专利名称：一种抗外界脉冲干扰的阵列校准预处理方法
技术领域：
本发明涉及阵列校准及阵列信号处理技术，具体涉及该类技术中的抗外界脉冲干扰的阵列校准预处理技术，具体为一种抗外界脉冲干扰阵列校准预处理方法。
背景技术：
目前阵列天线及阵列接收机已经广泛应用于移动通信、广播电视、雷达系统和导航等无线电系统中。一般情况下，在进行阵列信号处理时，通常假设天线阵列的阵列流型是精确已知的，并且天线阵列及后续的阵列接收通道之间是没有幅度及相位偏差的，从而获得优良的阵列信号处理性能。然而，在实际系统中，天线阵列的阵列流型及阵列接收通道因设备本身的不一致性以及外部环境的影响，会与上述理想情况有较大偏差。因此，实际应用的阵列接收系统(包括天线阵列和阵列接收通道)的整体性能会出现严重恶化。所以，在实际应用中必须对天线阵列及阵列接收通道进行幅度/相位一致性校准。为了解决天线阵列及阵列接收机存在的幅/相不一致性偏差，人们一直在研究阵列误差校准算法。文献“Multilinear Array Manifold Interpolation" (Schmidt R 0.， IEEE Trans. On Signal Processing, 1992,40 (4) :857-866)提出通过直接对阵列流型进行离散测量、内插、存储来实现阵列误差校准。这种方法的实现代价高且效果不佳。文献“D0A estimation with sensor gain， phase and position perturbations，， (Zhang M， Zhu Z D. , Proceedings of the IEEENational Aerospace and Electronics Conference，1993 : 67-69)提出将阵列误差校准问题转化为一个对阵列扰动进行建模的参数估计问题，从而实现阵列校准。但是，现有的各种基于发射辅助信号实现阵列校准的算法，都是以阵列校准过程为理想过程，即认为阵列校准过程不会受到外部脉冲的干扰为前提的。一般情况下，发射的辅助信号都选择容易产生和识别的频率固定的单频信号。但也正是这个原因，当出现外界干扰脉冲时，其会极大地影响甚至破坏单频信号固有的属性，这时若仍按照无干扰脉冲情况而设计的阵列校准算法计算阵列通道幅/相校准系数，其结果不能反映阵列通道的真实幅/相不一致性偏差。其原因是阵列天线中的各个天线单元接收到的干扰脉冲的相位是不相同的，这会被带入到阵列校准算法中，从而影响阵列通道幅/相校准系数的可信度和准确度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗外界脉冲干扰的阵列校准预处理方法，该方法具有实时、准确判断当前阵列校准过程中是否受到外界脉冲干扰、并依据此判断结果引导后续阵列校准过程的特点。本发明提供的一种抗外界脉冲干扰的阵列校准预处理方法，其特征在于，该方法包括下述步骤(Al)阵列天线和阵列接收机接收来自阵列校准信号源发射的单频信号，接收机的
3任意一路接收通道在某一采样时刻的输出信号记为Si (η)，i为通道的序号，1 < i < M，M为阵列接收机的接收通道数，η为采样时刻的序号；(Α2)同步数字下变频对阵列接收机各个通道输出的叠加了噪声的单频信号Si (η) 进行数字下变频，得到第η个采样时刻的由同相分量Ι(η)和正交分量Q(n)组成的带通复信号X(n)；(A3)根据量化后得到的Ii (n) ,Qi (η)信号分量计算阵列接收机的第i个接收通道当前输出信号的包络波Ei (η)及脉冲干扰度因子Ci ；(Α4)计算M个通道输出信号的脉冲干扰度因子的平均值C，并判断其是否小于预设设定的阈值ε，ε为一个小于1的正数。如果是，则判定当前阵列校准过程未受到外界脉冲干扰，阵列校准预处理过程结束；否则，则判定当前阵列校准过程受到外界脉冲干扰， 重新进入阵列校准过程。本发明提供的另一种抗外界脉冲干扰的阵列校准预处理方法，其特征在于，该方法包括下述步骤(Bl)M通道的阵列天线和阵列接收机接收来自阵列校准信号源发射的单频信号；(Β2)由同步DDC进行正交数字下变频得到由同相分量I (η)和正交分量Q (η)组成的带通复信号Χ(η)，取其同相分量I (η)或正交分量Q(n)作为对应的带通实信号χ (η)；(Β3)根据量化后得到的Ii (n) ,Qi (η)信号分量计算阵列接收机的第i个接收通道的输出信号在一段时间内的归一化峰度值NKurti ；(B4)计算M个通道输出信号的归一化峰度的平均值Nkurt，并判断其与常数1. 5 的偏差是否小于预先设定的阈值ε，ε为一个小于1的正数；如果是，则判定当前阵列校准过程未受到外界脉冲干扰，阵列校准预处理过程结束；否则，则判定当前阵列校准过程受到外界脉冲干扰，重新进入阵列校准过程。本发明方法采用基于信号恒包络检测和信号归一化峰度检测原理，具有实时、准确判断当前阵列校准过程中是否受到外界脉冲干扰、并依据此判断结果引导后续阵列校准过程的特点。本发明与其它方法或装置相比，其特点是消除了现有阵列校准方法和装置在进行阵列校准过程中，根本不考虑外界干扰的问题，因而能够获得准确可信的阵列通道幅/ 相不一致性校准系数，真实反映阵列通道之间的幅相偏差关系。
图1是基于恒包络检测的阵列校准抗脉冲干扰预处理方法流程图；图2是基于归一化峰度判决的阵列校准抗脉冲干扰预处理方法流程图。
具体实施例方式下面结合
本发明的具体实施方法和过程。本发明采用单频信号作为阵列校准过程之辅助信号，并且假设阵列接收机有M个接收通道，对应阵列天线的M个天线阵元。如图1所示，本发明提供的一种抗外界脉冲干扰的阵列校准预处理方法，包括下述步骤(Al)M通道的阵列天线和阵列接收机接收来自阵列校准信号源发射的单频信号，接收机的任意一路接收通道在某一采样时刻的输出信号Si(H)，可表示为
权利要求
1.一种抗外界脉冲干扰的阵列校准预处理方法，其特征在于，该方法包括下述步骤 (Al)阵列天线和阵列接收机接收来自阵列校准信号源发射的单频信号，接收机的任意一路接收通道在某一采样时刻的输出信号记为Si (η)，i为通道的序号，1 < i < M，M为阵列接收机的接收通道数，η为采样时刻的序号；(Α2)同步数字下变频对阵列接收机各个通道输出的叠加了噪声的单频信号Si (η)进行数字下变频，得到第η个采样时刻的由同相分量Ι(η)和正交分量Q(n)组成的带通复信号 X (η)；(A3)根据量化后得到的Ii (n) ,Qi (η)信号分量计算阵列接收机的第i个接收通道当前输出信号的包络波Ei (η)及脉冲干扰度因子Ci ；(Α4)计算M个通道输出信号的脉冲干扰度因子的平均值C，并判断其是否小于预设设定的阈值ε，ε为一个小于1的正数。如果是，则判定当前阵列校准过程未受到外界脉冲干扰，阵列校准预处理过程结束；否则，则判定当前阵列校准过程受到外界脉冲干扰，重新进入阵列校准过程。
2.一种抗外界脉冲干扰的阵列校准预处理方法，其特征在于，该方法包括下述步骤 (Bl)M通道的阵列天线和阵列接收机接收来自阵列校准信号源发射的单频信号；(Β2)由同步DDC进行正交数字下变频得到由同相分量I (η)和正交分量Q (η)组成的带通复信号X(η)，取其同相分量I (η)或正交分量Q(n)作为对应的带通实信号χ (η)；(Β3)根据量化后得到的Ii (η)、& (η)信号分量计算阵列接收机的第i个接收通道的输出信号在一段时间内的归一化峰度值NKurti ；(B4)计算M个通道输出信号的归一化峰度的平均值Nkurt，并判断其与常数1. 5的偏差是否小于预先设定的阈值ε，ε为一个小于1的正数；如果是，则判定当前阵列校准过程未受到外界脉冲干扰，阵列校准预处理过程结束；否则，则判定当前阵列校准过程受到外界脉冲干扰，重新进入阵列校准过程。
全文摘要
本发明公开一种抗外界脉冲干扰的阵列校准预处理方法，它依据信号包络检测或者信号归一化峰度检测原理，实现阵列校准过程中的抗干扰处理机制。本发明装置计算阵列天线和阵列接收机输出的单频校准信号的包络参数，或者计算阵列天线和阵列接收机输出的单频校准信号的归一化峰度值；由门限判决器判断当前阵列接收机的输出是否受到外界脉冲的干扰，以确保后续进行的阵列校准过程及结果的正确性。本发明具有实时、准确判断当前阵列校准过程中是否受到外界脉冲的干扰，并依据该判断结果引导阵列校准过程的特点。
文档编号G01R31/00GK102508060SQ201110320900
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月20日 优先权日2011年10月20日
发明者姚镇, 罗冶, 谭萍, 马洪 申请人:华中科技大学