【技术实现步骤摘要】
：本专利技术涉及阵列信号处理，具体的说是一种结合双立方插值处理，解决测向精度与标定工作量之间的矛盾，从而在小标定工作量、小计算工作量下实现高精度测向的阵列信号的幅相误差有源校正处理方法。
技术介绍
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技术介绍
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1、阵列信号处理是信号处理领域的重要分支，波达方向估计(direction-of-arrival,doa)是其中的一个重要内容，它利用回波信号获取目标的距离和方位信息。目前超分辨doa估计由于突破了瑞利限，与传统doa估计方法相比，估计精度大大提高且实时性较好，被广泛应用于军事、民用等领域。大多数高分辨算法皆以阵列流型精确已知作为前提，因而性能优良。然而，实际应用中阵列误差不可避免，导致阵列流型出现偏差或扰动，从而使高分辨算法的性能严重恶化甚至失效。因此阵列误差校正是阵列测向设备投入使用前的必要条件。
2、校正方法可以按是否对误差建模进行分类。其中，对阵列流型进行离散测量属于非参数估计类，其余方法属于参数估计类。参数估计类方法通过对误差建模将误差估计问题转换为参数估计问题，迭代自校正算法(见文献：friedlander b,weiss aj.eigenstructrue methods for direction finding with sensor gain and phaseuncertainties[c].ieee international conference on acoustics,speech,and signalprocessing,1988:2681-2684.)是参数估计
3、"multilinear array manifold interpolation,"in ieee transactions onsignal processing,vol.40,no.4,pp.857-866,april 1992.)更为实用。但是标定工作量和估角精度与空域标定网格步长有关，空域标定网格步长越小对导向矢量空域分布的刻画越准确，但会导致标定工作量巨大；空域标定网格步长越大，标定工作量越小，但是测向结果的离网格误差会增大，从而导致测向不准。因此，小标定工作量和高测向精度两者矛盾。
4、通过上述可知，现有技术工程应用时存在的问题及缺陷为：参数估计类校正方法计算复杂度高且在同时存在多种误差的应用环境下校正效果不可靠；非参数估计类有源标定方法阵列测向精度受限于标定网格步长，高测向精度伴随着巨大的标定工作量。目前鲜有文献对空域网格步长的选取进行研究。解决以上问题及缺陷的意义为：测向设备批量生产时需要对阵列误差进行暗室标定。一般情况下，该标定需要在方位、俯仰二维进行，标定工作量较大，时间成本很高。
技术实现思路
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技术实现思路
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1、本专利技术针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种将插值处理引入有源标定的数据处理过程，可以在保证测向精度的前提下，将标定网格步长放大，减小标定工作量，在大网格、小标定工作量下实现高精度测向，既保证了测向精度又显著节约了工程应用的时间成本的阵列信号的幅相误差有源校正处理方法。
2、本专利技术通过以下措施达到：
3、一种阵列信号的幅相误差有源校正处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
4、步骤一：选定标校步长对真实导向矢量进行初步标定；
5、步骤二：结合数值插值处理确定最大标定网格步长：选用双立方插值进行数据插值处理，利用初步标定的标校步长为s的网格数据，首先通过数据抽取将网格步长放大至2s，得到网格步长为2s的校准数据，设置精细测向的网格步长为ε，对校准数据进行网格步长为ε的双立方插值处理，构造bicubic函数来描述各点权值的选择，形式为：
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7、其中，一般取a＝-0.5，bicubic函数是一维的，而网格是二维的，可将行与列分开计算，由双立方插值的特点可知，行列插值顺序不影响插值结果，每个插值点的值由该点附近的直接邻点、间接邻点共16个网格点的值f(xi,yj),i,j＝0,1,2,3确定，将16个网格点值加权求和，插值计算公式为：
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9、将双立方插值数据处理与网格标定相结合，即可由步长为s的二维真实导向矢量得到网格步长为ε的细网格真实导向数据插值数据其中n1为方位维插值点数，n2为俯仰维插值点数，
10、假设实际测试信号由空域非网格点入射，得到k点时域快拍数据为：
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12、其中，为入射位置处的真实导向矢量；
13、由接收数据得阵列协方差矩阵为：
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15、对协方差矩阵进行特征分解，可得：
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17、其中λs为大特征值组成的对角阵，us为与λs对应的特征向量，定义为信号子空间；λn为小特征值组成的对角阵，un为与λn对应的特征向量，定义为噪声子空间，遍历网格步长为ε的细网格校准数据，得到二维music空间谱为：
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19、由谱峰位置得到角度的估计值为：
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21、记录并将测角误差与误差容限e作比较，若测角误差δ在误差容限e内，则继续放大网格步长至3s，4s，...并重复测角过程；若测角误差δ超出误差容限e，则停止放大网格步长，并确定上一次的网格步长为最大标定网格步长；
22、步骤三：利用最大标定步长ks(k＞1,k∈n)下得到的校准数据，使用二维music算法得到来波方向的粗估计值；
23、步骤四：在粗估计值所在网格附近进行数值插值处理：以测向粗估计值所在网格点为中心，16个邻近网格点组成的边长为3ks的正方形区域作为细估计区域；由于细估计区域并非全局，因此可显著减小细估计过程插值、谱搜索的计算量，选定精细测向的网格步长ε，利用双立方插值对细估计区域进行插值处理，构造bicubic函数来描述各点权值的选择，形式为：
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25、其中，一般取a＝-0.5，各邻近网格点参与计算的权值由各点与插值点间的距离决定，考虑直接邻点、间接邻点共16个点值f(xi,yj),i,j＝0,1,2,3的影响，插值计算公式为：
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27、得到网格步长为ε的细网格插值数据；
28、步骤五：局部搜索测向，得到角度的细估计值：遍历细估计区域的细网格校准数据，利用子空间正交性得到二维music空间谱峰区域细节图，由谱峰位置得到角度细估计值
29、本专利技术步骤一中，从待标定同款测向设备中取个体按标校步长s进行初步标定，假定为二维阵列，选定标校步长s，设置角度估计误差容限e，令方位、俯仰精确已知的单辅助源入射阵列，阵列输出信号为：
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1.一种阵列信号的幅相误差有源校正处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种阵列信号的幅相误差有源校正处理方法，其特征在于，步骤一中，从待标定同款测向设备中取个体按标校步长S进行初步标定，假定为二维阵列，选定标校步长S，设置角度估计误差容限e，令方位、俯仰精确已知的单辅助源入射阵列，阵列输出信号为：
3.根据权利要求1所述的一种阵列信号的幅相误差有源校正处理方法，其特征在于，步骤三具体为：已标定好的阵列接收到从角度入射的信号，阵列接收数据为：
4.根据权利要求1所述的一种阵列信号的幅相误差有源校正处理方法，其特征在于，步骤四具体包括以下内容：以测向粗估计值所在网格点为中心，16个邻近网格点组成的边长为3kS的正方形区域作为细估计区域，选定精细测向的网格步长ε，利用双立方插值对细估计区域进行插值处理，构造Bicubic函数来描述各点权值的选择，形式为：
【技术特征摘要】
1.一种阵列信号的幅相误差有源校正处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种阵列信号的幅相误差有源校正处理方法，其特征在于，步骤一中，从待标定同款测向设备中取个体按标校步长s进行初步标定，假定为二维阵列，选定标校步长s，设置角度估计误差容限e，令方位、俯仰精确已知的单辅助源入射阵列，阵列输出信号为：
3.根据权利要求1所述的一种阵列信号的幅相误差有源校正处理方...
【专利技术属性】
技术研发人员：李明荃，刘帅，金铭，韩勇，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：
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