CN113970729A - 面阵雷达通道间误差校准方法、装置、设备及介质 - Google Patents

面阵雷达通道间误差校准方法、装置、设备及介质 Download PDF

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CN113970729A CN202111411887.XA CN202111411887A CN113970729A CN 113970729 A CN113970729 A CN 113970729A CN 202111411887 A CN202111411887 A CN 202111411887A CN 113970729 A CN113970729 A CN 113970729A
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Abstract

本申请涉及MIMO雷达技术领域，特别涉及一种面阵雷达通道间误差校准方法、装置、设备及介质，其中，方法包括：基于对射直达波数据建立实测对射直达波数据的信号模型；基于实测对射直达波数据的信号模型，估计两个对射面阵之间的相对位置关系；以相对位置关系作为真值，计算通道间幅相误差估计值，并且利用通道间幅相误差估计值对目标反射回波数据进行补偿，以对补偿后的反射回波数据进行成像处理，生成雷达成像结果。由此，解决了相关技术中依赖于金属平板或金属柱等外部定标体的问题，极大地提高了MIMO面阵雷达通道间幅相误差校正方法的便捷性及准确性。

Description

面阵雷达通道间误差校准方法、装置、设备及介质
技术领域
本申请涉及MIMO(Multiple-input multiple-output，多输入多输出)雷达技术领域，特别涉及一种面阵雷达通道间误差校准方法、装置、设备及介质。
背景技术
MIMO雷达是近年来兴起的一种新的雷达体制，其收发端均采用多天线结构，在发射端的M个发射天线同时发射相互正交的波形信号，然后N个接收天线同时接收所有波形的回波数据并进行分选，从而可以利用较少的实际天线数量(M+N)实现远大于阵元个数的独立观测通道数(M·N)。同时，由于可以实现M·N路数据的同时采集，因此，MIMO雷达可以实现目标回波的单快拍采集，从而使得雷达图像的采集帧率远高于传统的基于合成孔径原理的机械扫描式成像雷达系统。凭借更快的图像获取速度和更稳定的系统结构，MIMO体制的雷达在安检、滑坡预警等领域受到了极大的重视，大量研究者围绕其系统设计、阵列设计及成像处理方法等开展了大量的研究。
由于MIMO雷达采用多发多收的结构、不同通道的回波数据的传输链路不同，因此会导致不同通道的回波存在幅度和相位方面的差异，称为通道间幅相误差，这些误差会导致MIMO雷达的成像质量严重恶化甚至出现散焦的现象，必须在成像处理前加以消除。目前已有的MIMO雷达阵列通道间的幅相误差一般利用金属平板或金属圆柱等作为标准定标体进行校准处理。
然而，这些定标体一般尺寸较大，会严重影响校准处理的便捷性；同时，定标体的位置误差及加工误差都会严重影响校准处理的准确性。
申请内容
本申请提供一种面阵雷达通道间误差校准方法、装置、设备及介质，以解决相关技术中依赖于金属平板或金属柱等外部定标体的问题，极大地提高了MIMO面阵雷达通道间幅相误差校正方法的便捷性及准确性。
本申请第一方面实施例提供一种面阵雷达通道间误差校准方法，包括以下步骤：
基于对射直达波数据建立实测对射直达波数据的信号模型；
基于所述实测对射直达波数据的信号模型，估计两个对射面阵之间的相对位置关系；以及
以所述相对位置关系作为真值，计算通道间幅相误差估计值，并且利用所述通道间幅相误差估计值对目标反射回波数据进行补偿，以对补偿后的反射回波数据进行成像处理，生成雷达成像结果。
可选地，所述基于对射直达波数据建立实测对射直达波数据的信号模型，包括：
将任意两个MIMO面阵雷达设置为对射的几何构型；
根据两个面阵之间的实际位置建立包含通道间幅相误差的所述实测对射直达波数据的信号模型。
可选地，所述估计两个对射面阵之间的相对位置关系，包括：
根据所述信号模型实测测得的对射直达波数据，利用主成分分析方法估计所述两个对射面阵之间相对位置关系，其中，所述相对位置关系包括面阵在三个方向上的欧拉角和三个方向上的偏移量。
可选地，所述以所述相对位置关系作为真值，计算通道间幅相误差估计值，包括：
将所述相对位置关系作为所述真值，计算参考对射直达波与所述实测对射直达波数据的共轭Hadamard积；
并对所述共轭Hadamard积进行SVD(Singular Value Decomposition，奇异值分解)分解，得到所述通道间幅相误差估计值。
可选地，在估计所述两个对射面阵之间的相对位置关系之后，还包括：
获取所述相对位置关系的主成分贡献率；
根据所述主成分贡献率得到估计性能的评价指标，并由所述评价指标生成评价结果。
本申请第二方面实施例提供一种面阵雷达通道间误差校准装置，包括：
建立模块，用于基于对射直达波数据建立实测对射直达波数据的信号模型；
预估模块，用于基于所述实测对射直达波数据的信号模型，估计两个对射面阵之间的相对位置关系；以及
校准模块，用于以所述相对位置关系作为真值，计算通道间幅相误差估计值，并且利用所述通道间幅相误差估计值对目标反射回波数据进行补偿，以对补偿后的反射回波数据进行成像处理，生成雷达成像结果。
可选地，所述建立模块，具体用于：
将任意两个MIMO面阵雷达设置为对射的几何构型；
根据两个面阵之间的实际位置建立包含通道间幅相误差的所述实测对射直达波数据的信号模型。
可选地，所述预估模块，具体用于：
根据所述信号模型实测测得的对射直达波数据，利用主成分分析方法估计所述两个对射面阵之间相对位置关系，其中，所述相对位置关系包括面阵在三个方向上的欧拉角和三个方向上的偏移量。
可选地，所述校准模块，具体用于：
将所述相对位置关系作为所述真值，计算参考对射直达波与所述实测对射直达波数据的共轭Hadamard积；
并对所述共轭Hadamard积进行SVD分解，得到所述通道间幅相误差估计值。
可选地，在估计所述两个对射面阵之间的相对位置关系之后，所述校准模块，还用于：
获取所述相对位置关系的主成分贡献率；
根据所述主成分贡献率得到估计性能的评价指标，并由所述评价指标生成评价结果。
本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的面阵雷达通道间误差校准方法。
本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现上述实施例所述的面阵雷达通道间误差校准方法。
由此，可以基于对射直达波数据建立实测对射直达波数据的信号模型，并基于实测对射直达波数据的信号模型，估计两个对射面阵之间的相对位置关系，并以相对位置关系作为真值，计算通道间幅相误差估计值，并且利用通道间幅相误差估计值对目标反射回波数据进行补偿，以对补偿后的反射回波数据进行成像处理，生成雷达成像结果。由此，利用对射面阵之间的对射直达波数据实现MIMO面阵雷达系统的通道间幅相误差校准，解决了相关技术中依赖于金属平板或金属柱等外部定标体的问题，极大地提高了MIMO面阵雷达通道间幅相误差校正方法的便捷性及准确性。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本申请实施例提供的一种面阵雷达通道间误差校准方法的流程图；
图2为根据本申请一个实施例的两个对射MIMO面阵雷达之间的几何关系示意图；
图3为根据本申请一个实施例的MIMO面阵雷达单个面阵的收发阵元排布方式示意图；
图4为根据本申请一个实施例的面阵1补偿通道间幅相误差前的成像结果示意图；
图5为根据本申请一个实施例的面阵1补偿通道间幅相误差后的成像结果示意图；
图6为根据本申请实施例的面阵雷达通道间误差校准装置的示例图；
图7为根据本申请实施例的电子设备的示例图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图描述本申请实施例的面阵雷达通道间误差校准方法、装置、设备及介质。针对上述背景技术中心提到的相关技术中依赖于金属平板或金属柱等外部定标体的问题，本申请提供了一种面阵雷达通道间误差校准方法，在该方法中，可以基于对射直达波数据建立实测对射直达波数据的信号模型，并基于实测对射直达波数据的信号模型，估计两个对射面阵之间的相对位置关系，并以相对位置关系作为真值，计算通道间幅相误差估计值，并且利用通道间幅相误差估计值对目标反射回波数据进行补偿，以对补偿后的反射回波数据进行成像处理，生成雷达成像结果。由此，利用对射面阵之间的对射直达波数据实现MIMO面阵雷达系统的通道间幅相误差校准，解决了相关技术中依赖于金属平板或金属柱等外部定标体的问题，极大地提高了MIMO面阵雷达通道间幅相误差校正方法的便捷性及准确性。
具体而言，图1为本申请实施例所提供的一种面阵雷达通道间误差校准方法的流程示意图。
如图1所示，该面阵雷达通道间误差校准方法包括以下步骤：
在步骤S101中，基于对射直达波数据建立实测对射直达波数据的信号模型。
可选地，在一些实施例中，基于对射直达波数据建立实测对射直达波数据的信号模型，包括：将任意两个MIMO面阵雷达设置为对射的几何构型；根据两个面阵之间的实际位置建立包含通道间幅相误差的实测对射直达波数据的信号模型。
具体而言，本申请实施例可以建立实测对射直达波数据的信号模型，即将两个MIMO面阵雷达放置为对射的几何构型，假设两个面阵之间的实际位置关系已知，建立包含通道间幅相误差的实测对射直达波数据的信号模型。
在步骤S102中，基于实测对射直达波数据的信号模型，估计两个对射面阵之间的相对位置关系。
可选地，在一些实施例中，估计两个对射面阵之间的相对位置关系，包括：根据信号模型实测测得的对射直达波数据，利用主成分分析方法估计两个对射面阵之间相对位置关系，其中，相对位置关系包括面阵在三个方向上的欧拉角和三个方向上的偏移量。
具体地，本申请实施例可以估计两个对射面阵之间的相对位置关系：即根据实测对射直达波数据，利用主成分分析方法估计两个对射面阵之间相对位置关系，包括面阵2在三个方向上的欧拉角(θ,ψ,ω)和三个方向上的偏移量(Δx,Δy,Δz)。
在步骤S103中，以相对位置关系作为真值，计算通道间幅相误差估计值，并且利用通道间幅相误差估计值对目标反射回波数据进行补偿，以对补偿后的反射回波数据进行成像处理，生成雷达成像结果。
可选地，在一些实施例中，以相对位置关系作为真值，计算通道间幅相误差估计值，包括：将相对位置关系作为真值，计算参考对射直达波与实测对射直达波数据的共轭Hadamard积；并对共轭Hadamard积进行SVD分解，得到通道间幅相误差估计值。
可选地，在一些实施例中，在估计两个对射面阵之间的相对位置关系之后，还包括：获取相对位置关系的主成分贡献率；根据主成分贡献率得到估计性能的评价指标，并由评价指标生成评价结果。
具体而言，本申请实施例可以估计通道间幅相误差：即将估计得到的相对位置关系作为真值，计算理想参考对射直达波与实测对射直达波数据的共轭Hadamard积，并对其进行SVD分解，得到通道间幅相误差估计值。
进一步地，补偿通道间幅相误差并成像：即利用估计得到的幅相误差对目标反射回波数据进行补偿，并对补偿后的反射回波数据进行成像处理，即可得到理想的雷达成像结果。
由此，本申请实施例的面阵雷达通道间误差校准方法，能够利用对射面阵之间的对射直达波数据实现MIMO面阵雷达系统的通道间幅相误差校准，克服了传统方法依赖于金属平板或金属柱等外部定标体的问题，极大地提高了MIMO面阵雷达通道间幅相误差校正方法的便捷性及准确性。
为使得本领域技术人员进一步了解本申请实施例的面阵雷达通道间误差校准方法，下面结合具体实施例进行详细阐述。
具体地，本申请实施例通过将两个面阵雷达放置为对射的几何构型，将收发阵元的幅相误差估计问题转化成主成分分析问题，并给出了一种基于SVD分解的通道间幅相误差校准方法。首先，建立实测对射直达波数据的信号模型；然后，估计两个对射面阵之间的相对位置关系；再然后，估计通道间的幅相误差；最后，利用估计得到的幅相误差对实测回波数据进行补偿，并利用成像处理。基于如图2所示的两个对射MIMO面阵雷达，两个面阵采用完全相同的阵列构型，均由M个发射阵元和N个接收阵元构成。记单个面阵在理想情况下的理论阵元位置为(xTm,yTm,0),(xRn,yRn,0)，其中，下标Tm表示第m个发射阵元，下标Rn表示第n个接收阵元。
本申请实施例的面阵雷达通道间误差校准方法，主要包括以下步骤：
(1)建立实测对射直达波数据的信号模型：考虑到两个对射面阵之间必然存在一定的误差，此时需要重新考虑各个阵元的真实位置。认为面阵1的阵元位置完全理想，在该面阵确定的相对坐标系下重新建立坐标系，如图2所示，此时面阵2上的收发阵元坐标可以认为是理想阵列左右翻转后，经由三维旋转并平移后得到的阵列。
此时，两个对射面阵各自阵元的坐标可以表示如下：
Figure BDA0003374419680000061
Figure BDA0003374419680000062
Figure BDA0003374419680000063
其中，上标(1)和上标(2)分别表示面阵1和面阵2，Π＝(θ,ψ,ω,Δx,Δy,Δz)，上述旋转矩阵分别对应三个欧拉角：
Figure BDA0003374419680000064
Figure BDA0003374419680000065
从上面的公式可以看出，只需要确定Π＝(θ,ψ,ω,Δx,Δy,Δz)六个参数即可完全确定两个面阵之间的相对位置关系。
假设实测对射直达波数据中的上述未知参数的真值为ΠE，此时，各个收发对之间的距离为：
Figure BDA0003374419680000071
其中，
Figure BDA0003374419680000072
和
Figure BDA0003374419680000073
分别表示面阵1发射、面阵2接收和面阵2发射、面阵1接收模式下的各通道距离。
此时，面阵1发射、面阵2接收模式下各个收发对的对射直达波数据应为：
Figure BDA0003374419680000074
其中，
Figure BDA0003374419680000075
分别表示面阵1中第m个发射阵元和面阵2中第n个接收阵元的幅度误差，类似地，
Figure BDA0003374419680000076
分别表示对应的相位误差，
Figure BDA0003374419680000077
分别表示该通道的幅度和相位随机误差。
将幅相误差统一记成复数形式：
Figure BDA0003374419680000078
Figure BDA0003374419680000079
此时可以将上式写成矩阵的形式如下：
Figure BDA00033744196800000710
其中，e表示矩阵之间的Hadamard积，
Figure BDA00033744196800000711
Figure BDA00033744196800000712
Figure BDA00033744196800000713
Figure BDA0003374419680000081
Figure BDA0003374419680000082
事实上，第三个Hadamard积可以视为两个向量的外积运算：
Figure BDA0003374419680000083
其中，vec(·)表示按照列优先的顺序将任意阶张量转化为一维列向量，×表示两个向量的外积。
上面给出了面阵1发射、面阵2接收情况下的实测对射直达波数据信号模型，类似地，容易得到面阵2发射、面阵1接收情况下的实测对射直达波数据信号模型，如下：
Figure BDA0003374419680000084
(2)估计两个对射面阵之间的相对位置关系：此时，假设两面阵之间的相对位置为ΠA，则可以构造出无幅相误差的理想参考对射直达波数据为：
Figure BDA0003374419680000085
将参考对射直达波数据取共轭并与实测对射直达波数据进行Hadamard积，可得：
Figure BDA0003374419680000086
其中，
Figure BDA0003374419680000087
表示对A取共轭。对上述矩阵进行SVD分解，记其奇异值矩阵为
Figure BDA0003374419680000088
其奇异值从大到小排序为λ1,λ2,L,λK,K＝min(M,N)。
容易得到，当ΠA＝ΠE时，有：
Figure BDA0003374419680000089
根据主成分分析理论可知，此时的主成分贡献率达到最大。其中，主成分贡献率定义为：
Figure BDA00033744196800000810
因此，两个对射面阵之间的相对位置关系的估计问题可以转化为如下多维最优化问题：
Figure BDA0003374419680000091
计算上述最优化问题时，可以以面阵间相对位置的测量值作为初始值，结合遗传算法等启发式算法实现求解。
(3)估计通道间幅相误差：将上述估计得到的面阵间相对位置代入到
Figure BDA0003374419680000092
中得到
Figure BDA0003374419680000093
对该矩阵进行奇异值分解，得到：
Figure BDA0003374419680000094
此时，即可得到收发通道间的幅相误差估计结果如下：
Figure BDA0003374419680000095
的第一列；
Figure BDA0003374419680000096
的第一行；
至此，根据面阵1发射、面阵2接收的实测对射直达波数据估计得到面阵1的发射通道间幅相误差和面阵2的接收通道间幅相误差。类似地，容易根据面阵2发射、面阵1接收的实测对射直达波数据估计得到面阵2的发射通道间幅相误差和面阵1的接收通道间幅相误差。
(4)补偿通道间幅相误差并成像：利用估计得到的幅相误差对目标反射回波数据进行补偿，并对补偿后的反射回波数据进行成像处理，即可得到理想的雷达成像结果。
下面结合附图对本发明进行详细描述。本实施例中，MIMO面阵雷达的指标如下：
载波频率：77GHz；
频点个数：128；
工作带宽：6.4GHz；
面阵发射阵元个数：384；
面阵接收阵元个数：384；
发射阵元间距：3mm；
接收阵元间距：3mm。
采用本申请实施例的面阵雷达通道间误差校准方法对上述雷达系统进行通道间幅相误差校准处理。
具体的，包括如下步骤：
步骤一，建立实测对射直达波数据的信号模型：考虑两个面阵的阵列构型均如图3所示。根据上面的分析，容易得到该系统的实测对射直达波数据信号模型如下：
Figure BDA0003374419680000097
Figure BDA0003374419680000101
步骤二，估计两个对射面阵之间的相对位置关系：根据上面的分析，利用本发明提出的最大化主成分贡献率的思想，结合遗传算法，可以估计得到两个对射面阵之间的相对位置关系。其中，三个欧拉角分别为θ＝0.32°，ψ＝-0.08°，ω＝0.17°，三个偏移量分别为Δx＝0.13mm，Δy＝-0.29mm，Δz＝0.852m。
步骤三，估计通道间幅相误差：将上述估计得到的面阵间相对位置代入到
Figure BDA0003374419680000102
中得到
Figure BDA0003374419680000103
对该矩阵进行奇异值分解，即可得到两个对射面阵的发射、接收通道间幅相误差。
步骤四，补偿通道间幅相误差并成像：利用估计得到的幅相误差对目标在面阵1系统中的反射回波数据进行补偿，并对补偿后的反射回波数据进行成像处理，即可得到理想的雷达成像结果。其中，校准前的回波数据直接进行成像处理的结果如图4所示，其中的目标为固定在画板架上的剪刀，校准后的回波数据进行成像处理的结果如图5所示，其中的目标与图4中的目标相同。
通过本实施例的实测数据处理，可以发现本发明可以利用对射面阵实测对射直达波数据估计通道间幅相误差。通过对比补偿通道间相位误差前后得到的成像结果(如图4和图5所示)可以得知基于本方法补偿后的成像质量得到了明显的提升。
根据本申请实施例提出的面阵雷达通道间误差校准方法，可以基于对射直达波数据建立实测对射直达波数据的信号模型，并基于实测对射直达波数据的信号模型，估计两个对射面阵之间的相对位置关系，并以相对位置关系作为真值，计算通道间幅相误差估计值，并且利用通道间幅相误差估计值对目标反射回波数据进行补偿，以对补偿后的反射回波数据进行成像处理，生成雷达成像结果。由此，利用对射面阵之间的对射直达波数据实现MIMO面阵雷达系统的通道间幅相误差校准，解决了相关技术中依赖于金属平板或金属柱等外部定标体的问题，极大地提高了MIMO面阵雷达通道间幅相误差校正方法的便捷性及准确性。
其次参照附图描述根据本申请实施例提出的面阵雷达通道间误差校准装置。
图6是本申请实施例的面阵雷达通道间误差校准装置的方框示意图。
如图6所示，该面阵雷达通道间误差校准装置10包括：建立模块100、预估模块200和校准模块300。
其中，建立模块100用于基于对射直达波数据建立实测对射直达波数据的信号模型；
预估模块200用于基于实测对射直达波数据的信号模型，估计两个对射面阵之间的相对位置关系；以及
校准模块300用于以相对位置关系作为真值，计算通道间幅相误差估计值，并且利用通道间幅相误差估计值对目标反射回波数据进行补偿，以对补偿后的反射回波数据进行成像处理，生成雷达成像结果。
可选地，建立模块，具体用于：
将任意两个MIMO面阵雷达设置为对射的几何构型；
根据两个面阵之间的实际位置建立包含通道间幅相误差的实测对射直达波数据的信号模型。
可选地，预估模块200具体用于：
根据信号模型实测测得的对射直达波数据，利用主成分分析方法估计两个对射面阵之间相对位置关系，其中，相对位置关系包括面阵在三个方向上的欧拉角和三个方向上的偏移量。
可选地，校准模块300具体用于：
将相对位置关系作为真值，计算参考对射直达波与实测对射直达波数据的共轭Hadamard积；
并对共轭Hadamard积进行SVD分解，得到通道间幅相误差估计值。
可选地，在估计两个对射面阵之间的相对位置关系之后，校准模块300还用于：
获取相对位置关系的主成分贡献率；
根据主成分贡献率得到估计性能的评价指标，并由评价指标生成评价结果。
需要说明的是，前述对面阵雷达通道间误差校准方法实施例的解释说明也适用于该实施例的面阵雷达通道间误差校准装置，此处不再赘述。
根据本申请实施例提出的面阵雷达通道间误差校准装置，可以基于对射直达波数据建立实测对射直达波数据的信号模型，并基于实测对射直达波数据的信号模型，估计两个对射面阵之间的相对位置关系，并以相对位置关系作为真值，计算通道间幅相误差估计值，并且利用通道间幅相误差估计值对目标反射回波数据进行补偿，以对补偿后的反射回波数据进行成像处理，生成雷达成像结果。由此，利用对射面阵之间的对射直达波数据实现MIMO面阵雷达系统的通道间幅相误差校准，解决了相关技术中依赖于金属平板或金属柱等外部定标体的问题，极大地提高了MIMO面阵雷达通道间幅相误差校正方法的便捷性及准确性。
图7为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。该电子设备可以包括：
存储器701、处理器702及存储在存储器701上并可在处理器702上运行的计算机程序。
处理器702执行程序时实现上述实施例中提供的面阵雷达通道间误差校准方法。
进一步地，电子设备还包括：
通信接口703，用于存储器701和处理器702之间的通信。
存储器701，用于存放可在处理器702上运行的计算机程序。
存储器701可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
如果存储器701、处理器702和通信接口703独立实现，则通信接口703、存储器701和处理器702可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，简称为ISA)总线、外部设备互连(PeripheralComponent，简称为PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称为EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
可选地，在具体实现上，如果存储器701、处理器702及通信接口703，集成在一块芯片上实现，则存储器701、处理器702及通信接口703可以通过内部接口完成相互间的通信。
处理器702可能是一个中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的面阵雷达通道间误差校准方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或N个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种面阵雷达通道间误差校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于对射直达波数据建立实测对射直达波数据的信号模型；
基于所述实测对射直达波数据的信号模型，估计两个对射面阵之间的相对位置关系；以及
以所述相对位置关系作为真值，计算通道间幅相误差估计值，并且利用所述通道间幅相误差估计值对目标反射回波数据进行补偿，以对补偿后的反射回波数据进行成像处理，生成雷达成像结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于对射直达波数据建立实测对射直达波数据的信号模型，包括：
将任意两个MIMO面阵雷达设置为对射的几何构型；
根据两个面阵之间的实际位置建立包含通道间幅相误差的所述实测对射直达波数据的信号模型。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述估计两个对射面阵之间的相对位置关系，包括：
根据所述信号模型实测测得的对射直达波数据，利用主成分分析方法估计所述两个对射面阵之间相对位置关系，其中，所述相对位置关系包括面阵在三个方向上的欧拉角和三个方向上的偏移量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以所述相对位置关系作为真值，计算通道间幅相误差估计值，包括：
将所述相对位置关系作为所述真值，计算参考对射直达波与所述实测对射直达波数据的共轭Hadamard积；
并对所述共轭Hadamard积进行SVD分解，得到所述通道间幅相误差估计值。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，在估计所述两个对射面阵之间的相对位置关系之后，还包括：
获取所述相对位置关系的主成分贡献率；
根据所述主成分贡献率得到估计性能的评价指标，并由所述评价指标生成评价结果。
6.一种面阵雷达通道间误差校准装置，其特征在于，包括：
建立模块，用于基于对射直达波数据建立实测对射直达波数据的信号模型；
预估模块，用于基于所述实测对射直达波数据的信号模型，估计两个对射面阵之间的相对位置关系；以及
校准模块，用于以所述相对位置关系作为真值，计算通道间幅相误差估计值，并且利用所述通道间幅相误差估计值对目标反射回波数据进行补偿，以对补偿后的反射回波数据进行成像处理，生成雷达成像结果。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述建立模块，具体用于：
将任意两个MIMO面阵雷达设置为对射的几何构型；
根据两个面阵之间的实际位置建立包含通道间幅相误差的所述实测对射直达波数据的信号模型。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预估模块，具体用于：
根据所述信号模型实测测得的对射直达波数据，利用主成分分析方法估计所述两个对射面阵之间相对位置关系，其中，所述相对位置关系包括面阵在三个方向上的欧拉角和三个方向上的偏移量。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述校准模块，具体用于：
将所述相对位置关系作为所述真值，计算参考对射直达波与所述实测对射直达波数据的共轭Hadamard积；
并对所述共轭Hadamard积进行SVD分解，得到所述通道间幅相误差估计值。
10.根据权利要求6-9任一项所述的装置，其特征在于，在估计所述两个对射面阵之间的相对位置关系之后，所述校准模块，还用于：
获取所述相对位置关系的主成分贡献率；
根据所述主成分贡献率得到估计性能的评价指标，并由所述评价指标生成评价结果。
11.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-5任一项所述的面阵雷达通道间误差校准方法。
12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-5任一项所述的面阵雷达通道间误差校准方法。
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