專(zhuān)利名稱(chēng)：一種抗外界脈沖干擾的陣列校準(zhǔn)預(yù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及陣列校準(zhǔn)及陣列信號(hào)處理技術(shù)，具體涉及該類(lèi)技術(shù)中的抗外界脈沖干擾的陣列校準(zhǔn)預(yù)處理技術(shù)，具體為一種抗外界脈沖干擾陣列校準(zhǔn)預(yù)處理方法。
背景技術(shù)：
目前陣列天線(xiàn)及陣列接收機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信、廣播電視、雷達(dá)系統(tǒng)和導(dǎo)航等無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)中。一般情況下，在進(jìn)行陣列信號(hào)處理時(shí)，通常假設(shè)天線(xiàn)陣列的陣列流型是精確已知的，并且天線(xiàn)陣列及后續(xù)的陣列接收通道之間是沒(méi)有幅度及相位偏差的，從而獲得優(yōu)良的陣列信號(hào)處理性能。然而，在實(shí)際系統(tǒng)中，天線(xiàn)陣列的陣列流型及陣列接收通道因設(shè)備本身的不一致性以及外部環(huán)境的影響，會(huì)與上述理想情況有較大偏差。因此，實(shí)際應(yīng)用的陣列接收系統(tǒng)(包括天線(xiàn)陣列和陣列接收通道)的整體性能會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重惡化。所以，在實(shí)際應(yīng)用中必須對(duì)天線(xiàn)陣列及陣列接收通道進(jìn)行幅度/相位一致性校準(zhǔn)。為了解決天線(xiàn)陣列及陣列接收機(jī)存在的幅/相不一致性偏差，人們一直在研究陣列誤差校準(zhǔn)算法。文獻(xiàn)“Multilinear Array Manifold Interpolation" (Schmidt R 0.， IEEE Trans. On Signal Processing, 1992,40 (4) :857-866)提出通過(guò)直接對(duì)陣列流型進(jìn)行離散測(cè)量、內(nèi)插、存儲(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)陣列誤差校準(zhǔn)。這種方法的實(shí)現(xiàn)代價(jià)高且效果不佳。文獻(xiàn)“D0A estimation with sensor gain， phase and position perturbations，， (Zhang M， Zhu Z D. , Proceedings of the IEEENational Aerospace and Electronics Conference，1993 : 67-69)提出將陣列誤差校準(zhǔn)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)對(duì)陣列擾動(dòng)進(jìn)行建模的參數(shù)估計(jì)問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)陣列校準(zhǔn)。但是，現(xiàn)有的各種基于發(fā)射輔助信號(hào)實(shí)現(xiàn)陣列校準(zhǔn)的算法，都是以陣列校準(zhǔn)過(guò)程為理想過(guò)程，即認(rèn)為陣列校準(zhǔn)過(guò)程不會(huì)受到外部脈沖的干擾為前提的。一般情況下，發(fā)射的輔助信號(hào)都選擇容易產(chǎn)生和識(shí)別的頻率固定的單頻信號(hào)。但也正是這個(gè)原因，當(dāng)出現(xiàn)外界干擾脈沖時(shí)，其會(huì)極大地影響甚至破壞單頻信號(hào)固有的屬性，這時(shí)若仍按照無(wú)干擾脈沖情況而設(shè)計(jì)的陣列校準(zhǔn)算法計(jì)算陣列通道幅/相校準(zhǔn)系數(shù)，其結(jié)果不能反映陣列通道的真實(shí)幅/相不一致性偏差。其原因是陣列天線(xiàn)中的各個(gè)天線(xiàn)單元接收到的干擾脈沖的相位是不相同的，這會(huì)被帶入到陣列校準(zhǔn)算法中，從而影響陣列通道幅/相校準(zhǔn)系數(shù)的可信度和準(zhǔn)確度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種抗外界脈沖干擾的陣列校準(zhǔn)預(yù)處理方法，該方法具有實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確判斷當(dāng)前陣列校準(zhǔn)過(guò)程中是否受到外界脈沖干擾、并依據(jù)此判斷結(jié)果引導(dǎo)后續(xù)陣列校準(zhǔn)過(guò)程的特點(diǎn)。本發(fā)明提供的一種抗外界脈沖干擾的陣列校準(zhǔn)預(yù)處理方法，其特征在于，該方法包括下述步驟(Al)陣列天線(xiàn)和陣列接收機(jī)接收來(lái)自陣列校準(zhǔn)信號(hào)源發(fā)射的單頻信號(hào)，接收機(jī)的
3任意一路接收通道在某一采樣時(shí)刻的輸出信號(hào)記為Si (η)，i為通道的序號(hào)，1 < i < M，M為陣列接收機(jī)的接收通道數(shù)，η為采樣時(shí)刻的序號(hào)；(Α2)同步數(shù)字下變頻對(duì)陣列接收機(jī)各個(gè)通道輸出的疊加了噪聲的單頻信號(hào)Si (η) 進(jìn)行數(shù)字下變頻，得到第η個(gè)采樣時(shí)刻的由同相分量Ι(η)和正交分量Q(n)組成的帶通復(fù)信號(hào)X(n)；(A3)根據(jù)量化后得到的Ii (n) ,Qi (η)信號(hào)分量計(jì)算陣列接收機(jī)的第i個(gè)接收通道當(dāng)前輸出信號(hào)的包絡(luò)波Ei (η)及脈沖干擾度因子Ci ；(Α4)計(jì)算M個(gè)通道輸出信號(hào)的脈沖干擾度因子的平均值C，并判斷其是否小于預(yù)設(shè)設(shè)定的閾值ε，ε為一個(gè)小于1的正數(shù)。如果是，則判定當(dāng)前陣列校準(zhǔn)過(guò)程未受到外界脈沖干擾，陣列校準(zhǔn)預(yù)處理過(guò)程結(jié)束；否則，則判定當(dāng)前陣列校準(zhǔn)過(guò)程受到外界脈沖干擾， 重新進(jìn)入陣列校準(zhǔn)過(guò)程。本發(fā)明提供的另一種抗外界脈沖干擾的陣列校準(zhǔn)預(yù)處理方法，其特征在于，該方法包括下述步驟(Bl)M通道的陣列天線(xiàn)和陣列接收機(jī)接收來(lái)自陣列校準(zhǔn)信號(hào)源發(fā)射的單頻信號(hào)；(Β2)由同步DDC進(jìn)行正交數(shù)字下變頻得到由同相分量I (η)和正交分量Q (η)組成的帶通復(fù)信號(hào)Χ(η)，取其同相分量I (η)或正交分量Q(n)作為對(duì)應(yīng)的帶通實(shí)信號(hào)χ (η)；(Β3)根據(jù)量化后得到的Ii (n) ,Qi (η)信號(hào)分量計(jì)算陣列接收機(jī)的第i個(gè)接收通道的輸出信號(hào)在一段時(shí)間內(nèi)的歸一化峰度值NKurti ；(B4)計(jì)算M個(gè)通道輸出信號(hào)的歸一化峰度的平均值Nkurt，并判斷其與常數(shù)1. 5 的偏差是否小于預(yù)先設(shè)定的閾值ε，ε為一個(gè)小于1的正數(shù)；如果是，則判定當(dāng)前陣列校準(zhǔn)過(guò)程未受到外界脈沖干擾，陣列校準(zhǔn)預(yù)處理過(guò)程結(jié)束；否則，則判定當(dāng)前陣列校準(zhǔn)過(guò)程受到外界脈沖干擾，重新進(jìn)入陣列校準(zhǔn)過(guò)程。本發(fā)明方法采用基于信號(hào)恒包絡(luò)檢測(cè)和信號(hào)歸一化峰度檢測(cè)原理，具有實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確判斷當(dāng)前陣列校準(zhǔn)過(guò)程中是否受到外界脈沖干擾、并依據(jù)此判斷結(jié)果引導(dǎo)后續(xù)陣列校準(zhǔn)過(guò)程的特點(diǎn)。本發(fā)明與其它方法或裝置相比，其特點(diǎn)是消除了現(xiàn)有陣列校準(zhǔn)方法和裝置在進(jìn)行陣列校準(zhǔn)過(guò)程中，根本不考慮外界干擾的問(wèn)題，因而能夠獲得準(zhǔn)確可信的陣列通道幅/ 相不一致性校準(zhǔn)系數(shù)，真實(shí)反映陣列通道之間的幅相偏差關(guān)系。


圖1是基于恒包絡(luò)檢測(cè)的陣列校準(zhǔn)抗脈沖干擾預(yù)處理方法流程圖；圖2是基于歸一化峰度判決的陣列校準(zhǔn)抗脈沖干擾預(yù)處理方法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合

本發(fā)明的具體實(shí)施方法和過(guò)程。本發(fā)明采用單頻信號(hào)作為陣列校準(zhǔn)過(guò)程之輔助信號(hào)，并且假設(shè)陣列接收機(jī)有M個(gè)接收通道，對(duì)應(yīng)陣列天線(xiàn)的M個(gè)天線(xiàn)陣元。如圖1所示，本發(fā)明提供的一種抗外界脈沖干擾的陣列校準(zhǔn)預(yù)處理方法，包括下述步驟(Al)M通道的陣列天線(xiàn)和陣列接收機(jī)接收來(lái)自陣列校準(zhǔn)信號(hào)源發(fā)射的單頻信號(hào)，接收機(jī)的任意一路接收通道在某一采樣時(shí)刻的輸出信號(hào)Si(H)，可表示為
權(quán)利要求
1.一種抗外界脈沖干擾的陣列校準(zhǔn)預(yù)處理方法，其特征在于，該方法包括下述步驟 (Al)陣列天線(xiàn)和陣列接收機(jī)接收來(lái)自陣列校準(zhǔn)信號(hào)源發(fā)射的單頻信號(hào)，接收機(jī)的任意一路接收通道在某一采樣時(shí)刻的輸出信號(hào)記為Si (η)，i為通道的序號(hào)，1 < i < M，M為陣列接收機(jī)的接收通道數(shù)，η為采樣時(shí)刻的序號(hào)；(Α2)同步數(shù)字下變頻對(duì)陣列接收機(jī)各個(gè)通道輸出的疊加了噪聲的單頻信號(hào)Si (η)進(jìn)行數(shù)字下變頻，得到第η個(gè)采樣時(shí)刻的由同相分量Ι(η)和正交分量Q(n)組成的帶通復(fù)信號(hào) X (η)；(A3)根據(jù)量化后得到的Ii (n) ,Qi (η)信號(hào)分量計(jì)算陣列接收機(jī)的第i個(gè)接收通道當(dāng)前輸出信號(hào)的包絡(luò)波Ei (η)及脈沖干擾度因子Ci ；(Α4)計(jì)算M個(gè)通道輸出信號(hào)的脈沖干擾度因子的平均值C，并判斷其是否小于預(yù)設(shè)設(shè)定的閾值ε，ε為一個(gè)小于1的正數(shù)。如果是，則判定當(dāng)前陣列校準(zhǔn)過(guò)程未受到外界脈沖干擾，陣列校準(zhǔn)預(yù)處理過(guò)程結(jié)束；否則，則判定當(dāng)前陣列校準(zhǔn)過(guò)程受到外界脈沖干擾，重新進(jìn)入陣列校準(zhǔn)過(guò)程。
2.一種抗外界脈沖干擾的陣列校準(zhǔn)預(yù)處理方法，其特征在于，該方法包括下述步驟 (Bl)M通道的陣列天線(xiàn)和陣列接收機(jī)接收來(lái)自陣列校準(zhǔn)信號(hào)源發(fā)射的單頻信號(hào)；(Β2)由同步DDC進(jìn)行正交數(shù)字下變頻得到由同相分量I (η)和正交分量Q (η)組成的帶通復(fù)信號(hào)X(η)，取其同相分量I (η)或正交分量Q(n)作為對(duì)應(yīng)的帶通實(shí)信號(hào)χ (η)；(Β3)根據(jù)量化后得到的Ii (η)、& (η)信號(hào)分量計(jì)算陣列接收機(jī)的第i個(gè)接收通道的輸出信號(hào)在一段時(shí)間內(nèi)的歸一化峰度值NKurti ；(B4)計(jì)算M個(gè)通道輸出信號(hào)的歸一化峰度的平均值Nkurt，并判斷其與常數(shù)1. 5的偏差是否小于預(yù)先設(shè)定的閾值ε，ε為一個(gè)小于1的正數(shù)；如果是，則判定當(dāng)前陣列校準(zhǔn)過(guò)程未受到外界脈沖干擾，陣列校準(zhǔn)預(yù)處理過(guò)程結(jié)束；否則，則判定當(dāng)前陣列校準(zhǔn)過(guò)程受到外界脈沖干擾，重新進(jìn)入陣列校準(zhǔn)過(guò)程。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種抗外界脈沖干擾的陣列校準(zhǔn)預(yù)處理方法，它依據(jù)信號(hào)包絡(luò)檢測(cè)或者信號(hào)歸一化峰度檢測(cè)原理，實(shí)現(xiàn)陣列校準(zhǔn)過(guò)程中的抗干擾處理機(jī)制。本發(fā)明裝置計(jì)算陣列天線(xiàn)和陣列接收機(jī)輸出的單頻校準(zhǔn)信號(hào)的包絡(luò)參數(shù)，或者計(jì)算陣列天線(xiàn)和陣列接收機(jī)輸出的單頻校準(zhǔn)信號(hào)的歸一化峰度值；由門(mén)限判決器判斷當(dāng)前陣列接收機(jī)的輸出是否受到外界脈沖的干擾，以確保后續(xù)進(jìn)行的陣列校準(zhǔn)過(guò)程及結(jié)果的正確性。本發(fā)明具有實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確判斷當(dāng)前陣列校準(zhǔn)過(guò)程中是否受到外界脈沖的干擾，并依據(jù)該判斷結(jié)果引導(dǎo)陣列校準(zhǔn)過(guò)程的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R31/00GK102508060SQ201110320900
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者姚鎮(zhèn), 羅冶, 譚萍, 馬洪 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)