一种用于综合孔径辐射计阵列的定标方法技术

本发明专利技术公开了一种用于综合孔径辐射计阵列的定标方法，其利用交流电源(1)、直流电源(2)、控制计算机(3)、显控模块(4)、综合孔径辐射计阵列(5)，其中，显控模块(4)运行在控制计算机(3)上。系统工作时，交流电源(1)给各设备供电，待综合孔径辐射计阵列(5)工作状态稳定后，再进行定标流程。显控模块(4)接收到综合孔径辐射计阵列采集的电压信号后，进行定标流程，并将定标后的数据存储于控制计算机(3)中。本发明专利技术具有设备简单、操作简便、成本低等优点。

A Calibration Method for Synthetic Aperture Radiometer Array

The invention discloses a calibration method for integrated aperture radiometer array, which uses AC power supply (1), DC power supply (2), control computer (3), display and control module (4) and integrated aperture radiometer array (5), in which display and control module (4) runs on control computer (3). When the system works, the AC power supply (1) supplies power to the equipment, and the calibration process is carried out after the working state of the integrated aperture radiometer array (5) is stable. The display and control module (4) receives the voltage signal collected by the integrated aperture radiometer array, carries out the calibration process, and stores the calibrated data in the control computer (3). The invention has the advantages of simple equipment, simple operation and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种用于综合孔径辐射计阵列的定标方法
本专利技术涉及信号定标
，特别是一种用于综合孔径辐射计阵列的定标方法。
技术介绍
综合孔径辐射计阵列可以对前方目标进行二维成像用以目标探测，但成像前需要对阵列进行定标。目前综合孔径辐射计阵列的定标方法主要为相位噪声注入法和外部辅助噪声源法。两种方法的特点是需要额外的硬件支持，存在成本高，测试时间长、流程复杂等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于综合孔径辐射计阵列的定标方法，以解决传统定标方法中成本高，测试时间长、流程复杂等问题。本专利技术提出的一种用于综合孔径辐射计阵列的定标方法，其中，将交流电源的输出接口与直流电源、控制计算机的输入接口连接，用于提供220V交流电源；将直流电源的输出接口与综合孔径辐射计阵列的输入接口连接；将综合孔径辐射计阵列的输出接口与控制计算机的输入接口连接；显控模块设置在控制计算机上，所述显控模块接收综合孔径辐射计阵列采集的电压信号，进行定标流程，并将定标后的数据存储于控制计算机中；所述定标方法的流程为：首先，开机准备工作；其次，进行幅度误差参数估计；再次，进行相位误差参数估计；最后，进行幅度误差和相位误差校正。其中，开机工作包括：备并开机，所述交流电源向各设备供电，进行开机预热稳定操作，待综合孔径辐射计阵列工作状态稳定后，再进行测试流程，用控制计算机中的显控模块接收综合孔径辐射计阵列采集电压向量；综合孔径辐射计阵列阵元数为N，N为大于1的自然数，则显控模块接收到的综合孔径辐射计阵列采集电压向量的协方差矩阵为N×N维矩阵R，其中的元素为Rij，i、j＝1，2,…,N；定标后得到的所需理想协方差矩阵为r，其中的元素为rij,i、j＝1，2,…,N，则根据综合孔径辐射计阵列协方差矩阵特性有其中i、j＝1，2，…，N，gi、gj、分别为第i阵元和第j阵元的幅度与相位误差，即定标流程需要修正的误差量。其次，进行幅度误差参数估计。对R的主对角线元素作如下处理，设：式中um为设定的过渡用中间变量，Rmm为N×N维协方差矩阵R的m行m列元素，Rm+1,m+1为N×N维协方差矩阵R的m+1行m+1列元素，m＝1，2，…,N-1。由(1)可得式中Rmm为N×N维协方差矩阵R的m行m列元素，rmm为N×N维理想协方差矩阵r的m行m列元素，gm为第m阵元的幅度误差，m＝1，2,…，N-1。根据综合孔径辐射计阵列协方差矩阵特性有rii＝rjj,i≠j；可得2lngm-2lngm+1＝um(4)式中um为设定的过渡用中间变量，gm、gm+1分别为m阵元、m+1阵元的幅度误差，m＝1，2，…,N-1。转换为矩阵形式：式中g1、g2、…、gN分别为第1、2、…、N阵元的幅度误差，u1、u2、…、uN-1为设定的过渡用中间变量，在式(4)中定义。以第一阵元为参考阵元，设g1＝1,lng1＝0，则可解得式中g1、g2、…、gN分别为第1、2、…、N阵元的幅度误差，u1、u2、…、uN-1为设定的过渡用中间变量，在式(4)中定义。即式中g1、g2、…、gN分别为第1、2、…、N阵元的幅度误差，R11、R22、…、RNN分别为N×N维协方差矩阵R的1行1列元素、2行2列元素、…、N行N列元素。再次，进行相位误差参数估计。对R的第一斜对角元素做如下处理，设式中vn为设定的过渡用中间变量，Rn,n+1为N×N维协方差矩阵R的n行n+1列元素，Rn+1,n+2为N×N维协方差矩阵R的n+1行n+2列元素，n＝1，2,…，N-2，由式中Rn,n+1为N×N维协方差矩阵R的n行n+1列元素，为第n阵元的相位误差，为第n+1阵元的相位误差，n＝1，2,…,N-2。可得式中vn为设定的过渡用中间变量,为第n阵元、n+1阵元、n+2阵元的相位误差，n＝1，2，…，N-2。表示为矩阵形式：式中分别为第1、2、…、N阵元的相位误差，v1、v2、…、vN-2为设定的过渡用中间变量，在式(10)中定义。同样以第一阵元为参考阵元，即可得式中分别为第1、2、…、N阵元的相位误差，v1、v2、…、vN-2为设定的过渡用中间变量，在式(10)中定义。即式中分别为第1、2、…、N阵元的相位误差，R1，2、R2，3、…、RN-2，N-1、RN-1，N分别为N×N维协方差矩阵R的1行2列元素、2行3列元素、…、N-2行N-1列元素、N-1行N列元素。最后，进行幅相误差校正。根据求得的幅度与相位信息，可得(i＝1,2,…,N)，式中Γi为第i阵元的幅度相位误差，|Γi|、gi为第i阵元的幅度误差，为第i阵元的相位误差。由此构造幅相误差矩阵：式中Γi为第i阵元的幅度相位误差，Γ为全部阵元幅度相位误差组成的总误差矩阵。据此将误差协方差矩阵R修正为理想值完成定标过程，式中Γ为全部阵元幅度相位误差组成的总误差矩阵，R为测得的包含误差的协方差矩阵，为理想协方差矩阵。本专利技术提出的综合孔径辐射计阵列定标方法无需额外定标硬件，能够简化定标流程，提高效率、降低成本，实现了低成本、高效率的需求。附图说明图1是本专利技术用于综合孔径辐射计阵列的定标装置的示意图。1.交流电源2.直流电源3.控制计算机4.显控模块5.综合孔径辐射计阵列具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施方式做出详细说明。本专利技术的目的在于提供一种用于综合孔径辐射计阵列的定标方法，以解决传统定标方法中成本高，测试时间长、流程复杂等问题。定标系统包括交流电源1、直流电源2、控制计算机3、显控模块4、综合孔径辐射计阵列5，其中，显控模块4运行在控制计算机3上。交流电源1的输出接口与直流电源2、控制计算机3的输入接口连接，提供220V交流电源；直流电源2的输出接口与综合孔径辐射计阵列5的输入接口连接；综合孔径辐射计阵列5的输出接口与控制计算机3的输入接口连接。显控模块4功能为：接收综合孔径辐射计阵列5采集的电压信号，进行定标流程，并将定标后的数据存储于控制计算机3中。定标具体流程为：首先，准备工作。连接设备并开机，所述交流电源向各设备供电，进行开机预热稳定操作，待综合孔径辐射计阵列工作状态稳定后，再进行测试流程，用控制计算机中的显控模块接收综合孔径辐射计阵列采集电压向量；综合孔径辐射计阵列阵元数为N，N为大于1的自然数，则显控模块接收到的综合孔径辐射计阵列采集电压向量的协方差矩阵为N×N维矩阵R，其中的元素为Rij，i、j＝1，2，…，N；定标后得到的所需理想协方差矩阵为r，其中的元素为rij,i、j＝1，2,…，N，则根据综合孔径辐射计阵列协方差矩阵特性有其中i、j＝1，2,…,N，gi、gj、分别为第i阵元和第j阵元的幅度与相位误差，即定标流程需要修正的误差量。其次，进行幅度误差参数估计。对R的主对角线元素作如下处理，设：式中um为设定的过渡用中间变量，Rmm为N×N维协方差矩阵R的m行m列元素，Rm+1,m+1为N×N维协方差矩阵R的m+1行m+1列元素，m＝1，2，…,N-1。由(1)可得式中Rmm为N×N维协方差矩阵R的m行m列元素，rmm为N×N维理想协方差矩阵r的m行m列元素，gm为第m阵元的幅度误差，m＝1，2,…,N-1。根据综合孔径辐射计阵列协方差矩阵特性有rii＝rjj，i≠j。可得2lngm-2lngm+1＝um(4)式中um为设定的过渡用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于综合孔径辐射计阵列的定标方法，其特征在于，将交流电源(1)的输出接口与直流电源(2)、控制计算机(3)的输入接口连接，用于提供220V交流电源；将直流电源(2)的输出接口与综合孔径辐射计阵列(5)的输入接口连接；将综合孔径辐射计阵列(5)的输出接口与控制计算机(3)的输入接口连接；显控模块(4)设置在控制计算机(3)上，所述显控模块(4)接收综合孔径辐射计阵列(5)采集的电压信号，进行定标流程，并将定标后的数据存储于控制计算机(3)中；所述定标方法的流程为：首先，开机准备工作；其次，进行幅度误差参数估计；再次，进行相位误差参数估计；最后，进行幅度误差和相位误差校正。

【技术特征摘要】
1.一种用于综合孔径辐射计阵列的定标方法，其特征在于，将交流电源(1)的输出接口与直流电源(2)、控制计算机(3)的输入接口连接，用于提供220V交流电源；将直流电源(2)的输出接口与综合孔径辐射计阵列(5)的输入接口连接；将综合孔径辐射计阵列(5)的输出接口与控制计算机(3)的输入接口连接；显控模块(4)设置在控制计算机(3)上，所述显控模块(4)接收综合孔径辐射计阵列(5)采集的电压信号，进行定标流程，并将定标后的数据存储于控制计算机(3)中；所述定标方法的流程为：首先，开机准备工作；其次，进行幅度误差参数估计；再次，进行相位误差参数估计；最后，进行幅度误差和相位误差校正。2.根据权利要求1所述的定标方法，其特征在于，所述开机准备工作包括：连接设备并开机，所述交流电源向各设备供电，进行开机预热稳定操作，待综合孔径辐射计阵列工作状态稳定后，再进行测试流程，用控制计算机中的显控模块接收综合孔径辐射计阵列采集电压向量；综合孔径辐射计阵列阵元数为N，N为大于1的自然数，则显控模块接收到的综合孔径辐射计阵列采集电压向量的协方差矩阵为N×N维矩阵R，其中的元素为Rij，i、j＝1，2，…，N；定标后得到的所需理想协方差矩阵为r，其中的元素为rij，i、j＝1，2,…,N，则根据综合孔径辐射计阵列协方差矩阵特性有其中i、j＝1，2,…,N，gi、分别为第i阵元和第j阵元的幅度与相位误差，即定标流程需要修正的误差量。3.根据权利要求2所述的定标方法，其特征在于，进行幅度误差参数估计包括：对R的主对角线元素作如下处理，设：式中um为设定的过渡用中间变量，Rmm为N×N维协方差矩阵R的m行m列元素，Rm+1,m+1为N×N维协方差矩阵R的m+1行m+1列元素，m＝1，2,…,N-1；由(1)可得式中Rmm为N×N维协方差矩阵R的m行m列元素，rmm为N×N维理想协方差矩阵r的m行m列元素，gm为第m阵元的幅度误差，m＝1，2,…,N-1；根据综合孔径辐射计阵列协方差矩阵特性有rii＝rjj,i≠j，可得2lngm-2lngm+1＝um(4)式中um为设定的过渡用中间变量，gm、gm+1分别为m阵元、m+1阵元的幅度误差，m＝1，2,…,N-1。转换为矩阵形式：式中g1、g2、…、...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴海涵，赵崇辉，崔广斌，
申请(专利权)人：北京遥感设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11