阵列误差对测向性能的影响及校正方法

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阵列幅相误差校正 知乎

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阵列幅相误差校正是一项重要的技术,其在雷达、天线和通信系统等领域具有广泛的应用。

它的作用是对阵列天线中不同元件相位误差进行校正,以提高系统的性能和精度。

在阵列天线中,由于元件之间的布局差异、制造误差或工作环境的影响,会导致天线元件之间的相位存在一定的偏差。

这些相位误差会对信号的接收和处理产生很大的影响,降低系统的灵敏度和信号质量。

因此,对于阵列天线而言,准确地校正相位误差至关重要。

阵列幅相误差的校正可以通过多种方法实现。

一种常用的方法是基于校正信号的研究。

该方法通过引入已知幅相误差的参考信号,与待校正信号进行比较,从而得到每个天线元件的相位偏差。

然后,根据相位偏差的大小及分布情况,采取相应的校正措施,如调整天线元件的位置、优化电路设计等,以减小相位误差。

另一种常见的校正方法是基于数学算法的优化。

该方法利用数值计算技术,通过解算相位误差的数学模型,寻找最优的校正方案。

在这种方法中,可以利用优化算法,如梯度下降法、最小二乘法等,实现对相位误差的精确校正。

这种方法具有较高的准确性和灵活性,并能适应不同阵列天线的特点和需求。

除了以上两种方法,还有一些其他的阵列幅相误差校正方法,如基于信号处理的方法、基于反馈控制的方法等。

这些方法各有特点,可以根据具体的应用场景和需求选择合适的方法进行误差校正。

总的来说,阵列幅相误差的校正是提高阵列天线性能的重要手段。

通过合理选择校正方法和实施校正方案,可以减小相位误差,提高系统的灵敏度、定位精度和数据传输质量。

因此,在阵列天线的设计和应用中,校正幅相误差的工作不容忽视,应予以重视和深入研究。

阵列天线因随机振动引起的测向误差分析及校准

阵列天线因随机振动引起的测向误差分析及校准

阵列天线因随机振动引起的测向误差分析及校准谢洪森;刘云飞;周鹏;李淑党【摘要】To solve the direction finding error of array antenna due to vibrator displacement caused by low frequency random mechanical vibration of ship deck,a model of antenna vibrator' s random vibration error is established. The effect of random vibration modes of the antenna array on angular receiving signals in three axial directions is simulated and analyzed,and a calibration method is presented for angle-measuring error is presented based on simultaneous measurement by several receivers on several different positions. Several er-ror calibration vectors are obtained with this method by using the least square method. By compensating the error using the calibration vector of the antenna beam pointing into the sector,it has solved the calibration problem for angle-measuring error of array antenna under the mode of low frequency random vibration. This method has been applied in data resolution of ship-borne microwave landing guidance system.%针对阵列天线受舰船甲板低频机械随机振动引发振子位移变化导致的测向误差问题,建立了天线振子随机振动误差模型,仿真分析了天线阵列3个轴向随机振动模式对测角接收信号的影响,提出了一种基于多个接收机在不同位置同时测量的测角误差校正方法.该方法采用最小二乘法得到多个误差校准矢量,通过调用天线波束指向扇区内校准矢量的方法进行误差补偿,解决了低频随机振动模式下阵列天线测角误差的校准问题.该方法已应用到舰载微波着舰引导系统数据解算中.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2017(057)009【总页数】6页(P992-997)【关键词】阵列天线;随机振动;天线振子;测向误差;校准矢量【作者】谢洪森;刘云飞;周鹏;李淑党【作者单位】海军航空工程学院青岛校区,山东青岛266041;海军航空工程学院青岛校区,山东青岛266041;海军航空工程学院青岛校区,山东青岛266041;解放军91917部队,北京102401【正文语种】中文【中图分类】TN820为保障舰船正常航行、抢险救生以及军事飞行等安全需要,军民用舰船上通常均装配导航定向引导设备。

MIMO雷达波形优化设计与阵列误差校正方法研究

MIMO雷达波形优化设计与阵列误差校正方法研究

MIMO雷达波形优化设计与阵列误差校正方法研究MIMO(多输入多输出)雷达技术是一种基于多天线和多射频通道的雷达系统,能够实现高分辨率成像和目标参数估计。

在MIMO雷达系统中,波形设计和阵列误差校正是提高雷达性能和准确性的关键问题。

本文将对MIMO雷达波形优化设计和阵列误差校正方法进行研究和探讨。

1.引言随着雷达技术的不断发展,人们对雷达系统的要求越来越高。

MIMO雷达系统由于其多天线和多射频通道的特性,具备了较高的分辨率和较低的误差。

然而,在实际应用中,由于环境干扰、波形设计不合理以及阵列误差等因素的影响,MIMO雷达系统的性能往往无法得到充分发挥。

因此,对MIMO雷达的波形设计和阵列误差校正进行优化研究,具有重要的理论意义和实际应用价值。

2.MIMO雷达波形优化设计MIMO雷达系统中的波形设计是影响雷达性能的重要因素之一。

传统的雷达系统采用脉冲压缩技术提高分辨率,然而在MIMO雷达系统中,脉冲压缩技术无法充分利用多通道的信息。

因此,需要针对MIMO雷达系统进行波形优化设计。

首先,可以采用最小平均方差准则来设计波形。

该准则在满足一定约束条件下,通过优化发送波形的自相关矩阵,使接收信号在加性高斯白噪声下的均方误差达到最小。

其次,还可以采用极小化传输功率的准则进行波形设计。

通过优化波形的功率谱密度,使传输功率最小化,从而提高雷达系统的能效。

此外,还可以结合两种准则,综合考虑均方误差和传输功率的权衡,进行综合优化。

3. MIMO雷达阵列误差校正方法研究阵列误差是MIMO雷达系统中另一个重要的性能影响因素。

由于阵列天线之间存在耦合和不一致性等问题,会导致雷达系统中的相位误差、幅度误差和时间延迟等误差。

因此,需要针对阵列误差进行校正,以提高雷达系统的准确性和稳定性。

一种常见的阵列误差校正方法是通过引入校正矩阵来对接收到的信号进行校正。

校正矩阵可以根据实际测量的阵列误差进行求解,然后用于对接收信号进行校正。

测绘技术使用中的常见错误与纠正方法

测绘技术使用中的常见错误与纠正方法

测绘技术使用中的常见错误与纠正方法在现代社会,测绘技术扮演着至关重要的角色。

无论是建筑工程、土地拆迁还是导航系统,都离不开测绘技术的支持。

然而,由于操作不当或者其他原因,常常会出现一些错误,这些错误可能导致严重的后果。

为了避免这些错误,本文将介绍几种常见的错误及其纠正方法。

一、误差测量错误误差是测绘中最常见的问题之一。

误差的出现可能是由于测量仪器的不准确,操作人员的技术问题或者环境条件的影响。

为了纠正误差,我们可以使用一些方法来提高测量的精度。

首先,我们应该使用高质量、准确度高的测量仪器。

现代技术使得测量仪器的准确度越来越高,因此我们应该选择符合标准的仪器,以确保测量结果的准确性。

其次,我们应该进行多次测量并进行数据处理。

通过多次测量,我们可以获得一组数据,然后使用合适的方法对数据进行处理,提高结果的准确度。

例如,可以使用平均值法或者最小二乘法来处理数据,并计算出最终的结果。

最后,我们还应该注意环境因素对测量的影响。

例如,温度变化可能导致测量仪器的准确度发生变化,因此在测量过程中需要注意环境因素的变化,并进行相应修正。

二、坐标转换错误坐标转换是测绘中常见的操作之一,它将不同坐标系下的数据进行转换。

然而,由于坐标转换的复杂性和错误操作,常常会出现坐标转换错误。

为了纠正这些错误,我们可以采取以下几种方法。

首先,我们应该选择合适的坐标转换方法。

根据不同的需求和数据类型,我们可以选择不同的坐标转换方法,例如七参数法、仿射变换或者多项式拟合等。

选择合适的方法可以保证转换的准确性。

其次,我们需要对转换结果进行验证。

可以使用一些已知坐标的点来进行验证,检查转换结果与实际情况是否一致。

如果发现转换结果存在差异,可能是由于选择的坐标转换方法不合适,或者操作不正确。

最后,我们还应该注意坐标系的选择。

坐标系的选择应该符合实际情况,并且与其他数据保持一致。

如果在坐标系的选择上出现错误,可能导致转换结果的偏差,因此应该仔细选择合适的坐标系。

测绘中的误差分析与数据校正方法

测绘中的误差分析与数据校正方法

测绘中的误差分析与数据校正方法导言:测绘是一门学科,它的目标是通过采集、处理和分析地球表面的地理信息,以获取准确的地图、图像和数据。

然而,在测量的过程中,由于各种因素的影响,总会存在误差。

因此,误差分析和数据校正方法在测绘中起着至关重要的作用。

本文将探讨测绘中的误差分析和数据校正方法。

一、误差分析的概念与分类误差是测量过程中的不可避免的因素,它指测量结果与真实值之间的差异。

误差可以从不同角度进行分类,如系统误差和随机误差。

1. 系统误差系统误差是由于测量仪器固有的缺陷、测量人员技术水平等造成的,在整个测量过程中具有一定的规律性。

常见的系统误差有定标误差、零点误差和比例误差等。

2. 随机误差随机误差是由于各种不确定因素导致的,具有随机性和无规律性。

随机误差主要包括仪器读数误差、环境干扰和操作人员的个体差异等。

二、误差分析的方法误差分析的目的是为了确定测量误差的大小和性质,以便采取相应的校正措施。

常见的误差分析方法包括以下几种:1. 较差法较差法是最常用的误差分析方法之一。

它通过测量多次同一物体来求得测量值的均值和标准差,进而判断测量结果的可靠性。

较差法具有简单易行、计算方便的特点,适用于大量测量数据的分析。

2. 回归分析法回归分析法是一种用于特征值估计和预测的统计学方法。

它通过建立测量值与变量之间的数学模型,并利用最小二乘法进行参数估计,来判断变量之间的相关关系。

回归分析法在测绘中常用于对图像、地形和地下水位等数据进行处理和分析。

3. 方差分析法方差分析法是一种用于比较两个或多个样本均值差异的统计学方法。

它通过对不同样本之间的差异进行数学建模,并进行方差分解,来确定不同因素对误差的贡献程度。

方差分析法在测绘中常用于评估地形、土壤和植被等因素对影像数据的影响。

三、数据校正方法数据校正是指通过采取相应的措施,对测量结果进行调整和修正,以提高测绘数据的准确性和可靠性。

常见的数据校正方法包括以下几种:1. 均匀性校正均匀性校正是指通过遴选出具有一定标准差的测量点,进行局部修正来提高数据的一致性和精度。

阵列误差对无源探测快速测向性能的影响

阵列误差对无源探测快速测向性能的影响
2 2
[1 ]
ΔG1 u (ω)
ε = G1 u (ω) - 1 ≤ 1.
( 2)
( 2 ) 阵元位置误差
阵列安装过程中必然存在一定的位置误差 , 该 误差仅会引起接收信号的相位变化 , 不改变接收信 号的幅度 . 设实际阵元 u 相对于理想阵元的增益为 G2 u (ω) (非常接近 1 ) , 则
利用机会照射源的非合作无源探测技术 能
[ 11 ]
[ 12 14 ]
具有较强隐蔽性及较好反隐身和低空探测性
,近年来受到各国军方的关注 . 为了有效探测
[ 1, 4 ]
干技术求解该波束的幅度 2 距离 2 多普勒 ( amp litude 2 range 2 Dopp ler, ARD )曲面 ,再根据信号幅度检测目 标
( 1 ) 方向图误差
第 45 卷
略 ,并估计了该测向方法的方差范围 , 从理论上证 明了该方法的最高理论精度可到达克拉美 ・ 罗界 限 . 但该研究是基于理想阵列假设 , 并未推导估计 偏差范围 ,也未研究在阵列存在误差的真实情况下 算法的测向性能 . 本文将研究方位估计偏差的理论 范围和存在阵列误差时快速测向算法的性能 .
( 3 ) 阵元互耦误差
阵元互耦的原因是各阵元入射开路电压的二 次反射 , 阵元的输出电压为各阵元开路电压以相应 互耦系数为权系数的线性叠加 . 假设阵列中最大互 耦系 数 为 ζ , 当所用阵列为等距线阵时, 由文 献 [ 15, 17 ]可知 , 阵元互耦矩阵为 : ζ 1 … ζ 1 L - 1 ζ 1 ζ= ζ 2 … ζ L - 2 ζ L - 1
1
… ζ L - 2 … … … … … ζ 1
1
. ( 4)
… … …

阵列通道误差校正算法及DSP实现

阵列通道误差校正算法及DSP实现

第33卷第5期电子科技大学学报V ol.33 No.5 2004年10月Journal of UEST of China Oct. 2004阵列通道误差校正算法及DSP实现冷红英,张扬,唐斌(电子科技大学电子工程学院成都 610054)【摘要】阵列通道幅相不一致性严重影响测向性能。

基于辅助源的相关校正理论,研究了通过在天线馈电口输入辅助信号,再对信号求相关来实现对阵列通道不一致性的校正;并分析了基于多基线数字干涉仪体制的测向原理,利用五元圆形天线阵列估计出了地面目标的到达角。

此外,还讨论了所有算法的DSP实现,计算机模拟证实了方法的有效性。

关键词阵列通道校正; 相关; 数字干涉仪; DSP实现中图分类号TN953+.3 文献标识码 AArray Antenna Channel Uncertainty CalibrationAlgorithm and DSP ImplementationLeng Hongying,Zhang Yang,Tang Bin(School of Electronic Engineering, UEST of China Chengdu 610054)Abstract The performance of direction-of-arrival (DOA) estimation algorithms is seriously degenerated when there are errors in array manifold. A correlative based technique, which estimates and calibrates the circle array antenna channel uncertainty used an auxiliary source, is given in this paper.Moreover, the high-accuracy DOA estimation algorithm using digital interferometer and all these algorithms’ DSP implementations are also studied. The efficiency of the method is confirmed by computer simulation.Key words array channel calibration; correlation; digital interferometer; DSP implementation阵列测向技术广泛地应用于雷达、声纳、电子侦察等领域。

宽带阵列通道幅相误差校正方法分析

宽带阵列通道幅相误差校正方法分析

ABSTRACTAdaptive array antenna is an important branch of array antenna, which is widely used in radar, sonar, communication, radio astronomy and other national economic and military applications. Wideband adaptive array antenna has good performance on the condition that array antenna has small errors. However, the array channel amplitude and phase frequency characteristics are not consistent with each other in practical application, which is caused by channel amplitude and phase errors, namely channel mismatch. Channel mismatch will affect the performance of wideband array systems, which can’t work normally when channel mismatch reaches to a certain level. Therefore, channel mismatch must be calibrated before beam-forming.This thesis focuses on the study of adaptive channel equalization to overcome the channel mismatch. The dominant research contents are as follow:① The signal model of wideband array is illustrated firstly. Then we introduce the methodology of broadband adaptive beam-forming based on space-time two-dimensional structure and the direct sampling matrix inversion algorithm. Finally simulations and analysis are carried out for wideband adaptive beam-forming with the algorithm discussed above.②The performance weakness of wideband adaptive array caused by channel mismatch is investigated. Two channel mismatch models are derived at the same time. Then, computer simulations are illustrated through different array parameters, such as beam pattern and array output SINR.③The research discusses the adaptive channel equalization technology. The thesis elaborates the basic principle of time domain channel equalization and frequency domain channel equalization respectively. Two kinds of adaptive equalization algorithms in time domain and one adaptive equalization algorithm in frequency domain are investigated deeply. For time domain algorithm, adaptive equalization filter employs least mean square algorithm and recursive least squares algorithm. On the other hand, the least squares fitting strategy is utilized in frequency domain equalization. The above three algorithms are verified and analyzed by computer simulations. Finally, the relationship between some factors and channel equalization is analyzed by simulations at the same time.④If the SNR of the reference signal is very small, the performance ofequalization will also be very poor since the noise takes the prime role in the least squares fitting algorithm in frequency domain. A new approach is proposed to reduce the effect of noise on equalization. The new algorithm only focuses attention on the frequency range of the frequency where the reference signal exits and ignores the other frequency region in the first Nyquist domain. However, the proposed algorithm will enlarge the amplitude response outside the signal frequency region. We use a band-pass filter to remedy the problem which is located in front of the equalization. Finally, the simulation results prove the feasibility of modified algorithm.Keywords: Adaptive array antenna, Broadband adaptive beam-forming, Channel mismatch, Adaptive channel equalization目录中文摘要 (I)英文摘要........................................................................................................................ I I 1 绪论.. (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 国内外研究动态 (3)1.2.1 自适应阵列天线研究动态 (3)1.2.2 通道均衡技术研究动态 (4)1.3 本文主要内容及章节安排 (6)2 宽带自适应波束形成 (8)2.1 宽带阵列信号模型 (8)2.2 宽带自适应波束形成 (11)2.3直接矩阵求逆算法 (13)2.4仿真分析 (14)3 通道失配对宽带自适应阵列性能的影响 (16)3.1 通道幅相误差模型 (16)3.1.1 正弦波动模型 (16)3.1.2 FIR滤波器系数扰动模型 (17)3.2 通道失配对宽带自适应阵列性能影响 (18)3.2.1 宽带阵列误差信号模型 (18)3.2.2通道幅相误差对宽带自适应阵列性能影响分析 (19)4 通道时域均衡及仿真分析 (25)4.1 时域通道均衡算法原理 (25)4.2 最小均方误差算法 (28)4.3 递推最小二乘算法 (30)4.4均衡性能评价准则 (32)4.5时域通道均衡性能仿真分析 (34)4.5.1 LMS算法仿真分析 (34)4.5.2 RLS算法仿真分析 (37)5 通道频域均衡及仿真分析 (40)5.1 频域通道均衡原理 (40)5.2 频域均衡基本算法原理 (41)5.3 频域通道均衡性能仿真分析 (44)5.3.1频域算法性能仿真分析 (44)5.3.2影响均衡性能的因素及仿真分析 (45)5.4 通道均衡频域算法改进 (51)6 总结与展望 (56)致谢 (58)参考文献 (59)附录 (63)A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文 (63)B 作者在攻读硕士学位期间申请的专利 (63)C 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目 (63)1 绪论1.1 研究背景及意义天线的种类繁多,根据不同的工作条件要求,具有不同的设计方法和形式。

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万方数据4结语在机载雷达单天线的主瓣杂波抑制中三脉冲相消方法是比较常用的方法之一但由于它对主瓣杂波附近的目标会形成比较大的增益损失进而对检测动目标造成不利的影响特别在噪声比较强的情况下三脉冲相消方法的性能就会显著下降
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第 4期
现Байду номын сангаас代 雷 达
协方差矩 阵, 因此可以对阵元位置误差 、 阵元间互耦 以 及通道失配进行校正 。
1 阵列误差对测 向性 能的影 响
图1 所示 的均匀线 阵 , 由 个 阵元 组 成 。假 设 它
有 D+1 个来 自远场的窄带信号入射到天线阵上 , 那
么第 k 次快拍阵列的输出信号矢量为
X( ) =AS k k ( )+n k () () 1
u c r i t s h n e s th a d te re e to i c in f dn .Th n g tt e t e r ac ltn omu a S a i mo t i g n e t n i ,c a n lmimac n h i f c n dr t -i i g a e e o n e e h h o y c l u ai g f r l . p t s o h n l a tc nq e a d i mv d s ai mo ti gt c n q e a e p t o w r ai r t ra r r .T e c mp t rs lt n r s l e eh iu n mp e p t s oh n h i u u r a d t c b a ea r y er s h o u e i a i e u t d m- l a e r f o l o mu o s
泛 的重视 。
但是这类方法的高分辨测向性能是建立在模 型理 想化的条件下。在实际应用 中, 当遇到模型失配问题 , 如阵元间互耦作用 、 阵元位置的三维误差、 通道失配, 这类 方法 的估计 性能 迅 速 恶 化 , 能 发挥 它 们 的高 分 不
辨性 能 。 目前 , 内外 在解 决 这类 问题 中 已进 行 了一 国 系列 的探索 。 这些文 献根据 各 自应用 领域 中存在 的实 际误 差来源 , 不同侧 面对 阵列 误差进 行校 正 。例 如 , 从
o sr t h tte e c re ta d e e t e n tae t a h y a o rc n f c i . r v
【 e od 】 m t l opn s s si nea ts; hnems a h;ptl m t n cn u K yw rs u acul g; e o p i n cr ne canl i t saas o h g e i e u i n rot u t i o i mc i i th q
M0 e R R d r d r a a
V 12 No 4 0. 9 .
A r 0 7 pi 20 l
20 0 7年 4月
阵列 误 差 对 测 向性 能 的影 响及 校 正 方 法
于 斌, 尹成友 , 沈 辉
( 解放军电子工程学院, 合肥 203 ) 307
【 摘要】 深入分析产生阵列误差的主要因素: 阵元间互耦 、 阵元位置误差 、 通道失配以及它们对超分辨测向的影响,
【 bt c】 A a s e a c r opoui r r h h r m t lopn m n n r, es o tn A s at r nl it i f t s f r c g r y r rw i e u a c lga og es sn r si y sh m n a o d n a a e o s c a u u i s o s opi o
i r c i n. n n n Die to . di g i f
YU n。 N Bi YI Che g y u。 n — o SHEN i Hu
( l t ncE g er gIstt o L Ee r i n i ei tue f A。 H fi 3 0 7 C ia co n n n i P e 0 3 。 hn ) e2
0 引 言
以 M SC U I 算法为代表的超分辨测向方法… , 在理 想情况下具有极高的分辨性能。由于这类方法不仅能 提供 信号参量 的渐近无偏估 计 , 使估 计均 方差接 近
法适用于任意阵列形式 , 同时也给出了一种估计等距 线阵误差量级的方法。林敏 提出的有源校正方法 分别对阵元位置误差和阵元间互耦进行校正。 通过对以上文献 中提出的校正方法进行研究 , 发 现这些方法基本上都属于有源校正 , 并且将 阵元位置 误差、 阵元问互耦 、 通道失配独立处理 , 而实 际上它们
之 间相 互影 响 。通 过 对 空 间平 滑技 术 研 究 , 现 进 行 发 解 相干 的 同时 , 由于 利用 多 个 子 阵 进 行平 滑平 均 得 到
Ca e R o r r a 下界 , m . 而且还具有对多个信号源同时进行 高精度、 高分辨测 向等优点 , 因此对它的研究得到了广
19 96年 ,onC og g 等人提出了基于最大似然法 Bo hn N
的校正算法 , 利用一系列确知信号源来求解校正矩阵 ,
从而 对 阵列 误 差 进 行 校 正 。 章宏 等 人 采 用 单 个 连 续波 校正 源通过 旋转 阵列 天线在 多个 校正 位测 得校 正 式 中
推导出 了理论计算公式 , 并提 出利用空 间平滑法和改进空间平滑法进行误差校正 。计算机仿 真实验表 明文 中方法 的正确
性和有效性 。
【 关键词】 互耦 ; 阵元位置误差 ; 通道失配 ; 空间平滑技术
中图分类号 :N 5 .2 T 97 5 文献标识码 : A
Efe ta d Ca i r t n o r y Er o s Am o g S n o s f c n l a i fAr a r r b o n e s r
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