过上述步骤后，就可以准确估计阵列天线的通道幅度误差和相位误差。