[发明专利]MIMO雷达收发阵列互耦误差自校正方法

摘要

本发明提出了一种MIMO雷达收发阵列互耦误差自校正方法,主要解决传统方法在进行收发阵列互耦误差校正时对样本需求大和无法在线实时校正发射互耦误差的问题。其技术方案是：1.对MIMO雷达回波数据进行脉冲压缩得到数据矩阵Y；2.利用空间平滑算法构造伪协方差矩阵R；3.根据伪协方差矩阵R估计强杂波方位信息；4.利用数据矩阵Y与强杂波的方位信息构造代价函数，通过该代价函数计算接收互耦误差矩阵C_r，实现对接收互耦误差的估计；5.利用接收互耦矩阵C_r求解发射互耦误差矩阵C_t，实现对发射互耦误差的估计。本发明使用MIMO雷达的单次快拍回波数据，能分别准确估计接收与发射阵列互耦误差，从而实现了收发互耦阵列自校正，可用于提高MIMO雷达探测性能。

主权项

1.一种MIMO雷达收发阵列互耦误差自校正方法，包括如下步骤：(1)MIMO雷达发射正交信号，经某方位稀疏的杂波散射体反射后得到回波数据X，对该回波数据进行脉冲压缩得到数据矩阵Y；(2)对数据矩阵Y进行取列操作，得到数据矩阵第m列的数据Ym，根据接收阵列互耦自由度pr截取数据Ym的中间有效孔径数据，再利用空间平滑算法构造l×2q维伪协方差矩阵R，其中q为划分的子阵个数，l为子阵阵元数；(3)根据伪协方差矩阵R估计强杂波方位信息：(3a)对伪协方差矩阵R进行奇异值分解，得到J个大奇异值及由大奇异值对应的奇异向量张成的信号子空间Us和l‑J个小奇异值及由小奇异对应的奇异向量张成的噪声子空间Un，J为强杂波点的个数；(3b)利用信号子空间Us与噪声子空间Un的正交性，计算强杂波方位估计值θj；(4)利用步骤(2)得到的数据矩阵Ym与步骤(3)估计的强杂波的方位估计值θj，构造代价函数并采用交替迭代的方法估计等效杂波散射系数β′j与接收互耦误差矩阵Cr：(4a)以最小化重构误差为准则，构建接收互耦误差的代价函数为：其中ar(θj)为θj方向的接收导向矢量,J为强杂波点的个数；(4b)初始化交替迭代算法的参数，假设初始不存在互耦误差，即Cr＝I；(4c)将Cr的估计值带入代价函数，用最小二乘法得到等效杂波散射系数β′j的估计值；(4d)将(4c)得到的等效杂波散射系数β′j的估计值带入代价函数，得到接收互耦误差矩阵Cr的估计值；(4e)重复步骤(4c)‑(4d),直至代价函数不再减小；(5)利用步骤(4)估计的接收互耦矩阵Cr与步骤(3)的强杂波方位估计值θj求解发射互耦误差矩阵Ct；(5a)用C_r的逆矩阵补偿回波数据矩阵Y，得到补偿后的回波矩阵：对Y′进行取行操作得到第n行的数据Y_n′；(5b)结合步骤(3)估计的强杂波的方位值θj，以最小化重构误差为准则构建包含发射互耦误差的代价函数：其中βj″是估计发射互耦误差时的等效杂波散射系数，Ct为发射互耦误差矩阵，at(θj)为θj方向的发射导向矢量；(5c)采用步骤(4)中的交替迭代算法，求解包含发射互耦误差的代价函数，得到发射互耦矩阵Ct。