[发明专利]适用于机翼共形阵列的等幅振动误差校正方法

说明书

技术领域

本发明属于信号处理领域，涉及均匀线阵的相位中心误差校正方法，可用于机翼共形的阵列天线在飞行器飞行过程中由于等幅振动而引起的相位中心误差的校正。

背景技术

飞机在飞行过程当中，机翼与气流相互作用会产生颤振现象，在速度达到某一特定阈值时，由扰动引起的机翼颤振的振幅刚好保持不变，称这一速度为颤振速度。一般情况下，认为此时机翼的颤振运动为简谐振荡。由于机翼的等幅振动导致与之共形的阵列天线相位中心发生变化，从而产生了相位中心误差。

机翼等幅振动引起的相位中心误差具有以下特点：

1)机翼形变量较大。天线阵元距离机翼根部越远，相位中心误差越大，容易引起2π模糊；

2)数据相关性变差。由于机翼颤振，相位中心误差会随着时间缓慢变化，从而导致样本数据之间的相关性变差。

目前，常规的相位中心误差校正方法，如添加辅助阵元，添加方向精确已知的信源等，主要针对误差恒定的情况，没有考虑机翼颤振导致相位中心误差随时间变化的情况，并且由于机翼形变量较大，容易引起2π模糊，采用常规方法校正相位中心误差无法得到正确的结果。

发明内容

本发明的目的在于针对常规相位中心误差校正方法的不足，提出了一种机翼共形阵列等幅振动相位中心误差的校正方法，以消除由于机翼颤振而引起的2π模糊和时变效应，有效的提高相位中心误差的校正精度。

实现本发明目的的技术方案是，首先针对机翼颤振引起的相位中心误差变化较为缓慢的特点，假设相邻快拍的相位中心误差相同，分别估计各时刻的信号子空间；然后，根据估计得到的信号子空间，采用子空间拟合的方法进行误差的粗估计；最后，采用曲线拟合的方法拟合误差曲线，进行误差的精确估计。具体实现步骤如下：

(1)假设相邻n次快拍的相位中心误差相同，n为奇数，利用如下公式获得第k次快拍接收数据的协方差矩阵

RXk=1nΣl=k-n-12k+n-12x(l)x(l)Hk=1,2,···,L,---<1>]]>

其中，L为快拍数，x(l)表示第l次样本数据，(·)^H表示矩阵共轭转置；根据估计该时刻的信号子空间；

(2)根据估计得到的信号子空间，采用基于子空间拟合的方法建立阵元位置矢量估计的代价函数：

其中，表示阵元位置矢量的估计值，U_s表示信号子空间，表示阵列流形矩阵，⁺表示矩阵的广义逆；arg(·)表示取复数辐角，表示取使括号内的表达式值最小的值，||·||₂表示取2范数；

(3)利用牛顿迭代方法计算上述代价函数，得到各个时刻的阵元位置矢量，实现对相位中心误差的粗估计；

(4)采用曲线拟合方法对步骤(3)中得到的阵元位置矢量进行拟合，该阵元位置矢量的拟合值与理想值的差值即为相位中心误差，实现相位中心误差的精确估计；