复杂环境下阵列幅相误差的校正

阵列信号处理是信号处理的一个重要分支,在雷达、通信等系统中得到广泛应用。然而在实际应用中,天线阵列的误差,尤其是幅相不一致误差和互耦误差,极大地影响了系统中阵列处理的性能,必须对阵列的误差进行校正。对于安装在军舰上的高频地波雷达,多径传播和空间高斯色噪声给阵列校正的任务增加了难度。 首先,本文介绍了与阵列误差校正相关的基础知识,给出工程上常见的阵列误差并且对阵列误差进行建模,还介绍了与经典自校正算法密切相关的MUSIC算法的原理。 其次,介绍了基于子空间正交原理的经典自校正算法,并结合常用的均匀圆阵和均匀线阵分析其性能。对于均匀圆阵,通过仿真分析,验证了经典自校正算法可以高精度地对阵列的误差进行校正;对于均匀线阵,由于其特殊结构,在自校正过程中都存在多解性的问题;基于均匀线阵自校正多解性的特点,本文利用阵列误差的约束条件和已知任意一个信号源的DOA这两个附加信息,分别提出了两种改进的自校正算法,很好地解决了均匀线阵自校正算法多解性的问题。 再次,提出了在多径环境下使用的自校正算法。考虑在多径环境下,相干信号源使得基于子空间正交原理的经典自校正算法失效,本文基于极大似然的准则,结合经典自校正算法迭代最小化的求解思路,提出了一种在多径环境下使用的自校正算法,并利用计算机仿真验证了所提出算法的性能。 最后,对空间高斯色噪声背景下的自校正算法进行研究。介绍了高阶累积量的基本理论以及高阶累积量在处理高斯色噪声时的优势,并利用四阶累积量,结合子空间正交原理,给出在空间色噪声背景下使用的自校正算法,计算机仿真验证了四阶累积量在阵列校正中的优势。