專利名稱：適用于機翼共形陣列的等幅振動誤差校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信號處理領(lǐng)域，涉及均勻線陣的相位中心誤差校正方法，可用于機翼共形的陣列天線在飛行器飛行過程中由于等幅振動而引起的相位中心誤差的校正。
背景技術(shù)：
飛機在飛行過程當中，機翼與氣流相互作用會產(chǎn)生顫振現(xiàn)象，在速度達到某一特定閾值時，由擾動引起的機翼顫振的振幅剛好保持不變，稱這一速度為顫振速度。一般情況下，認為此時機翼的顫振運動為簡諧振蕩。由于機翼的等幅振動導(dǎo)致與之共形的陣列天線相位中心發(fā)生變化，從而產(chǎn)生了相位中心誤差。 機翼等幅振動引起的相位中心誤差具有以下特點I)機翼形變量較大。天線陣元距離機翼根部越遠，相位中心誤差越大，容易引起2 模糊；2)數(shù)據(jù)相關(guān)性變差。由于機翼顫振，相位中心誤差會隨著時間緩慢變化，從而導(dǎo)致樣本數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性變差。目前，常規(guī)的相位中心誤差校正方法，如添加輔助陣元，添加方向精確已知的信源等，主要針對誤差恒定的情況，沒有考慮機翼顫振導(dǎo)致相位中心誤差隨時間變化的情況，并且由于機翼形變量較大，容易引起2 π模糊，采用常規(guī)方法校正相位中心誤差無法得到正確的結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對常規(guī)相位中心誤差校正方法的不足，提出了一種機翼共形陣列等幅振動相位中心誤差的校正方法，以消除由于機翼顫振而引起的2 π模糊和時變效應(yīng)，有效的提高相位中心誤差的校正精度。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是，首先針對機翼顫振引起的相位中心誤差變化較為緩慢的特點，假設(shè)相鄰快拍的相位中心誤差相同，分別估計各時刻的信號子空間；然后，根據(jù)估計得到的信號子空間，采用子空間擬合的方法進行誤差的粗估計；最后，采用曲線擬合的方法擬合誤差曲線，進行誤差的精確估計。具體實現(xiàn)步驟如下(I)假設(shè)相鄰η次快拍的相位中心誤差相同，η為奇數(shù)，利用如下公式獲得第k次快拍接收數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣
權(quán)利要求
1.一種機翼共形陣列等幅振動誤差校正方法，包括如下步驟 (1)假設(shè)相鄰η次快拍的相位中心誤差相同，η為奇數(shù)，利用如下公式獲得第k次快拍接收數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣R& u I -1 Rx=-Z x^m11 k = \,2,--,L,<1> n l=k-號 其中，L為快拍數(shù)，x(l)表示第I次樣本數(shù)據(jù)，(·)Η表示矩陣共軛轉(zhuǎn)置；根據(jù)估計該 時刻的信號子空間； (2)根據(jù)估計得到的信號子空間，采用基于子空間擬合的方法建立誤差估計的代價函數(shù)φ = arg min Us-A (φ, θ) A (φ, θ) Us ，<2> 其中，命表示陣元位置矢量的估計值，Us表示信號子空間，Α(φ,θ)表示陣列流形矩陣，Α(φ,θ)4表示矩陣Α(φ,θ)的廣義逆；arg( ·)表示取復(fù)數(shù)輻角，1^in(O表示取使括號內(nèi)的表達式值最小的φ值，I I · I I2表示取2范數(shù)； (3)利用牛頓迭代方法計算上述代價函數(shù)，得到各個時刻的陣元位置矢量，實現(xiàn)對相位中心誤差的粗估計； (4)采用曲線擬合方法對步驟(3)中得到的陣元位置矢量進行擬合，該陣元位置矢量的擬合值與理想值的差值即為相位中心誤差，實現(xiàn)相位中心誤差的精確估計； (5)根據(jù)估計得到的相位中心誤差，進行相位中心誤差的校正。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機翼共形陣列等幅振動誤差校正方法，其中步驟(3)所述的利用牛頓迭代方法計算上述代價函數(shù)，按如下步驟進行 (3a)假設(shè)陣元初始位置矢量隊為理想陣元位置矢量； (3b)設(shè)k為迭代次數(shù)，令k = O，將陣元初始位置矢量％代入式〈3>，采用牛頓迭代算法計算第I次迭代的陣元位置矢量％ ψ^=^-β[ρ" (^k)]1F'M ^<3> 其中，Φμ表示第k+Ι次迭代得到的陣元位置矢量，(Pit表示第k次迭代得到的陣元位置矢量，β為迭代的步長因子，K((I)it)表示代價矩陣二階導(dǎo)數(shù)的第k次迭代值，廣表示代價矩陣Ρ(φ)—階導(dǎo)數(shù)的第k次迭代值，(· Γ1表示矩陣求逆操作； 夂'((|0由下式給出Jp, (9Jfc) = 2Re{jTBj},<4> 其中，Re(·)表示取實部操作，(·)τ表示矩陣轉(zhuǎn)置操作，J為中間變量，由下式給出 ~ Γ! _ J= ~ ，<5> I為MX (M-I)階矩陣 ~ 「Ot _I=，<6>_Ιμ-ι _ M為陣元數(shù)，'O1表示零矩陣，Ish為M-I階單位陣；B為中間變量，通過如下公式獲得
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機翼共形陣列等幅振動誤差校正方法，其中步驟(4)所述的利用曲線擬合方法對陣元位置矢量進行擬合，按如下步驟進行 (4a)設(shè)扎表示由第η次快拍數(shù)據(jù)估計得到的陣元位置矢量
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機翼共形陣列等幅振動誤差校正方法，其中步驟(5)所述的根據(jù)估計得到的相位中心誤差，進行相位中心誤差的校正，按如下步驟進行 (5a)將估計得到的第m個陣元第η次快拍的的相位中心誤差估計值Φπη代入式〈19>，得到第η次快拍的的相位中心誤差矢量估計值Φη η555 其中，m=l,2, ···, Μ, η = 1,2, ···, L, M為陣元數(shù)，L為快拍數(shù)； (5b)根據(jù)相位中心誤差矢量估計值Φη，對第η次快拍數(shù)據(jù)X (η)進行相位中心誤差校正 其中，表示對第η次快拍數(shù)據(jù)X (η)的校正結(jié)果，diag(·)表示將矢量構(gòu)成對角陣，(· Γ1表示矩陣求逆。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種機翼共形陣列等幅振動誤差的校正方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)在校正機翼共形陣列等幅振動誤差過程中易出現(xiàn)時變和2π模糊的問題。其實現(xiàn)過程為首先，假設(shè)相鄰快拍的相位中心誤差相同，分別估計各時刻的信號子空間；然后，根據(jù)估計得到的信號子空間，建立陣元位置矢量估計的代價函數(shù)；利用牛頓迭代方法計算該代價函數(shù)，得到各個時刻的陣元位置矢量；采用曲線擬合方法對陣元位置矢量進行擬合，陣元位置矢量的擬合值與理想值的差值即為相位中心誤差；最后，根據(jù)得到的相位中心誤差值對接收數(shù)據(jù)進行相位中心誤差校正。本發(fā)明克服了機翼共形陣列相位中心誤差的時變現(xiàn)象和2π模糊現(xiàn)象，可應(yīng)用于機翼共形陣列等幅振動誤差的校正。
文檔編號H04B7/08GK102638318SQ20121007271
公開日2012年8月15日 申請日期2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月19日
發(fā)明者劉笑菲, 廖桂生, 張學(xué)敬, 徐青, 束宇翔, 楊凱新, 楊志偉 申請人:西安電子科技大學(xué)