[发明专利]基于阵列旋转的电磁矢量传感器阵列幅相误差自校正方法

说明书

技术领域

本发明属于电磁矢量传感器误差校正技术领域，尤其涉及电磁矢量传感器阵列幅相误差的自校正方法。

背景技术

电磁矢量传感器能够获取电磁信号的极化信息，电磁波极化信息的开发和利用可以有效提高雷达系统在抗干扰、目标识别、探测、跟踪等方面的能力。与标量天线传感器阵列相比，电磁矢量传感器阵列具有以下优点：几何尺寸小、分辨能力高、可以处理宽带信号、不存在空域欠采样问题、不存在时间同步问题。这些优越的性能使得极化敏感阵列在军事、民事方面具有重要的应用价值和广泛的应用前景，近年来极化敏感阵列信号处理已经成为阵列信号处理的研究热点。

目前，在标量天线阵列的幅相误差校正方面，国内外学者已做了大量的研究，但由于电磁矢量传感器自身的特殊结构，标量天线的幅相误差校正方法不能应用于电磁矢量传感器阵列。基于以上原因，必须从电磁矢量传感器阵列的实际结构出发，开展电磁矢量传感器阵列误差校正技术的研究。在电磁矢量天线误差校正方面，K.T，Wong首次提出了原位误差的数学模型，并利用三个到达方向已知的校正源估计原位误差；随后黄家才和张锐戈进一步完善了K.T，Wong的原位误差的估计算法；邹安静等研究了在假设单个电磁矢量传感器是理想模型的情况下多个电磁矢量传感器间的幅相误差；廖桂生等首次研究了单个电磁矢量传感器的六个组成天线间的幅相误差，该幅相误差校正方法是利用同一个校正源先后两次发射的到达方向相同且已知的信号进行误差校正，但在实际应用中，信号的到达方向往往很难精确控制，可实现性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种电磁矢量传感器阵列的幅相误差自校正方法，其利用一个极化状态已知的线极化校正源信号，在校正过程中将待校正电磁矢量传感器阵列绕z轴旋转90度，利用电磁矢量传感器阵列在旋转前和旋转后的两组采样数据，实现电磁矢量传感器阵列幅相误差的自校正，从而解决电磁矢量传感器阵列中每一个电磁矢量传感器存在的幅相误差问题。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

由L个电磁矢量传感器组成接收阵列，接收阵列安装在一可旋转装置上，幅相误差自校正方法包括以下步骤：

(1)在t时刻接收阵列接收一横电磁波校正源信号，同步采样系统对接收阵列的输出信号进行M次采样，得到第一组采样数据Z_F：

Z_F＝[Z_F(t₁)，…，Z_F(t_M)]＝[Z_F1，…，Z_FL]^T＝bS+N

式中的Z_F(t_n)为接收阵列在t_n时刻的采样值，Z_Fi表示第i个电磁矢量传感器接收的信号数据，b为信号导向矢量，b＝[b₁，…，b_L]，b_i＝[Γ_iaq_i]^T表示第i个电磁矢量传感器接收到的单位功率电磁场矢量，Γ_i为组成电磁矢量传感器的六天线间的幅相误差矩阵，a为信号电磁场矢量，q_i为接收信号在第i个电磁矢量传感器和原点之间的相位差，[·]^T表示转置操作，S＝[s(t₁)，…，s(t_M)]为信号采样矩阵，s(t_n)为t_n时刻坐标原点的接收信号，N为各列相互独立的高斯白噪声矩阵，本步骤中的n＝1，…M；

(2)将接收阵列绕z轴顺时针旋转90度，在t+ΔT时刻，接收阵列再次接收同一横电磁波校正源信号，同步采样系统对接收阵列的输出信号进行M次采样，得到第二组采样数据Z_A：

Z_A＝[Z_A(t₁+ΔT)，…，Z_A(t_M+ΔT)]＝[Z_A1，…，Z_AL]^T＝b′S+N′