CN116203519A - 分布式雷达系统收发通道距离系统的误差标校方法 - Google Patents

分布式雷达系统收发通道距离系统的误差标校方法 Download PDF

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CN116203519A CN202310492883.1A CN202310492883A CN116203519A CN 116203519 A CN116203519 A CN 116203519A CN 202310492883 A CN202310492883 A CN 202310492883A CN 116203519 A CN116203519 A CN 116203519A
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Abstract

本公开实施例涉及雷达系统领域，提供一种分布式雷达系统收发通道距离系统的误差标校方法，包括：利用分布式雷达系统获取共视区域内配试飞行目标多个跟踪周期的多通道回波数据、轨迹数据；对轨迹数据进行异常值剔除和插值平滑处理得到处理后的轨迹数据；对多通道回波数据进行匹配滤波处理得到多通道脉压数据；基于多通道脉压数据和处理后的轨迹数据，计算所有跟踪周期全部收发通道的目标距离参考值和目标距离测量值，据此构建包含需标校求解的收发通道距离误差的线性方程组，利用贪心算法和最小二乘法求解得到收发通道距离误差的估计值。本公开实施例能够一次对整个分布式雷达系统所有收发通道的距离误差进行标校，简洁高效、易操作。

Description

分布式雷达系统收发通道距离系统的误差标校方法
技术领域
本公开涉及雷达系统技术领域，特别涉及一种分布式雷达系统收发通道距离系统的误差标校方法。
背景技术
分布式雷达系统，是指空间分布部署的多部雷达通过对共视区域内的目标进行多发多收有序协同观测和多通道联合处理，实现目标检测、跟踪和定位性能相对于单部雷达均得到提升的协同探测系统。公开号为CN114609608A的中国专利公开文本以及公开号为CN115184926A的中国专利公开文本均对分布式雷达系统的相关内容进行了介绍。
雷达系统在调试或使用维护阶段的测量数据常常存在系统误差和随机误差。为提高雷达测量数据精度，现有技术通常在数据处理时通过平滑滤波来抑制随机误差，而系统误差则通过标校来修正。
单部雷达的距离测量系统误差，通常源于雷达定时时序误差。雷达对目标的距离测量是通过计算接收回波采样相对于发射信号的延迟得到的，而在调试时，由于人员操作问题或电缆时延不一致等原因常常导致实际发射时间或实际起始采样时间未按照设计值，从而导致距离测量误差。文献《调频步进频雷达中距离起点误差分析》（孙林等，电子与信息学报，34(5):6，2012）将上述距离测量误差也称为距离起点误差。此类误差会附加错误的时间轴或距离轴至雷达信号处理数据的各阶段，包括回波、距离像、点迹等，直至产生带有距离误差的航迹定位结果并在终端显示和上报。对于单雷达的这种距离测量误差的标校，常规方法是借助标校塔或检飞手段测量出误差，然后利用终端操作软件中的辅助修正功能直接将显示或上报的航迹定位结果的距离信息修正为与实际信息一致，从而避免了需要专业硬件工程师到达现场对定时时序进行检测、修正、测试的复杂过程。
误差标校也是分布式雷达系统使用维护中的一项经常性工作。例如，系统中任一雷达更换时序插件或是有新的雷达接入系统中时，都可能发现时序对准误差导致的系统收发通道距离误差。
然而，对于由多部雷达组成的分布式雷达系统，仅对其中每部雷达按上述方法进行距离误差标校并不能消除整个系统的距离系统误差。这是因为，一方面，分布式雷达系统需要对各雷达输出的原始回波数据进行联合处理，而上述单雷达距离误差标校方法仅能对各雷达输出的最终结果距离进行校正，其回波中仍存在误差；另一方面，分布式雷达系统的多发多收方式不仅涉及其内各雷达自发自收的信号通道，还涉及不同雷达之间的收发信号通道，即使按照常规方法依次测量各雷达的距离误差并在本雷达内对定时时序相对修正从而校正各单雷达的回波距离误差，也无法保证整个系统所有收发定时时序均被修正到了相对无误差的状态。
发明内容
本公开旨在至少解决现有技术中存在的问题之一，提供一种分布式雷达系统收发通道距离系统的误差标校方法。
本公开的实施例提供了一种分布式雷达系统收发通道距离系统的误差标校方法，所述误差标校方法包括：
利用分布式雷达系统，获取其雷达照射共视区域内配试飞行目标的多个跟踪周期的多通道回波数据，并同步获取所述配试飞行目标的轨迹数据；
对所述轨迹数据进行异常值剔除处理和插值平滑处理，得到处理后的轨迹数据；
对所述多通道回波数据进行匹配滤波处理，得到对应的多通道脉压数据；
基于所述多通道脉压数据和所述处理后的轨迹数据，分别计算所有所述跟踪周期的全部收发通道的目标距离参考值和目标距离测量值；
基于所述目标距离参考值和所述目标距离测量值，构建包含需要标校求解的收发通道距离误差的线性方程组；
利用贪心算法结合最小二乘法求解所述线性方程组，得到所述需要求解的收发通道距离误差的估计值。
可选的，所述对所述多通道回波数据进行匹配滤波处理，得到对应的多通道脉压数据，包括：
分别以各收发通道中发射雷达的发射波形为参考信号，依次对各所述收发通道对应的所述多通道回波数据进行匹配滤波处理，得到对应的所述多通道脉压数据。
可选的，所述多通道脉压数据表示为下式（1）：
Figure SMS_1
（1）
其中，
Figure SMS_2
表示第k个跟踪周期的第n个收发通道的脉压数据，
Figure SMS_3
表示第k个跟踪周期的第n个收发通道回波数据，t表示以
Figure SMS_4
为采样间隔的离散采样快时间，r表示以
Figure SMS_5
为采样单元的离散采样距离轴，
Figure SMS_6
表示收发通道n对应的发射雷达i在第k个跟踪周期的发射波形，
Figure SMS_7
表示卷积算子，上标
Figure SMS_8
表示共轭算子。
可选的，所述基于所述多通道脉压数据和所述处理后的轨迹数据，分别计算所有所述跟踪周期的全部收发通道的目标距离参考值和目标距离测量值，包括：
根据所述处理后的轨迹数据，计算第k个跟踪周期的起始采样时刻
Figure SMS_9
对应的收发通道n的目标距离参考值
Figure SMS_10
；
在以目标距离参考值
Figure SMS_11
为中心的距离范围
Figure SMS_12
内，搜索目标距离参考值
Figure SMS_13
对应的脉压数据
Figure SMS_14
的峰值，并将所述峰值对应的距离
Figure SMS_15
作为第k个跟踪周期的第n个收发通道的目标距离测量值
Figure SMS_16
；其中，
Figure SMS_17
表示预设的距离常数。
可选的，所述目标距离参考值表示为下式（2）：
Figure SMS_18
（2）
其中，
Figure SMS_19
表示收发通道n在t时刻的目标距离参考值，
Figure SMS_20
表示收发通道n对应的发射雷达i对于所述配试飞行目标的发射距离，
Figure SMS_21
表示收发通道n对应的接收雷达j对于所述配试飞行目标的接收距离，
Figure SMS_22
表示收发通道n对应的发射雷达i的位置，
Figure SMS_23
表示收发通道n对应的接收雷达j的位置，
Figure SMS_24
表示所述处理后的轨迹数据中所述配试飞行目标在t时刻的位置。
可选的，所述基于所述目标距离参考值和所述目标距离测量值，构建包含需要标校求解的收发通道距离误差的线性方程组，包括：
基于预设的系数矩阵、所述目标距离测量值、所述目标距离参考值，将所述配试飞行目标与所述分布式雷达系统之间可能存在的时间同步误差以及所述需要标校求解的收发通道距离误差作为未知量，根据距离等式关系构建所述线性方程组。
可选的，所述线性方程组记为
Figure SMS_25
，并具体表示为下式（3）：
Figure SMS_26
（3）
其中，A表示所述预设的系数矩阵，
Figure SMS_27
表示需要标校求解的
Figure SMS_31
个收发通道距离误差组成的向量，
Figure SMS_34
表示需要求解的收发通道n的距离误差，
Figure SMS_29
和
Figure SMS_32
分别表示同时用于发射和接收的雷达个数表示发射雷达的总个数，表示接收雷达的总个数，k=1,2,…K表示跟踪周期编号，K表示跟踪周期的总个数，
Figure SMS_35
表示收发通道n在
Figure SMS_36
时刻的目标距离参考值，
Figure SMS_28
表示所述配试飞行目标与所述分布式雷达系统之间可能存在的时间同步误差，
Figure SMS_30
表示包含
Figure SMS_33
的常数向量。
可选的，所述利用贪心算法结合最小二乘法求解所述线性方程组，得到所述需要求解的收发通道距离误差的估计值，包括：
对于线性方程组
Figure SMS_39
，设定
Figure SMS_40
在预设的区间范围
Figure SMS_43
内以间隔
Figure SMS_37
步进，对于
Figure SMS_41
的每个取值，按照
Figure SMS_44
估计出一个误差向量的最小二乘解；其中，
Figure SMS_45
表示预设的时间常数，
Figure SMS_38
表示向量x对应的估计向量，
Figure SMS_42
表示系数矩阵A的伪逆矩阵；
从
Figure SMS_46
的所有取值分别对应的误差向量的最小二乘解中，按照
Figure SMS_47
的准则保留最优解，得到所有收发通道的距离误差估计值
Figure SMS_48
；其中，
Figure SMS_49
分别表示
Figure SMS_50
的估计值。
可选的，所述配试飞行目标包括民航飞机或者无人机；
在所述配试飞行目标为所述民航飞机时，其装载有ADS-B发射终端设备；
在所述配试飞行目标为所述无人机时，其装载有全球导航卫星系统终端设备。
可选的，在对所述轨迹数据进行插值平滑处理时，插值采样间隔
Figure SMS_51
满足
Figure SMS_52
。
本公开实施例相对于现有技术而言，利用分布式雷达系统获取的配试飞行目标的多通道回波数据和轨迹数据进行收发通道距离系统的误差标校，不需要借助标校塔和检飞手段依次标校分布式雷达系统中的每部雷达，能够一次对整个分布式雷达系统的所有收发通道的距离误差进行标校，具有简洁高效、易操作的特点，尤其适用于不具备标校塔等设施条件下对分布式雷达系统使用维护过程中的误差标校。
附图说明
一个或多个实施方式通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施方式的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1为本公开一实施方式提供的一种分布式雷达系统收发通道距离系统的误差标校方法的流程图；
图2为本公开另一实施方式提供的利用分布式雷达系统获取配试飞行目标轨迹数据和多通道回波数据的示意图；
图3为本公开另一实施方式提供的基于第k个跟踪周期的第n个收发通道的脉压数据
Figure SMS_53
计算目标距离测量值
Figure SMS_54
的示意图；
图4为本公开另一实施方式提供的一种分布式雷达系统收发通道距离系统的误差标校方法的流程图。
具体实施方式
为使本公开实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本公开各实施方式中，为了使读者更好地理解本公开而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本公开所要求保护的技术方案。以下各个实施方式的划分是为了描述方便，不应对本公开的具体实现方式构成任何限定，各个实施方式在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
本公开的一个实施方式涉及一种分布式雷达系统收发通道距离系统的误差标校方法，其流程如图1所示，包括：
步骤S110，利用分布式雷达系统，获取其雷达照射共视区域内配试飞行目标的多个跟踪周期的多通道回波数据，并同步获取配试飞行目标的轨迹数据。
具体的，如图2所示，分布式雷达系统可以由数据处理中心以及编号分别为1,2,…,M的M个空间分布部署的雷达即雷达1、雷达2、…、雷达M组成。
配试飞行目标指的是装载了定位测量装置的飞机目标。示例性的，配试飞行目标可以是民航飞机或者无人机。在配试飞行目标为民航飞机时，其装载的定位测量装置可以是ADS-B发射终端设备。在配试飞行目标为无人机时，其装载的定位测量装置可以是机载全球定位系统（Global Positioning System，GPS）或者北斗卫星导航系统等全球导航卫星系统终端设备。通过将配试飞行目标设置为装载了定位测量装置的民航飞机或无人机等飞机目标，可以进一步提高对分布式雷达系统收发通道距离系统进行误差标校的简洁性、高效性和易操作性。
举例而言，本步骤可以在配试飞行目标飞离或者飞向分布式雷达系统时获取相应数据。以配试飞行目标飞向分布式雷达系统为例，如图2所示，本步骤可以利用分布式雷达系统，在某个时间段如
Figure SMS_55
内，对处于其雷达照射共视区域内且飞向该分布式雷达系统的配试飞行目标按照一定跟踪数据率进行同时多发多收协同跟踪，获取配试飞行目标在K个跟踪周期的多通道回波数据{S1,S2,…,S k ,…,S K }，并同步获取配试飞行目标的轨迹数据即配试飞行目标轨迹G。
在这里，S k 表示第k个跟踪周期的所有收发通道回波数据，且S k =
Figure SMS_58
。其中，k=1,2,…K表示跟踪周期编号，K表示跟踪周期的总个数，
Figure SMS_61
表示第k个跟踪周期的第n个收发通道的回波数据，
Figure SMS_64
表示收发通道的编号，
Figure SMS_57
和
Figure SMS_60
分别表示同时用于发射和接收的雷达个数表示发射雷达的总个数，表示接收雷达的总个数，
Figure SMS_63
表示收发通道总个数，t表示以
Figure SMS_65
为采样间隔的离散采样快时间且满足
Figure SMS_56
，
Figure SMS_59
表示第k个跟踪周期的起始采样时刻，
Figure SMS_62
表示一个跟踪周期的时长。
步骤S120，对轨迹数据进行异常值剔除处理和插值平滑处理，得到处理后的轨迹数据。
具体的，本步骤对步骤S110获得的配试飞行目标的轨迹数据G进行异常值剔除处理，并按照插值采样间隔
Figure SMS_66
对其进行插值平滑处理，得到轨迹数据G对应的处理后的轨迹数据
Figure SMS_67
。
需要说明的是，由于对配试飞行目标的轨迹数据进行处理时的插值采样间隔越小，后续步骤（本实施方式中的步骤S140）中计算的第k个跟踪周期的起始采样时刻
Figure SMS_68
对应的收发通道n的目标距离参考值
Figure SMS_69
的精度越高，后续基于
Figure SMS_70
构建的线性方程组越精确，因此，插值采样间隔
Figure SMS_71
优选满足
Figure SMS_72
，以提高计算精度。
步骤S130，对多通道回波数据进行匹配滤波处理，得到对应的多通道脉压数据。
具体的，本步骤可以对步骤S110获得的K个跟踪周期的多通道回波数据{S1,S2,…,S k ,…,S K }分别进行匹配滤波处理，从而得到K个跟踪周期的多通道脉压数据{P1,P2,…,P k ,…,P K }。其中，P k 表示第k个跟踪周期的所有收发通道脉压数据，且P k =
Figure SMS_73
。
Figure SMS_74
表示第k个跟踪周期的第n个收发通道的脉压数据。r表示以
Figure SMS_75
为采样单元的离散采样距离轴，且满足
Figure SMS_76
，其中，C表示电磁波传播速度。当收发通道为某雷达的自发自收通道时，r表示该雷达到配试飞行目标的单程距离。而当收发通道为不同雷达发射接收的通道时，r表示相应收发双程距离和的一半。
示例性的，步骤S130可以包括：分别以各收发通道中发射雷达的发射波形为参考信号，依次对各收发通道对应的多通道回波数据进行匹配滤波处理，得到对应的多通道脉压数据。
具体的，本实施方式将对多通道回波数据进行匹配滤波处理时使用的参考信号设置为对应具体收发通道的发射雷达所发射的波形。举例而言，在对第k个跟踪周期的第n个收发通道的回波数据
Figure SMS_77
进行匹配滤波处理时，可以首先根据其收发通道的编号n找到对应的发射雷达编号i，其中，i满足
Figure SMS_78
，之后将发射雷达i在第k个跟踪周期的发射波形
Figure SMS_79
具体为发射雷达i在第k个跟踪周期的t时刻的发射波形
Figure SMS_80
作为对应的参考信号进行匹配滤波处理，即可得到第k个跟踪周期的第n个收发通道的脉压数据
Figure SMS_81
。在此基础上，多通道脉压数据中的
Figure SMS_82
可表示为下式（1）：
Figure SMS_83
（1）
其中，
Figure SMS_84
表示卷积算子，上标
Figure SMS_85
表示共轭算子。
步骤S140，基于多通道脉压数据和处理后的轨迹数据，分别计算所有跟踪周期的全部收发通道的目标距离参考值和目标距离测量值。
具体的，依次遍历
Figure SMS_86
的收发通道编号，并对于每个收发通道编号依次遍历k=1,2,…K的跟踪周期编号，分别基于步骤S130得到的第k个跟踪周期的第n个收发通道的脉压数据
Figure SMS_87
计算相应的目标距离测量值即配试飞行目标的距离测量值
Figure SMS_88
，从而得到所有跟踪周期的全部收发通道的目标距离测量值组成的集合
Figure SMS_89
。
示例性的，步骤S140可以包括：根据处理后的轨迹数据，计算第k个跟踪周期的起始采样时刻
Figure SMS_90
对应的收发通道n的目标距离参考值
Figure SMS_94
；在以目标距离参考值
Figure SMS_97
为中心的距离范围
Figure SMS_92
内，搜索目标距离参考值
Figure SMS_93
对应的脉压数据
Figure SMS_96
的峰值，并将峰值对应的距离
Figure SMS_98
作为第k个跟踪周期的第n个收发通道的目标距离测量值
Figure SMS_91
；其中，
Figure SMS_95
表示预设的距离常数。
也就是说，一并结合图3，忽略其他空中目标，在基于步骤第k个跟踪周期的第n个收发通道的脉压数据
Figure SMS_100
计算相应的目标距离测量值即配试飞行目标的距离测量值
Figure SMS_103
时，可以首先计算第k个跟踪周期的起始采样时刻
Figure SMS_107
对应的收发通道n的目标距离参考值即配试飞行目标的距离参考值
Figure SMS_102
，之后将以
Figure SMS_104
为中心的距离范围
Figure SMS_108
作为搜索范围，在该距离长度为
Figure SMS_110
的搜索范围内搜索的脉压数据
Figure SMS_99
的峰值，并记录搜寻到的峰值对应的距离为
Figure SMS_106
，将
Figure SMS_109
作为目标距离测量值即配试飞行目标的距离测量值
Figure SMS_111
，即
Figure SMS_101
。优选的，
Figure SMS_105
的取值范围为1km~5km。
示例性的，在根据处理后的轨迹数据，计算第k个跟踪周期的起始采样时刻
Figure SMS_112
对应的收发通道n的目标距离参考值
Figure SMS_113
时，可以参考计算收发通道n在t时刻的目标距离参考值
Figure SMS_114
的方法。
在这里，计算收发通道n在t时刻的目标距离参考值
Figure SMS_116
的方法具体为：根据收发通道n对应的发射雷达i的位置
Figure SMS_118
、收发通道n对应的接收雷达j的位置
Figure SMS_121
，
Figure SMS_117
，以及处理后的轨迹数据
Figure SMS_120
中配试飞行目标在t时刻的位置
Figure SMS_123
，计算得到发射雷达i与接收雷达j的组合对于配试飞行目标在t时刻的收发距离和
Figure SMS_124
，之后将计算得到的收发距离和
Figure SMS_115
的一半作为收发通道n在t时刻的目标距离参考值
Figure SMS_119
。据此，目标距离参考值
Figure SMS_122
可表示为下式（2）：
Figure SMS_125
（2）
其中，
Figure SMS_126
表示收发通道n对应发射雷达i对于配试飞行目标的发射距离，
Figure SMS_127
表示收发通道n对应接收雷达j对于配试飞行目标的接收距离。
基于此，将上式（2）中的t替换为
Figure SMS_128
，即可计算得到第k个跟踪周期的起始采样时刻
Figure SMS_129
对应的收发通道n的目标距离参考值
Figure SMS_130
。
步骤S150，基于目标距离参考值和目标距离测量值，构建包含需要标校求解的收发通道距离误差的线性方程组。
具体的，本步骤可以将需要标校求解的所有收发通道的距离误差作为待求解的未知量，按照该未知量与相应的目标距离参考值和目标距离测量值之间的等式关系，构建对应的线性方程组。
示例性的，步骤S150可以包括：基于预设的系数矩阵、目标距离测量值、目标距离参考值，将配试飞行目标与分布式雷达系统之间可能存在的时间同步误差以及需要标校求解的收发通道距离误差作为未知量，根据距离等式关系构建线性方程组。
具体的，本实施方式可以将需要标校求解的
Figure SMS_131
个收发通道距离误差组成的向量记为x，且
Figure SMS_132
，
Figure SMS_133
表示需要求解的收发通道n的距离误差，将预设的系数矩阵记为A，将配试飞行目标与分布式雷达系统之间可能存在的时间同步误差记为
Figure SMS_134
，按照距离等式关系
Figure SMS_135
，构建包含
Figure SMS_136
个方程的线性方程组。
示例性的，包含
Figure SMS_137
个方程的线性方程组可记为
Figure SMS_138
，其中，
Figure SMS_139
表示基于距离等式关系
Figure SMS_140
得到的包含
Figure SMS_141
的常数向量，则线性方程组
Figure SMS_142
可具体表示为下式（3）：
Figure SMS_143
（3）
其中，预设的系数矩阵A的维度为
Figure SMS_144
行
Figure SMS_145
列。如上式（3）所示，可将系数矩阵A从上至下划分为
Figure SMS_146
个子矩阵，每个子矩阵的维度均为K行
Figure SMS_147
列，并且，对于第
Figure SMS_148
个子矩阵来说，其第n列元素均为1，其余元素均为0。
Figure SMS_149
表示收发通道n在
Figure SMS_150
时刻的目标距离参考值。
步骤S160，利用贪心算法结合最小二乘法求解线性方程组，得到需要求解的收发通道距离误差的估计值。
具体的，对于线性方程组
Figure SMS_151
，可以设定
Figure SMS_152
在预设的区间范围
Figure SMS_153
内以间隔
Figure SMS_154
步进，即
Figure SMS_155
，利用贪心算法结合最小二乘法进行求解。
示例性的，步骤S160可以包括：对于线性方程组
Figure SMS_158
，设定
Figure SMS_161
在预设的区间范围
Figure SMS_166
内以间隔
Figure SMS_159
步进，对于
Figure SMS_160
的每个取值，按照
Figure SMS_164
估计出一个误差向量的最小二乘解，然后从
Figure SMS_167
的所有取值分别对应的误差向量的最小二乘解中，按照
Figure SMS_156
的准则保留最优解，得到所有收发通道的距离误差估计值
Figure SMS_162
。其中，
Figure SMS_165
表示预设的时间常数。
Figure SMS_169
表示系数矩阵A的伪逆矩阵。
Figure SMS_157
表示向量x对应的估计向量，
Figure SMS_163
分别表示
Figure SMS_168
的估计值。
本公开实施方式相对于现有技术而言，利用分布式雷达系统获取的配试飞行目标的多通道回波数据和轨迹数据进行收发通道距离系统的误差标校，不需要借助标校塔和检飞手段依次标校分布式雷达系统中的每部雷达，能够一次对整个分布式雷达系统的所有收发通道的距离误差进行标校，具有简洁高效、易操作的特点，尤其适用于不具备标校塔等设施条件下对分布式雷达系统使用维护过程中的误差标校。
为使本领域技术人员能够更好地理解上述实施方式，下面以一具体示例进行说明。
如图4所示，一种分布式雷达系统收发通道距离系统的误差标校方法，包括以下步骤：
步骤S1，分布式雷达系统获得共视区内配试飞行目标的多个跟踪周期的多通道回波数据，并同步获得配试飞行目标的轨迹数据：利用由编号为1,2,…,M的M个空间分布部署的雷达组成的分布式雷达系统，在某个时间段如
Figure SMS_170
内，对处于雷达照射共视区内且飞离或飞向系统的配试飞行目标按照一定跟踪数据率进行同时多发多收协同跟踪，共获得K个跟踪周期的多通道回波数据{S1,S2,…,S k ,…,S K }，并同步获得配试飞行目标的轨迹数据G。配试飞行目标飞向分布式雷达系统时的数据获取过程如图2所示。
在这里，S k =
Figure SMS_171
表示第k个跟踪周期的所有收发通道回波数据，
Figure SMS_174
表示第k个跟踪周期的第n个收发通道的回波数据；总的收发通道个数为
Figure SMS_177
，其中，
Figure SMS_172
和
Figure SMS_175
分别表示同时用于发射和接收的雷达个数；t表示以
Figure SMS_178
为采样间隔的离散采样快时间，其范围为
Figure SMS_179
，
Figure SMS_173
表示第k个跟踪周期的起始采样时刻，
Figure SMS_176
表示一个跟踪周期的时长。
这里的配试飞行目标是装载了定位测量装置的飞机目标，优选为民航飞机或者无人机。在配试飞行目标为民航飞机时，其装载的定位测量装置为ADS-B发射终端设备。在配试飞行目标为无人机，其装载的定位测量装置为机载GPS或北斗卫星导航系统等全球导航卫星系统终端设备。
步骤S2，对目标轨迹数据进行异常值剔除和插值平滑：对步骤S1获得的配试飞行目标的轨迹数据G进行异常值剔除，并按照新的采样间隔
Figure SMS_180
插值平滑，得到插值后轨迹
Figure SMS_181
。优选的，插值采样间隔
Figure SMS_182
满足
Figure SMS_183
。
步骤S3，对多通道回波进行匹配滤波处理，得到多个跟踪周期的多通道脉压数据：对步骤S1获得的所有多通道回波进行匹配滤波处理，共获得K个跟踪周期的多通道脉压数据{P1,P2,…,P k ,…,P K }，其中，P k 表示第k个跟踪周期的所有收发通道脉压数据且P k =
Figure SMS_184
；
Figure SMS_185
表示第k个跟踪周期的第n个收发通道的脉压数据；r表示以
Figure SMS_186
为采样单元的离散采样距离轴，范围为
Figure SMS_187
，当收发通道为某雷达的自发自收通道时，其表示雷达到配试飞行目标的单程距离，当收发通道为不同雷达发射接收的通道时，其表示收发双程距离和的一半。
在对多通道回波进行匹配滤波处理时，使用对应具体收发通道的发射雷达所发射的波形作为参考信号。例如，对第k个跟踪周期的第n个收发通道的回波
Figure SMS_188
进行处理时，根据收发通道的编号n找到发射雷达编号i，其中，
Figure SMS_189
，进而将发射雷达i在第k个跟踪周期的t时刻的发射波形
Figure SMS_190
作为匹配滤波参考信号，得到对应第k个跟踪周期的第n个收发通道的脉压数据
Figure SMS_191
，即：
Figure SMS_192
其中，
Figure SMS_193
表示卷积算子，上标
Figure SMS_194
表示共轭算子。
步骤S4，计算对应所有跟踪周期的全部收发通道的目标距离测量值：对于第k个跟踪周期的每一个序号为n的收发通道，
Figure SMS_195
，从步骤S3得到的脉压数据
Figure SMS_196
中计算配试飞行目标的距离测量值，记为
Figure SMS_197
；依次遍历k=1,2,…K的跟踪周期序号并执行步骤S4前述过程，得到对应所有跟踪周期的全部收发通道的目标距离测量值组成的集合
Figure SMS_198
。
一并结合图3，所述的从第k个跟踪周期的序号为n的收发通道脉压数据
Figure SMS_200
中计算配试飞行目标的距离测量值的过程为：首先计算在第k个跟踪周期起始采样时刻
Figure SMS_203
的对应序号为n收发通道的目标距离参考值
Figure SMS_205
，然后在以
Figure SMS_201
为中心的一定距离范围
Figure SMS_204
内，搜索脉压数据
Figure SMS_206
的峰值并记录峰值所对应的距离
Figure SMS_207
，将此作为配试飞行目标的距离测量值
Figure SMS_199
；优选的，所述
Figure SMS_202
的典型范围为1km~5km。
步骤S5，构建包含需要标校求解的收发通道距离误差的线性方程组：令
Figure SMS_208
表示需要标校求解的
Figure SMS_212
个收发通道的距离误差，其中，
Figure SMS_214
表示序号为n的收发通道的距离误差，
Figure SMS_210
，按照距离等式
Figure SMS_211
，k=1,2,…K，构建包含
Figure SMS_213
个方程的线性方程组
Figure SMS_215
；线性方程组
Figure SMS_209
的具体形式为：
Figure SMS_216
其中，A为系数矩阵，维度是
Figure SMS_218
行
Figure SMS_222
列，
Figure SMS_224
为包含
Figure SMS_217
的常数向量；
Figure SMS_221
为步骤S4得到的第k个跟踪周期的序号为n收发通道的目标距离测量值；
Figure SMS_223
表示在某个时刻t的对应序号为n收发通道的目标距离参考值，在给定t的值时，其可根据序号为n收发通道所对应的发射雷达位置、接收雷达位置和步骤S2得到的配试飞行目标插值后轨迹在时刻t的位置
Figure SMS_225
计算得到；
Figure SMS_219
表示第k个跟踪周期的起始采样时刻；
Figure SMS_220
也为未知待解量，表示配试飞行目标上的定位测量装置和分布式雷达系统之间可能存在的时间同步误差；
计算某个时刻t的对应序号为n收发通道的目标距离参考值
Figure SMS_226
的方法为：根据第n个收发通道所对应的编号为i的发射雷达的位置
Figure SMS_229
，和编号为j的接收雷达的位置
Figure SMS_231
，其中，
Figure SMS_227
，以及时刻t的配试飞行目标轨迹位置
Figure SMS_230
，计算发射接收雷达组合对于配试飞行目标的收发距离和
Figure SMS_232
，然后将计算得到的收发距离和的一半作为目标距离参考值
Figure SMS_233
，即
Figure SMS_228
。
步骤S6，利用贪心算法结合最小二乘求解线性方程组，得到所有收发通道的距离误差估计值：对所述步骤S5构建的线性方程组
Figure SMS_235
，设定
Figure SMS_238
在
Figure SMS_241
的区间范围内以小间隔
Figure SMS_236
步进，利用贪心算法结合最小二乘求解线性方程组，即遍历所有不同的
Figure SMS_237
的值，对每个
Figure SMS_240
值按照
Figure SMS_243
估计出一个误差向量的最小二乘解，其中，
Figure SMS_234
表示矩阵A的伪逆矩阵，然后从众多解向量中按照
Figure SMS_239
的准则保留最优解，得到所有收发通道的距离误差估计值
Figure SMS_242
。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本公开的具体实施方式，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本公开的精神和范围。

Claims (10)

1.一种分布式雷达系统收发通道距离系统的误差标校方法，其特征在于，所述误差标校方法包括：
利用分布式雷达系统，获取其雷达照射共视区域内配试飞行目标的多个跟踪周期的多通道回波数据，并同步获取所述配试飞行目标的轨迹数据；
对所述轨迹数据进行异常值剔除处理和插值平滑处理，得到处理后的轨迹数据；
对所述多通道回波数据进行匹配滤波处理，得到对应的多通道脉压数据；
基于所述多通道脉压数据和所述处理后的轨迹数据，分别计算所有所述跟踪周期的全部收发通道的目标距离参考值和目标距离测量值；
基于所述目标距离参考值和所述目标距离测量值，构建包含需要标校求解的收发通道距离误差的线性方程组；
利用贪心算法结合最小二乘法求解所述线性方程组，得到所述需要求解的收发通道距离误差的估计值。
2.根据权利要求1所述的误差标校方法，其特征在于，所述对所述多通道回波数据进行匹配滤波处理，得到对应的多通道脉压数据，包括：
分别以各收发通道中发射雷达的发射波形为参考信号，依次对各所述收发通道对应的所述多通道回波数据进行匹配滤波处理，得到对应的所述多通道脉压数据。
3.根据权利要求2所述的误差标校方法，其特征在于，所述多通道脉压数据表示为下式（1）：
Figure QLYQS_1
（1）
其中，
Figure QLYQS_2
表示第k个跟踪周期的第n个收发通道的脉压数据，
Figure QLYQS_3
表示第k个跟踪周期的第n个收发通道的回波数据，t表示以
Figure QLYQS_4
为采样间隔的离散采样快时间，r表示以
Figure QLYQS_5
为采样单元的离散采样距离轴，
Figure QLYQS_6
表示收发通道n对应的发射雷达i在第k个跟踪周期的发射波形，
Figure QLYQS_7
表示卷积算子，上标
Figure QLYQS_8
表示共轭算子。
4.根据权利要求3所述的误差标校方法，其特征在于，所述基于所述多通道脉压数据和所述处理后的轨迹数据，分别计算所有所述跟踪周期的全部收发通道的目标距离参考值和目标距离测量值，包括：
根据所述处理后的轨迹数据，计算第k个跟踪周期的起始采样时刻
Figure QLYQS_9
对应的收发通道n的目标距离参考值
Figure QLYQS_10
；
在以目标距离参考值
Figure QLYQS_11
为中心的距离范围
Figure QLYQS_12
内，搜索目标距离参考值
Figure QLYQS_13
对应的脉压数据
Figure QLYQS_14
的峰值，并将所述峰值对应的距离
Figure QLYQS_15
作为第k个跟踪周期的第n个收发通道的目标距离测量值
Figure QLYQS_16
；其中，
Figure QLYQS_17
表示预设的距离常数。
5.根据权利要求4所述的误差标校方法，其特征在于，所述目标距离参考值表示为下式（2）：
Figure QLYQS_18
（2）
其中，
Figure QLYQS_19
表示收发通道n在t时刻的目标距离参考值，
Figure QLYQS_20
表示收发通道n对应的发射雷达i对于所述配试飞行目标的发射距离，
Figure QLYQS_21
表示收发通道n对应的接收雷达j对于所述配试飞行目标的接收距离，
Figure QLYQS_22
表示收发通道n对应的发射雷达i的位置，
Figure QLYQS_23
表示收发通道n对应的接收雷达j的位置，
Figure QLYQS_24
表示所述处理后的轨迹数据中所述配试飞行目标在t时刻的位置。
6.根据权利要求5所述的误差标校方法，其特征在于，所述基于所述目标距离参考值和所述目标距离测量值，构建包含需要标校求解的收发通道距离误差的线性方程组，包括：
基于预设的系数矩阵、所述目标距离测量值、所述目标距离参考值，将所述配试飞行目标与所述分布式雷达系统之间可能存在的时间同步误差以及所述需要标校求解的收发通道距离误差作为未知量，根据距离等式关系构建所述线性方程组。
7.根据权利要求6所述的误差标校方法，其特征在于，所述线性方程组记为
Figure QLYQS_25
，并具体表示为下式（3）：
Figure QLYQS_26
（3）
其中，A表示所述预设的系数矩阵，
Figure QLYQS_28
表示需要标校求解的
Figure QLYQS_32
个收发通道距离误差组成的向量，
Figure QLYQS_35
表示需要求解的收发通道n的距离误差，
Figure QLYQS_27
和
Figure QLYQS_31
分别表示同时用于发射和接收的雷达个数表示发射雷达的总个数，表示接收雷达的总个数，k=1,2,…K表示跟踪周期编号，K表示跟踪周期的总个数，
Figure QLYQS_34
表示收发通道n在
Figure QLYQS_36
时刻的目标距离参考值，
Figure QLYQS_29
表示所述配试飞行目标与所述分布式雷达系统之间可能存在的时间同步误差，
Figure QLYQS_30
表示包含
Figure QLYQS_33
的常数向量。
8.根据权利要求7所述的误差标校方法，其特征在于，所述利用贪心算法结合最小二乘法求解所述线性方程组，得到所述需要求解的收发通道距离误差的估计值，包括：
对于线性方程组
Figure QLYQS_39
，设定
Figure QLYQS_42
在预设的区间范围
Figure QLYQS_44
内以间隔
Figure QLYQS_38
步进，对于
Figure QLYQS_41
的每个取值，按照
Figure QLYQS_43
估计出一个误差向量的最小二乘解；其中，
Figure QLYQS_45
表示预设的时间常数，
Figure QLYQS_37
表示向量x对应的估计向量，
Figure QLYQS_40
表示系数矩阵A的伪逆矩阵；
从
Figure QLYQS_46
的所有取值分别对应的误差向量的最小二乘解中，按照
Figure QLYQS_47
的准则保留最优解，得到所有收发通道的距离误差估计值
Figure QLYQS_48
；其中，
Figure QLYQS_49
分别表示
Figure QLYQS_50
的估计值。
9.根据权利要求1至8任一项所述的误差标校方法，其特征在于，
所述配试飞行目标包括民航飞机或者无人机；
在所述配试飞行目标为所述民航飞机时，其装载有ADS-B发射终端设备；
在所述配试飞行目标为所述无人机时，其装载有全球导航卫星系统终端设备。
10.根据权利要求3至8任一项所述的误差标校方法，其特征在于，在对所述轨迹数据进行插值平滑处理时，插值采样间隔
Figure QLYQS_51
满足
Figure QLYQS_52
。
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