【技术实现步骤摘要】
一种高频地波雷达多接收通道增益自动校准方法及装置
本专利技术涉及电学领域，尤其涉及一种高频地波雷达多接收通道增益自动校准方法及装置。
技术介绍
高频地波雷达是一种可安装于海岸、海面浮台或船只上的海洋表面状态参数遥感设备。雷达向海面发射的高频电磁波，经海浪散射后，被雷达接收天线接收，得到各个距离和方位单元上的多普勒谱分布，进而反演海洋表面流速、浪高和风速等参数。雷达采用多个天线单元组阵进行测向。目前高频地波雷达天线阵常采用的有两种形式：一是空间分布的阵列式天线，二是共相位中心的单极子/交叉环天线。无论具体采取何种天线形式，都要求接收通道(包括天线)的增益保持一致以获取理想的定向性能。然而，不同形式的天线具有不同的电路结构，且在实际中各电子元件也不可能完全一致，因此各天线接收通道之间总是存在增益幅度和相位的不一致。通道不一致将严重影响雷达定向性能，因此在进行后续空间谱估计或到达角估计之前，必须对通道间增益不一致进行校正。针对接收通道间幅度和相位不一致，目前采用的方法主要有无源法和有源法。无源法无需合作信号源，采用...
【技术保护点】
1.一种高频地波雷达多接收通道增益自动校准方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n步骤1、雷达正常采集海洋回波数据，得到S(nT,mT
【技术特征摘要】
1.一种高频地波雷达多接收通道增益自动校准方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1、雷达正常采集海洋回波数据，得到S(nT,mTs,r)，其中T为相干积累时间，n＝0,…,N-1为时间帧序号，Ts为帧内采样周期，m＝0,…,M-1为帧内采样序号，r为距离元序号；
步骤2、在雷达站或其附近安装一个或多个风向标，记录实时平均风向其中t为时间；
步骤3、对时间为nT的每帧雷达数据，在若干个距离小于一定阈值的距离元上，距离元r＝Nr1,…,Nr2，选择参考天线并计算该天线上功率谱P(nT,f,r)，其中f为多普勒频率；划分一阶布拉格谱区，搜索正侧和负侧一阶谱极大值，取其大者，其对应频率记为fmax(n,r)；
步骤4、计算步骤3中各帧回波数据在各天线通道上滑窗截取序列的傅里叶变换，得到Y(nT,f,r,k,q)，其中k＝0,…,K-1是滑窗序号，q＝1,…,Q是天线通道序号；得到最大值阵列快拍序列Y(nT,fmax(n,r),r,k,q)；
步骤5、确定通道校正值搜索区间和步长，对各组候选通道校正值g(q,l)，其中q＝0,…,Q-1,l＝0,…,L-1，分别得到通道校正后快拍Z(nT,fmax(n,r),r,k,q)＝Y(nT,fmax(n,r),r,k,q)/g(q,l)；
步骤6、利用空间谱估计算法计算对应于最大谱峰的到达角β(nT,r,l)；当频率fmax(n,r)为正时风向估计为βw(nT,r,l)＝β(nT,r,l)，当频率fmax(n,r)为负时风向估计则为βw(nT,r,l)＝β(nT,r,l)+π；对各距离元得到的风向估计进行平均得到θw(nT,l)，风向估计误差为
步骤7、由所有时间的风向估计计算总体风向估计均方根误差；
步骤8、搜索最小总体风向估计均方根误差，其序号lmin对应的校正值g(q,lmin)即为所求的最优校正值。
2.根据权利要求1所述的高频地波雷达多接收通道增益自动校准方法，其特征在于，步骤3中计算天线上功率谱P(nT,f,r)的公式为：
其中，Ms是滑窗长度，Ms＜M，w(m)是窗函数，m＝0,…,Ms-1，d是相邻滑窗截取的间隔点数，K是滑窗截取的总段数；利用此式将原时间序列S(nT,mTs,r)，m＝0,…,Ms-1依次间隔d个点滑动截取出长度为Ms的子序列，计算各段子序列的加窗傅里叶变换的模平方，再进行平均得到最终的功率谱估计。
3.根据权利要求2所述的高频地波雷达多接收通道增益自动校准方法，其特征在于，步骤4中各帧回波数据在各天线通道上滑窗截取序列的傅里叶变换，得到Y(nT,f,r,k,q)的计算公式为：
利用此式将原时间序列S(nT,mTs,r)依次间隔d个点滑动截取出长度为Ms的子序列，计算各段子序列的傅里叶变换。
4.根据权利要求3所述的高频地波雷达多接收通道增益自动校准方法，其特征在于，步骤5中对各组候选通道校正值，分别计算得到通道校正后快拍Z(nT,fmax(n,...
【专利技术属性】
技术研发人员：周浩，何书芹，王才军，文必洋，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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