[发明专利]MIMO雷达收发阵列误差的联合校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及阵列信号处理领域，尤其是涉及MIMO雷达收发阵列误差的联合校正方法。

背景技术

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出)雷达是一种多通道雷达系统，包括多阵元天线结构，采用多个天线发射信号，并且采用多个天线接收回波，该雷达信号形式和系统构成灵活，易扩展。在MIMO雷达的发射端，每个阵元(或子阵)全向发射相互正交的信号波形，由于正交波形在空间不能相干叠加，会形成宽的发射波束，从而使得信号的抗截获能力增强。在MIMO雷达的接收端，回波信号由所有信号的延迟合成，通过匹配滤波器组来分离回波信号中各正交分量，再用数字波束形成技术(DBF)来获得窄的接收波束，从而获得较高的测角精度。

在MIMO雷达系统中，信号波达方向(DOA)的估计通常采用以多重信号分类方法(MUSIC)为代表的高分辨谱估计方法，该类方法虽然具有很高的分辨力和估计精确度，但使用前提是精确已知阵列流型，由于受各种非理想因素的影响，例如，机械加工误差、接收通道不一致及阵元互耦等等，阵列流型会出现一定程度上的偏差和扰动，从而，会使高分辨谱估计方法的性能严重恶化，甚至失效。因此，阵列误差的估计成为角度测量急需解决的难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够提高阵列误差校正精度的MIMO雷达收发阵列误差的联合校正方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：该MIMO雷达收发阵列误差的联合校正方法包括：

通过使设置于转台上的包括M个阵元的天线阵列旋转J个角度，分别接收天线阵列在每个角度的回波信号，其中，M为大于1的整数，J为大于等于1的整数；

基于所述回波信号，分别获得接收阵列协方差矩阵和发射阵列协方差矩阵；

利用接收阵列协方差矩阵和发射阵列协方差矩阵，分别对接收阵列的阵列误差和发射阵列的阵列误差进行校正。

进一步的，利用接收阵列协方差矩阵，对接收阵列的阵列误差进行校正，具体包括：

S11：对接收阵列协方差矩阵进行特征分解，构造接收阵列的噪声子空间；

S12：在接收阵列的噪声子空间内，利用第u-1次循环中估计的接收天线互耦矩阵对接收阵列协方差矩阵进行特征分解，获得第一归一化特征矢量，其中，u为大于等于1的整数；

S13：基于第一归一化特征矢量，获得接收阵列的位置和幅相误差；

S14：基于接收阵列的位置、幅相误差和噪声子空间，获得接收阵列第u次循环的互耦矩阵；

S15：基于接收阵列的位置和幅相误差，获得第u次循环的第一总代价函数；

S16：判断第u次循环的第一总代价函数与第u-1次循环的第一总代价函数之间差值的绝对值是否大于第一预设值，当判断结果为否时，令u自加1后，返回执行S12，否则，循环结束。

进一步的，S13具体包括：

基于第一归一化特征矢量，获得相邻的两个角度的第一相位差；

基于第一相位差，获得接收阵列的位置和幅相误差。

进一步的，在获得接收阵列的位置和幅相误差之前，还包括：消除第一相位差的相位模糊。

进一步的，获得发射阵列协方差矩阵，具体为：通过将所述回波信号进行匹配滤波，获得发射阵列协方差矩阵。

进一步的，利用发射阵列协方差矩阵，对发射阵列的阵列误差进行校正，具体包括：

S21：对发射阵列协方差矩阵进行特征分解，构造发射阵列的噪声子空间；

S22：在发射阵列的噪声子空间内，利用第u-1次循环中估计的发射天线互耦矩阵对发射阵列协方差矩阵进行特征分解，获得第二归一化特征矢量，其中，u为大于等于1的整数；

S23：基于第二归一化特征矢量，获得发射天线阵列的位置和幅相误差；

S24：基于发射阵列的位置、幅相误差和噪声子空间，获得发射阵列第i次循环的互耦矩阵；

S25：基于发射天线阵列的位置和幅相误差，获得第u次循环的第二总代价函数；

S26：判断第u次循环的第二总代价函数与第u-1次循环的第二总代价函数之间差值的绝对值是否大于第二预设值，当判断结果为否时，令u自加1后，返回执行S22，否则，循环结束。

进一步的，S23具体包括：

基于第二归一化特征矢量，获得相邻的两个角度的第二相位差；

基于第二相位差，获得发射阵列的位置和幅相误差。