[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

摘要

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。

主权项

1.陆基短距K波段LFMCW雷达的离线‑在线式多通道幅相误差校正方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(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。(2)估计2m个通道的回波时域幅度的均值和方差。利用点估计法，构造统计量式中，si(t)表示t时刻的第i个重复周期的回波，E(t)表示t时刻的回波幅度的均值，即时域误差曲线，D(t)表示t时刻的回波幅度的方差。(3)得到2m个通道的带噪声干扰的时域误差曲线E(t)。增大n的数值，重复步骤1步骤2，直到n满足式中，Tmin为设定门限。记录此时2m个通道的时域误差曲线E(t)。(4)平滑处理2m个时域误差曲线E(t)。利用Savitzky‑Golay滤波器作平滑滤波，窗口宽度l＝2p+1，拟合多项式阶数为q。得到平滑处理后，最终的2m个时域误差曲线式中A为平滑滤波器系数，表示卷积。(5)记录对反射面照射下的Monte‑Carlo实验数据。在无电磁干扰环境下，以法线角度对光滑反射面照射，记录2m个通道的n＞＞1个重复周期的回波样本。(6)估计2m个通道的回波时域幅度的均值和方差。利用点估计法，构造统计量式中，si(t)表示t时刻的第i个重复周期的回波，E(t)表示t时刻的回波幅度的均值，即回波幅度曲线，D(t)表示t时刻的回波幅度的方差。(7)得到2m个通道的带噪声干扰的回波幅度曲线E(t)。增大n的数值，重复步骤5步骤6，直到n满足式中，Tmin为设定门限。记录此时2m个通道的回波幅度曲线E(t)。(8)平滑处理2m个回波幅度曲线E(t)。利用Savitzky‑Golay滤波器作平滑滤波，窗口宽度l＝2p+1，拟合多项式阶数为q。得到平滑处理后的2m个回波幅度曲线式中A为平滑滤波器系数，表示卷积。(9)计算2m个通道的频域回波曲线。计算方法为sf(f)＝FFT(st(t)‑ei(t)]式中，FFT(.)表示对时间t作快速傅里叶变换。(10)计算2m个通道的幅度误差和相位误差。对频域回波曲线s_f(f)进行n_i倍的Spline插值，取插值后s_f(f)的最大值的幅度A_max和初相以某I通道作为参考，则其他通道的幅度误差为eA＝Amax/A式中，Amax为参考通道的sf(f)的最大值幅度，A为其他通道的sf(f)的最大值幅度。其他通道的初相误差为式中，为参考通道的s_f(f)的最大值相位，为其他通道的s_f(f)的最大值相位，对I通道，i＝0，对Q通道，i＝1。(11)计算2m个通道的频域误差曲线。以某I通道作为参考，构造参考回波频域曲线式中，B为信号带宽，T为重复周期，R为反射面距离，c为光速。2m个通道的频域误差曲线为式中j为虚数单位。(12)选取雷达正常工作时的强单反射点，测量雷达法线与强单反射点的径向距离R和角度θ。(13)计算2m个通道的脉冲压缩信号式中s(t)为回波信号。(14)通过距离信息R，在脉冲压缩信号s(f)中找到强单反射点，记录2m个通道强单反射点的幅度A_s和相位距离信息与频域信息的公式如下记录在频率Δf处的目标的峰值幅度为A_s，相位为(15)在线校正2m个通道的幅度和相位误差。以某I通道作为参考，校正后的脉冲压缩信号式中A_sc为参考通道的幅度，为参考通道的初相。对I通道，i＝0，对Q通道，i＝1。d为校正通道天线与参考通道天线的间距，λ为载波波长。