基于旋转阵列的MIMO雷达误差校正方法
发布时间：2020-03-07 12:22
【摘要】：针对集中式多输入多输出(MIMO)雷达发射端和接收端同时存在位置误差和幅相误差的问题,提出一种基于旋转阵列的误差校正方法.首先利用旋转阵列获得不同方位的回波数据,从而将耦合在一起的位置误差和幅相误差相分离,并通过解相位模糊得到虚拟阵列的位置信息,再根据虚拟阵列的形成原理,分别获得收发阵列的位置误差.然后,由回波数据协方差矩阵最大特征值所对应的归一化的特征向量求得发射端和接收端的幅相误差估计.最后通过仿真实验验证了方法的有效性和可行性.结果表明:在多种阵列误差并存的情况下,该方法复杂度低,能获得较精确的结果,且该方法还适用于非均匀MIMO雷达阵列.
【图文】：
－２πλＸｉｄｅａｌ（ｓｉｎθ－ｓｉｎ（θ＋Δθ）），式中Ｘｉｄｅａｌ＝（０，ｘｔ２，ｘｔ３，…，ｘｔＭ，ｙｒ２，ｙｒ２＋ｘｔ２，ｙｒ２＋ｘｔ３，…，ｙｒ２＋ｘｔＭ，ｙｒＮ＋ｘｔ２，…，ｙｒＮ＋ｘｔＭ）Ｔ．由于阵列位置误差较小，实际虚拟阵列位置坐标Ｘ与理想虚拟阵列位置坐标Ｘｉｄｅａｌ很接近，，因此Ψ≈Ψｉｄｅａｌ，ｌｉ＝ｌ′ｉ，通过ψｉ可以推导出ｌｉ．ａ．当－π＜ψ′ｉ＜π时，ｌｉ＝０；ｂ．当ψ′ｉ＞π时，假设ψ′ｉ／π＝ｎ，若ｎ是奇数，则－π≤ψ′ｉ－（ｎ／２＋１）２π≤π，且ｌｉ＝ｎ／２＋１；若ｎ是偶数，则－π≤ψ′ｉ－ｎπ≤π，且ｌｉ＝ｎ／２．ｃ．当ψ′ｉ＜－π时，假设－ψ′ｉ／π＝ｎ，若ｎ是奇数，则－π≤ψ′ｉ＋（ｎ／２＋１）２π≤π，且ｌｉ＝－（ｎ／２＋１）；若ｎ是偶数，则－π≤ψ′ｉ＋ｎπ≤π，且ｌｉ＝－ｎ／２．须要注意的是：在实际处理中，Δθ要尽量大．若Δθ很小，则ｓｉｎθ和ｓｉｎ（θ＋Δθ）很接近，求出的解的特性很差，求出的实际阵元位置误差也很大．在求出Ｘ后，根据式（６）可求出发射阵列和接收阵列的实际阵元位置坐标：Ｘｔ＝（ｘ１，ｘ２，…，ｘＭ）；Ｙｒ［＝０，１Ｍ∑Ｍｉ＝１（ｘＭ＋ｉ－ｘｉ），１Ｍ∑Ｍｉ＝１（
图２幅度误差估计随信噪比变化图图３相位误差估计随信噪比变化图幅度误差估计控制在０．０１３，相位误差控制在０．９５°．实验２为进一步验证本文方法的有效性，利用估计出的误差对收发阵列进行补偿．假设远场条件下有目标分别位于－１０°，－１４°和６０°方向处，ＳＳＮＲ为１５ｄＢ，快拍数为５００．误差的设置与上一个实验相同．利用ＭＵＳＩＣ算法进行参数估计，理想的、阵列误差下的功率谱以及校正后的功率谱定义如下Ｐ（θ）＝１ＡＨ（θ）ＵＮＵＨＮＡ（θ）；Ｐｅ（θ）＝１ＡＨ（θ）s撸眨蝧撸眨龋危粒é龋唬校悖é龋剑保蓿粒龋é龋﹕撸眨蝧撸眨龋危蓿粒é龋﹑舙膒疲街校海校é龋校澹é龋┖停校悖é龋┓直鸨硎纠硐氲摹⒋嬖谖蟛詈臀蟛畈钩ズ蟮模停眨樱桑霉β势祝唬粒é龋┖停蓿粒é龋┓直鸨硎纠硐氲暮托Ｕ蟮恼罅辛餍危唬眨魏蛃撸眨畏直鸨硎纠硐氲暮臀蟛钕碌脑肷涌占洌抡娼峁砻鳎旱贝嬖谡罅形蟛钍保任蟛钣跋炝似追宓母叨龋辔晃蟛钣跋炝似追宓募馊癯潭龋兰凭鹊停帽疚牡姆椒ǘ哉罅薪行Ｕ院螅玫墓β势子肜硐肭榭鱿碌墓β势谆局睾希佣橹ち吮疚姆椒ǖ挠行裕笛椋澄朔治龇⑸湔罅械男铅う榷晕蟛罟兰凭鹊挠跋欤停桑停侠状锸辗⒄罅械牟问拔蟛畈问畔⑸柚猛笛椋保炫氖保埃埃埃旁氡任保埃洌拢う却樱保
本文编号：2585393
【图文】：
－２πλＸｉｄｅａｌ（ｓｉｎθ－ｓｉｎ（θ＋Δθ）），式中Ｘｉｄｅａｌ＝（０，ｘｔ２，ｘｔ３，…，ｘｔＭ，ｙｒ２，ｙｒ２＋ｘｔ２，ｙｒ２＋ｘｔ３，…，ｙｒ２＋ｘｔＭ，ｙｒＮ＋ｘｔ２，…，ｙｒＮ＋ｘｔＭ）Ｔ．由于阵列位置误差较小，实际虚拟阵列位置坐标Ｘ与理想虚拟阵列位置坐标Ｘｉｄｅａｌ很接近，，因此Ψ≈Ψｉｄｅａｌ，ｌｉ＝ｌ′ｉ，通过ψｉ可以推导出ｌｉ．ａ．当－π＜ψ′ｉ＜π时，ｌｉ＝０；ｂ．当ψ′ｉ＞π时，假设ψ′ｉ／π＝ｎ，若ｎ是奇数，则－π≤ψ′ｉ－（ｎ／２＋１）２π≤π，且ｌｉ＝ｎ／２＋１；若ｎ是偶数，则－π≤ψ′ｉ－ｎπ≤π，且ｌｉ＝ｎ／２．ｃ．当ψ′ｉ＜－π时，假设－ψ′ｉ／π＝ｎ，若ｎ是奇数，则－π≤ψ′ｉ＋（ｎ／２＋１）２π≤π，且ｌｉ＝－（ｎ／２＋１）；若ｎ是偶数，则－π≤ψ′ｉ＋ｎπ≤π，且ｌｉ＝－ｎ／２．须要注意的是：在实际处理中，Δθ要尽量大．若Δθ很小，则ｓｉｎθ和ｓｉｎ（θ＋Δθ）很接近，求出的解的特性很差，求出的实际阵元位置误差也很大．在求出Ｘ后，根据式（６）可求出发射阵列和接收阵列的实际阵元位置坐标：Ｘｔ＝（ｘ１，ｘ２，…，ｘＭ）；Ｙｒ［＝０，１Ｍ∑Ｍｉ＝１（ｘＭ＋ｉ－ｘｉ），１Ｍ∑Ｍｉ＝１（
图２幅度误差估计随信噪比变化图图３相位误差估计随信噪比变化图幅度误差估计控制在０．０１３，相位误差控制在０．９５°．实验２为进一步验证本文方法的有效性，利用估计出的误差对收发阵列进行补偿．假设远场条件下有目标分别位于－１０°，－１４°和６０°方向处，ＳＳＮＲ为１５ｄＢ，快拍数为５００．误差的设置与上一个实验相同．利用ＭＵＳＩＣ算法进行参数估计，理想的、阵列误差下的功率谱以及校正后的功率谱定义如下Ｐ（θ）＝１ＡＨ（θ）ＵＮＵＨＮＡ（θ）；Ｐｅ（θ）＝１ＡＨ（θ）s撸眨蝧撸眨龋危粒é龋唬校悖é龋剑保蓿粒龋é龋﹕撸眨蝧撸眨龋危蓿粒é龋﹑舙膒疲街校海校é龋校澹é龋┖停校悖é龋┓直鸨硎纠硐氲摹⒋嬖谖蟛詈臀蟛畈钩ズ蟮模停眨樱桑霉β势祝唬粒é龋┖停蓿粒é龋┓直鸨硎纠硐氲暮托Ｕ蟮恼罅辛餍危唬眨魏蛃撸眨畏直鸨硎纠硐氲暮臀蟛钕碌脑肷涌占洌抡娼峁砻鳎旱贝嬖谡罅形蟛钍保任蟛钣跋炝似追宓母叨龋辔晃蟛钣跋炝似追宓募馊癯潭龋兰凭鹊停帽疚牡姆椒ǘ哉罅薪行Ｕ院螅玫墓β势子肜硐肭榭鱿碌墓β势谆局睾希佣橹ち吮疚姆椒ǖ挠行裕笛椋澄朔治龇⑸湔罅械男铅う榷晕蟛罟兰凭鹊挠跋欤停桑停侠状锸辗⒄罅械牟问拔蟛畈问畔⑸柚猛笛椋保炫氖保埃埃埃旁氡任保埃洌拢う却樱保
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