CN115694683B - 一种基于Lasso优化的数模异频多通道发射校准方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于Lasso优化的数模异频多通道发射校准方法，涉及通信领域，通过控制发射时序多次发射参考通道校准信号，获取多个观测样本，并采用Lasso优化的方式拟合出参考通道的变化规律，从而推导出在待校准通道发射时参考通道的相位值，最终计算出校准值。本发明可以减少接收回路硬件通道数来同时得到两个通道的相位，且不存在两个校准接收回路之间的相位差，不需要额外增加校准流程；可靠性高，校准时只会存在单个信号，对于接收回路来说信噪比是可控的，并且使用LASSO优化加入惩罚项，对于不蕴含有用信息的特征进行减小权重的操作，能够有效避免过拟合。

Description

一种基于Lasso优化的数模异频多通道发射校准方法
技术领域
本发明涉及通信领域，具体涉及一种基于Lasso优化的数模异频多通道发射校准方法。
背景技术
有源相控阵雷达具有波束指向精度高，变化速度快，定向增益高等优点，被广泛应用于实际工程领域。有源相控阵雷达各个天线单元中均含有源电路，包括滤波器、放大器、数模转换等，但因为器件安装位置、走线长度等因素影响，各单元通道的相位存在不一致性。相位不一致性会影响波束指向精度和定向增益，需要构建发射校准回路对相位一致性进行测试。特别是超外差数模异频架构接收机，由于数字信号和模拟信号的时钟源不同，发射校准信号的相位与接收校准信号的相位引入了不可控因素。
现有的相位一致性测试方法不是会增加硬件成本就是测试结果鲁棒性差。因此研究数模异频发射校准技术，提高有源相控阵雷达各通道的相位一致性，从而提高波束指向精度、定向增益等系统指标具有重要的意义。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种基于Lasso优化的数模异频多通道发射校准方法。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于Lasso优化的数模异频多通道发射校准方法，包括如下步骤：
S1、对发射时序进行控制，向参考通道发送校准信号并向待校准通道发送待校准信号；
S2、采用Lasso优化方法拟合参考通道信号的变化规律；
S3、根据步骤S2拟合出的参考通道信号的变化规律计算参考通道的相位值，以参考通道的相位值为基础计算待校准通道的相位值，完成多通道发射校准。
进一步的，所述S1具体包含如下步骤：
S11、按照等间隔的顺序向参考通道中发射校准信号，并在接收回路接收具有链路时延相位的校准信号；
S12、以S11相同的时间间隔依次发射其它待校准通道的信号，并在接收回路接收具有链路时延相位的待校准信号。
进一步的，所述S11中具有链路时延相位的校准信号表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE002
是参考通道校准接收信号，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
是校准接收信号的频率，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
是参考通道链路时延导致的相位，pi为圆周率,
Figure DEST_PATH_IMAGE005
是校准信号之间的间隔。
进一步的，所述S12中具有链路时延相位的待校准信号表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
是待校准通道接收信号，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
是待校准通道时延导致的相位,
Figure DEST_PATH_IMAGE009
是校准接收信号的频率, pi为圆周率,
Figure 581448DEST_PATH_IMAGE005
是校准信号之间的间隔。
进一步的，所述S2具体包括：
S21、提取参考通道接收到的相位并构建线性方程；
S22、对所构建的线性方程构建带正则项的损失函数，完成对参考通道的信号变化规律的拟合。
进一步的，所述S21中参考通道的相位表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE010
所构建的线性方程表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE011
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
为第
Figure DEST_PATH_IMAGE013
次发射的参考信号的相位，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
为方程斜率，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
为方程截距，pi为圆周率,
Figure 452583DEST_PATH_IMAGE009
是校准接收信号的频率,
Figure 701162DEST_PATH_IMAGE005
是校准信号之间的间隔,
Figure DEST_PATH_IMAGE016
是参考通道链路时延导致的相位。
进一步的，所述S22中所构建的带正则项的损失函数表示为;
Figure DEST_PATH_IMAGE017
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE018
为正则项权重函数，
Figure 234387DEST_PATH_IMAGE012
为第
Figure 517600DEST_PATH_IMAGE013
次发射信号的相位的实测值。
进一步的，所述S3具体包括如下步骤：
S31、根据步骤S2的拟合结果计算
Figure DEST_PATH_IMAGE019
时刻参考通道的相位值，表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE020
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE021
第i个参考通道
Figure 418692DEST_PATH_IMAGE019
时刻的相位值,
Figure DEST_PATH_IMAGE022
为方程斜率，
Figure DEST_PATH_IMAGE023
为方程截距 ,
Figure 357829DEST_PATH_IMAGE005
是校准信号之间的间隔；
S32、根据所计算的
Figure 25570DEST_PATH_IMAGE019
时刻参考通道的相位值对待校准信号进行相位校准，表示为：
Figure DEST_PATH_IMAGE024
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE025
是第
Figure DEST_PATH_IMAGE026
个通道的校准值，
Figure DEST_PATH_IMAGE027
是在时间
Figure 238990DEST_PATH_IMAGE019
测试所得第
Figure 701195DEST_PATH_IMAGE026
个通道的相位。
本发明具有以下有益效果：
通过本发明提出的一种基于Lasso优化的数模异频多通道发射校准方法，能够有效降低相控阵天线各单元通道的相位差异，提高了相控阵天线的基本性能，如：波束指向精度、定向增益等。
通过本发明提出的基于Lasso优化的数模异频多通道发射校准方法，可以减少接收回路硬件通道数来同时得到两个通道的相位，简化了相控阵天线的硬件设计，且不存在两个校准接收回路之间的相位差，不需要额外增加校准流程。
通过本发明提出的基于Lasso优化的数模异频多通道发射校准方法，接收回路接收到得信噪比是可控的，减弱了信号合成信噪比对校准精度的影响，使校准数据更加真实准确。
通过本发明提出的基于Lasso优化的数模异频多通道发射校准方法，在采样值拟合时加入惩罚项，对于不蕴含有用信息的特征进行减小权重的操作，能够有效避免过拟合。
附图说明
图1为本发明基于Lasso优化的数模异频多通道发射校准方法流程示意图。
图2为本发明实施例硬件架构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
一种基于Lasso优化的数模异频多通道发射校准方法，如图1所示，包括如下步骤：
S1、对发射时序进行控制，向参考通道发送校准信号并向待校准通道发送待校准信号；
本实施例里构建如图2所示的有源相控阵异频多通道结构，首先数字部分的发射控制模块控制DA按照顺序发出校准信号，然后在模拟部分进行上变频，所有发射信号通过耦合回路耦合回同一校准接收回路，在校准接收回路下变频滤波之后进行数据采集样本点，具体的过程如下：
S11、按照等间隔得的顺序向参考通道中发射校准信号，并在接收回路接收具有链路时延相位的校准信号，其数学模型如下
Figure DEST_PATH_IMAGE028
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE029
是参考通道校准信号，
Figure 127628DEST_PATH_IMAGE013
是第
Figure 333482DEST_PATH_IMAGE013
次校准，
Figure DEST_PATH_IMAGE030
是校准信号之间的间隔（
Figure 997812DEST_PATH_IMAGE030
是1/
Figure DEST_PATH_IMAGE031
整数倍周期），
Figure 365340DEST_PATH_IMAGE031
是发射校准信号频率，pi为圆周率。
S12、以S11相同的时间间隔依次发射其它待校准通道的信号，并在接收回路接收具有链路时延相位的待校准信号，其数学模型如下
Figure DEST_PATH_IMAGE032
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE033
是待校准通道信号，
Figure 279069DEST_PATH_IMAGE026
是第
Figure 20104DEST_PATH_IMAGE026
个通道校准(
Figure 132417DEST_PATH_IMAGE026
≠0)，
Figure DEST_PATH_IMAGE034
是参考通道发射信号次数。
在接收回路接收到的信号因在数字部分与模拟部分使用的参考源不一样，存在着频率偏差，所以在接收回路接收到的参考通道信号表示如下
Figure DEST_PATH_IMAGE035
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE036
是参考通道校准接收信号，
Figure 546212DEST_PATH_IMAGE003
是校准接收信号的频率，
Figure 743975DEST_PATH_IMAGE004
是参考通道链路时延导致的相位。
其他待校准通道的信号表示如下
Figure DEST_PATH_IMAGE037
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE038
是待校准通道接收信号，
Figure 494893DEST_PATH_IMAGE008
是待校准通道时延导致的相位。
S2、采用Lasso优化方法拟合参考通道信号的变化规律；
本实施例里，包括如下步骤：
S21、提取参考通道接收到的相位并构建线性方程；
对于参考通道接收到的相位表示如下
Figure 461712DEST_PATH_IMAGE010
其中，
Figure 702201DEST_PATH_IMAGE012
是第
Figure 324943DEST_PATH_IMAGE013
次发射得到的相位,可以简化表示为
Figure 676290DEST_PATH_IMAGE011
其中，
Figure 518123DEST_PATH_IMAGE014
表示方程斜率，
Figure 929513DEST_PATH_IMAGE015
表示方程截距，pi为圆周率。
S22、对所构建的线性方程构建带正则项的损失函数，完成对参考通道的信号变化规律的拟合。
上述方程组可以直接通过最小二乘法求解，但是当某些点的线性相关性与其他点差异比较大时，上述问题变为一个不适定问题，最小二乘法解缺乏稳定性和可靠性。
因此本发明在上述线性方程组基础上构建带正则项的损失函数如式
Figure 101868DEST_PATH_IMAGE017
式中
Figure 991327DEST_PATH_IMAGE018
是正则项权重函数。调整
Figure 932738DEST_PATH_IMAGE018
的值，
Figure 515029DEST_PATH_IMAGE018
值越大计算结果可能被压缩，即当前值无效，
Figure 112364DEST_PATH_IMAGE018
值越小计算结果更趋向于最小二乘法解。
S3、根据步骤S2拟合出的参考通道信号的变化规律计算参考通道的相位值，以参考通道的相位值为基础计算待校准通道的相位值，完成多通道发射校准。
本实施例里，具体包括如下：
S31、根据步骤S2的拟合结果计算
Figure 805513DEST_PATH_IMAGE019
时刻参考通道的相位值。
根据Lasso拟合样本点结果可以推导出
Figure 335852DEST_PATH_IMAGE019
时刻参考通道的相位值，其表示如下
Figure 89044DEST_PATH_IMAGE020
其中，
Figure 235992DEST_PATH_IMAGE021
第i个参考通道
Figure 732832DEST_PATH_IMAGE019
时刻的相位值；
S32、根据所计算的
Figure 383256DEST_PATH_IMAGE019
时刻参考通道的相位值对待校准信号进行相位校准，表示为：
Figure 976524DEST_PATH_IMAGE024
其中
Figure 548451DEST_PATH_IMAGE025
是第
Figure 583403DEST_PATH_IMAGE026
个通道的校准值，
Figure 353913DEST_PATH_IMAGE027
是在时间
Figure 183329DEST_PATH_IMAGE019
测试所得第
Figure 304869DEST_PATH_IMAGE026
个通道的相位。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于Lasso优化的数模异频多通道发射校准方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、对发射时序进行控制，向参考通道发送校准信号并向待校准通道发送待校准信号；
S2、采用Lasso优化方法拟合参考通道信号的变化规律，具体包括：
S21、提取参考通道接收到的相位并构建线性方程，参考通道的相位表示为：
Figure QLYQS_1
所构建的线性方程表示为：
Figure QLYQS_2
其中，
Figure QLYQS_3
为第
Figure QLYQS_4
次发射的参考信号的相位，
Figure QLYQS_5
为方程斜率，
Figure QLYQS_6
为方程截距，pi为圆周率,
Figure QLYQS_7
是校准接收信号的频率,
Figure QLYQS_8
是校准信号之间的间隔,
Figure QLYQS_9
是参考通道链路时延导致的相位
S22、对所构建的线性方程构建带正则项的损失函数，完成对参考通道的信号变化规律的拟合，构建的带正则项的损失函数表示为;
Figure QLYQS_10
其中，
Figure QLYQS_11
为正则项权重函数，
Figure QLYQS_12
为第
Figure QLYQS_13
次发射信号的相位的实测值；
S3、根据步骤S2拟合出的参考通道信号的变化规律计算参考通道的相位值，以参考通道的相位值为基础计算待校准通道的相位值，完成多通道发射校准。
2.根据权利要求1所述的一种基于Lasso优化的数模异频多通道发射校准方法，其特征在于，所述S1具体包含如下步骤：
S11、按照等间隔的顺序向参考通道中发射校准信号，并在接收回路接收具有链路时延相位的校准信号；
S12、以S11相同的时间间隔依次发射其它待校准通道的信号，并在接收回路接收具有链路时延相位的待校准信号。
3.根据权利要求2所述的一种基于Lasso优化的数模异频多通道发射校准方法，其特征在于，所述S11中具有链路时延相位的校准信号表示为：
Figure QLYQS_14
其中，
Figure QLYQS_15
是参考通道校准接收信号，
Figure QLYQS_16
是校准接收信号的频率，
Figure QLYQS_17
是参考通道链路时延导致的相位，pi为圆周率,
Figure QLYQS_18
是校准信号之间的间隔。
4.根据权利要求2所述的一种基于Lasso优化的数模异频多通道发射校准方法，其特征在于，所述S12中具有链路时延相位的待校准信号表示为：
Figure QLYQS_19
其中，
Figure QLYQS_20
是待校准通道接收信号，
Figure QLYQS_23
是待校准通道时延导致的相位,
Figure QLYQS_26
是校准接收信号的频率, pi为圆周率,
Figure QLYQS_21
是校准信号之间的间隔，
Figure QLYQS_24
是第
Figure QLYQS_25
个通道校准且
Figure QLYQS_27
≠0，
Figure QLYQS_22
是参考通道发射信号次数。
5.根据权利要求1所述的一种基于Lasso优化的数模异频多通道发射校准方法，其特征在于，所述S3具体包括如下步骤：
S31、根据步骤S2的拟合结果计算
Figure QLYQS_28
时刻参考通道的相位值，表示为：
Figure QLYQS_29
其中，
Figure QLYQS_30
第i个参考通道
Figure QLYQS_31
时刻的相位值,
Figure QLYQS_32
为方程斜率，
Figure QLYQS_33
为方程截距 ,
Figure QLYQS_34
是校准信号之间的间隔；
S32、根据所计算的
Figure QLYQS_35
时刻参考通道的相位值对待校准信号进行相位校准，表示为：
Figure QLYQS_36
其中
Figure QLYQS_37
是第
Figure QLYQS_38
个通道的校准值，
Figure QLYQS_39
是在时间
Figure QLYQS_40
测试所得第
Figure QLYQS_41
个通道的相位。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110492917A (zh) * 2019-07-29 2019-11-22 东南大学 一种全数字波束成形阵列及实现收发通道幅度、相位自动校准方法
CN111419237A (zh) * 2020-04-10 2020-07-17 电子科技大学 脑卒中手部运动功能Carroll评分预测方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10008770B2 (en) * 2015-11-19 2018-06-26 International Business Machines Corporation Blind calibration of sensors of sensor arrays

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110492917A (zh) * 2019-07-29 2019-11-22 东南大学 一种全数字波束成形阵列及实现收发通道幅度、相位自动校准方法
CN111419237A (zh) * 2020-04-10 2020-07-17 电子科技大学 脑卒中手部运动功能Carroll评分预测方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Yiang Zhu et.al.Robust sparsity-based space-time adaptive processing considering array gain/phase errors.2016,全文. *
吴进等.一种基于Lasso回归与SVD融合的深度学习模型压缩方法.2019,第59卷(第5期),全文. *
熊灿.基于压缩感知的相控阵天线失效单元诊断方法.2021,全文. *
陈亮等.随机共振算法在北斗微弱信号捕获中的应用.2018,第43卷(第4期),全文. *

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