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通道幅相误差快速校正算法在空时自适应处理中的应用

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南京航空航天大学学报 2008年第5期40卷 655-659页

作者：龚清勇朱兆达南京航空航天大学信息科学与技术学院南京210016

雷达系统不可避免地存在通道幅相误差,导致空时自适应处理算法的性能下降。本文将通道幅相误差快速校正算法应用到空时自适应处理中,根据等距线阵杂波协方差矩阵的块Toeplitz-Toeplitz块结构在通道误差的影响下将改变这一特性,对通道幅... 详细信息

雷达系统不可避免地存在通道幅相误差,导致空时自适应处理算法的性能下降。本文将通道幅相误差快速校正算法应用到空时自适应处理中,根据等距线阵杂波协方差矩阵的块Toeplitz-Toeplitz块结构在通道误差的影响下将改变这一特性,对通道幅相误差进行估计,并分析了空时自适应处理中有限样本数对算法性能的影响。仿真结果验证了该算法在空时自适应处理中的有效性。

关键词：空时自适应处理通道误差误差校正

多通道幅相误差对空域谱及分辨性能影响的分析

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自然科学进展（国家重点实验室通讯） 2001年第5期11卷 557-560页

作者：苏卫民顾红倪晋麟刘国岁南京理工大学电子工程技术研究中心南京210094 南京电子技术研究所南京210013

分析了通道幅相误差对空间目标参数估计算法(MUSIC)的影响,推导了幅相误差条件下空域谱的一阶统计表达式和分辨门限表达式,得出幅相误差和空域谱误差及分辨门限的定量关系。计算机仿真证明了理论分析的正确性。给出的结果对阵列设计人... 详细信息

分析了通道幅相误差对空间目标参数估计算法(MUSIC)的影响,推导了幅相误差条件下空域谱的一阶统计表达式和分辨门限表达式,得出幅相误差和空域谱误差及分辨门限的定量关系。计算机仿真证明了理论分析的正确性。给出的结果对阵列设计人员具有一定的参考价值。

关键词：空域谱超分辨误差分析通道误差幅相误差谱估计

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机载多通道SAR系统成像处理及误差补偿

机载多通道SAR系统成像处理及误差补偿

作者：郭媛西安电子科技大学

学位级别：硕士

毋庸置疑,合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）成像技术是地球遥感领域一项非常重要的技术,近些年来在军事应用和民用方面都表现出不可替代的作用。然而,传统的星载SAR成像系统不能同时实现高分辨率宽测绘带成像。为了突破系... 详细信息

毋庸置疑,合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）成像技术是地球遥感领域一项非常重要的技术,近些年来在军事应用和民用方面都表现出不可替代的作用。然而,传统的星载SAR成像系统不能同时实现高分辨率宽测绘带成像。为了突破系统固有的限制,提出在合成孔径方向上放置多个接收通道以采集到更多信息的方法解决这一问题,即“多通道技术”。由于星载系统存在设计成本高、不易维护和升级、不易操作、研制周期长等问题,在系统设计和算法验证方面受到很大的限制。为了快速实现星载多通道成像系统的指标优化和载荷性能预估,本文研究利用机载等效验证系统获取的实测数据对星载多通道成像技术进行等效验证。在研究过程中重点关注了多通道方位解模糊技术、通道误差补偿技术以及运动误差补偿技术。具体的工作包括以下内容:1、针对机载多通道SAR系统建立了方位多通道SAR回波信号模型,推导了机载多相位中心成像时的等效相位中心补偿公式。在此基础上又对典型的方位多通道解模糊技术（传递函数法和空时自适应法）进行了研究,并且基于机载仿真数据对方位多通道SAR方位解模糊处理性能指标进行了验证分析,结果表明方位多通道解模糊处理技术的性能在多通道成像处理中稳健有效。2、分析了机载多通道SAR系统通道误差因素,主要包括通道间幅相误差和通道间位置误差。接着分析了通道误差因素对机载多通道成像指标的影响。介绍了一种通道误差估计方法,并且基于机载仿真场景数据验证了该方法的有效性。3、研究了一套基于POS（Position and Orientation System）测量数据的机载多通道成像系统运动补偿方法。该方法利用POS测量数据获得雷达天线相位中心（Antenna Phase Center,APC）的位置偏移和姿态变化,参考理想成像几何进行运动补偿。研究过程中需要考虑如何在通道间误差估计和多普勒解模糊之前将运动误差尽可能地完全补偿,使运动误差对成像质量的影响降到最低。4、利用本文提出的方法对多组机载多通道实测数据进行分析处理。在分析过程中,不仅对最终结果进行了指标评价,还给出了处理流程中间步骤的详细说明。两组机载多通道实测数据均验证了本文处理方法的有效性。

关键词：合成孔径雷达高分辨宽测绘带方位多通道运动补偿多普勒解模糊通道误差

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自动气象站采集器通道及合成误差分析

气象与环境科学 2018年第2期41卷 118-123页

作者：张天华郭瑞宝中国气象局.河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室郑州450003 河南省气象科学研究所郑州450003 山东省气象局大气探测技术保障中心济南250031

数据采集器通道误差是自动气象站观测系统误差来源的重要组成部分,直接影响自动站各要素观测数据的准确性,其与温、湿、压、风等各气象要素传感器误差的合成构成了自动气象站误差。在稳定的实验室环境条件下,利用高精度测量仪表,通过对... 详细信息

数据采集器通道误差是自动气象站观测系统误差来源的重要组成部分,直接影响自动站各要素观测数据的准确性,其与温、湿、压、风等各气象要素传感器误差的合成构成了自动气象站误差。在稳定的实验室环境条件下,利用高精度测量仪表,通过对多台CAWS600型采集器进行精确测量,得到自动站采集器各气象要素通道误差的校准数据。对温、湿、压、风等要素的自动测量系统(传感器和采集器)误差分析结果表明,自动站误差等于传感器误差与采集器通道误差之和。此外,采集器各主要通道的误差存在一定的分布规律:有10台采集器气温通道误差≤0.1℃,主要分布在-0.1~0.1℃,所占比例为77%;有3台采集器通道误差>0.15℃而≤0.20℃,所占比例为23%。在600-1090 h Pa量程内,气压通道误差主要分布在-0.10~0.10 h Pa;风向、湿度通道误差较小,误差值相近,方向较一致,风向通道误差≤1°,湿度通道误差≤1%。

关键词：自动气象站数据采集器通道误差合成误差数据分析

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阵列雷达近场方向图误差特性分析

现代雷达 2022年第11期44卷 61-66页

作者：何勤程子扬王志航何子述电子科技大学信息与通信工程学院月成都611731

文中基于近场阵列理论模型,研究通道误差和阵元位置误差对信号空域滤波性能造成的影响。首先,基于近场天线阵列信号模型对两种误差进行建模,从统计学角度推导出了输出波束差的一阶和二阶统计量的理论上限;然后,给出蒙特卡洛实验曲线和... 详细信息

文中基于近场阵列理论模型,研究通道误差和阵元位置误差对信号空域滤波性能造成的影响。首先,基于近场天线阵列信号模型对两种误差进行建模,从统计学角度推导出了输出波束差的一阶和二阶统计量的理论上限;然后,给出蒙特卡洛实验曲线和理论上限曲线,并作对比。误差波束仿真实例验证了给出的理论上限的可行性,对工程应用有一定的指导意义。

关键词：通道误差阵元位置误差统计特性近场波束形成

基于SystemVue的相控阵通信系统性能分析及仿真平台设计

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基于SystemVue的相控阵通信系统性能分析及仿真平台设计

作者：王帅康西安电子科技大学

学位级别：硕士

由于相控阵天线具有扫描速度快、易共形等优点,被广泛应用于军用雷达、国防通讯、无人机等军事领域和移动通信、超声探测等商用领域。相比无源相控阵,有源相控阵是指在每一个天线收发通道中都包含独立的接收/发射组件,即与天线单元相连... 详细信息

由于相控阵天线具有扫描速度快、易共形等优点,被广泛应用于军用雷达、国防通讯、无人机等军事领域和移动通信、超声探测等商用领域。相比无源相控阵,有源相控阵是指在每一个天线收发通道中都包含独立的接收/发射组件,即与天线单元相连的收发链路中包括低噪声放大器、功率放大器等有源器件,这些器件的性能参数将直接影响相控阵通信系统的信号质量,因此针对相控阵通信系统进行性能分析具有重要的实际意义。本文首先实现了相控阵通信系统仿真平台设计,然后重点研究了发射机中可能存在的通道误差和功率放大器非线性特性对系统性能的影响,最后对功率放大器的非线性失真补偿技术展开了深入研究。主要内容概括如下:1.设计了相控阵通信系统仿真平台。首先利用System Vue搭建了相控阵收发链路,重点研究了相控阵发射链路中各模型设计,主要包括天线单元、衰减器、功率放大器、移相器、功率分配网络和源端口等。从方向性系数等角度通过理论计算与试验仿真进行对比验证了设计的可行性。在此基础上,搭建了相控阵通信系统仿真平台,从系统误比特率角度通过理论计算与试验仿真进行对比验证了设计的正确性。2.完成了相控阵通信系统性能分析。首先针对相控阵链路中可能存在的通道误差,如幅度误差、相位误差和阵元失效等建立了数学模型,理论推导了误差模型的统计特性,利用蒙特卡洛方法分析通道误差对系统性能的作用机制,仿真结果验证了理论推导的正确性。其次,深入研究了射频功率放大器非线性特性,包括谐波失真、交调失真、AM/AM失真、AM/PM失真等对通信系统传输信号和系统性能的影响机制。仿真结果表明,功放的非线性失真将导致带内信号失真和带外频谱扩展。3.研究了数字预失真技术及其仿真实现。为补偿功率放大器非线性特性,本文采用记忆多项式的数字预失真技术进行线性补偿,提出了一种结构简单的数字预失真实现方案,通过基于QR分解的最小二乘算法训练得到数字预失真参数,最终设计出基于相控阵的数字预失真系统。仿真结果表明,相比无预失真时,记忆多项式预失真处理后的相邻信道功率比下降了22d B左右,在高信噪比时,记忆多项式预失真处理后的系统误比特率改善了两个数量级,功率放大器线性度得到了明显改善。

关键词：相控阵通信系统通道误差功放非线性数字预失真

机载距离多通道TOPS SAR成像方法及干涉研究

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机载距离多通道TOPS SAR成像方法及干涉研究

作者：张乐茹西安电子科技大学

学位级别：硕士

循序扫描地形观测模式(Terrain Observation by Progressive Scans,TOPS)合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)作为SAR的一种发展模式,是一种典型的可以实现宽幅成像的雷达。在载机飞行过程中,雷达通过控制波束指向实现宽测绘带... 详细信息

循序扫描地形观测模式(Terrain Observation by Progressive Scans,TOPS)合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)作为SAR的一种发展模式,是一种典型的可以实现宽幅成像的雷达。在载机飞行过程中,雷达通过控制波束指向实现宽测绘带成像。机载多通道合成孔径雷达(Multi-Channel Synthetic Aperture Radar,MC-SAR)系统凭借其独特优势,已经成为高分宽幅(High-Resolution and Wide-Swath,HRWS)成像领域的研究热点。多通道TOPS SAR模式天线波束扫描时,同一距离单元内,位于波束中心的点目标可以获得高增益,而位于波束边缘的点目标获得增益较小或处于零陷区,致使信号带宽降低,继而影响成像结果的信噪比,数字波束形成(Digital Beam Forming,DBF)技术可以有效地解决这个问题。此外,将DBF应用于多通道系统进行数据融合可以大幅提高输出信号的信噪比。多通道系统中通道间特性是否一致对DBF性能的影响不容忽视,因此对通道间误差进行分析和补偿是实现高信噪比成像的关键步骤。本文以实现高信噪比的机载多通道TOPS SAR成像为目的,在传统机载单通道TOPS SAR基础上,重点研究了距离多通道DBF-TOPS SAR的信号模型和成像方法;同时对非理想状态下系统中存在的运动误差和通道误差进行分析、估计与补偿;最后深入研究了干涉合成孔径雷达(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)中的关键技术,对比分析了误差补偿前后生成的数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)精度,验证了进行误差校正的必要性。本文所做工作和创新点如下:1.机载距离多通道DBF-TOPS SAR成像算法研究针对传统DBF性能受脉冲宽度影响的问题,本文提出了一种基于距离脉压的多通道DBF数据融合方法。该方法通过距离脉冲压缩使信号时宽减小,进而再通过DBF进行数字加权,补偿电磁波传播过程中引起的相位差实现高增益接收,减少了脉冲宽度对DBF成像性能的影响。仿真实验和实测数据成像均验证了该方法的有效性。2.机载距离多通道TOPS SAR系统误差估计与补偿针对载机飞行过程中存在运动误差的问题,本文结合TOPS扫描特性研究了一种沿视线方向投影的运动误差补偿方法;进一步重点分析了多通道系统中通道误差的来源以及它对DBF性能和聚焦成像效果的影响,为消除该影响,本文提出了一种改进的基于距离相关的通道误差估计方法。该方法首先对多通道数据进行幅度校正,然后利用其相关性估计出通道间相位误差并进行相位校正。仿真和实测数据的评估结果验证了该方法的可行性。3.距离多通道系统InSAR处理技术首先建立了InSAR系统的几何模型,然后详细研究了InSAR实测数据处理的主要操作步骤:图像配准、平地相位去除及滤波、相位解缠绕和数字高程模型的生成,最后利用外部参考DEM对比分析了通道误差补偿前后生成DEM的精度,进一步验证了多通道TOPS SAR系统进行通道误差校正的必要性。

关键词：机载TOPS SAR 距离多通道数字波束形成通道误差干涉合成孔径雷达

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单脉冲雷达系统通道一致性校正方法研究

电子科技大学学报 2003年第1期32卷 5-9页

作者：王玥吕明电子科技大学电子工程学院成都610054

在振幅和差单脉冲体制对目标进行角度测量的条件下,讨论了采用宽带信号的和差波束接收通道的幅相特性不一致。当幅度误差<14 dB、相位误差<0.27 rad的通道误差模型时,针对宽带信号提出了一种对和差通道幅相进行校正的算法。通过计算机... 详细信息

在振幅和差单脉冲体制对目标进行角度测量的条件下,讨论了采用宽带信号的和差波束接收通道的幅相特性不一致。当幅度误差误差通道误差模型时,针对宽带信号提出了一种对和差通道幅相进行校正的算法。通过计算机仿真表明,校正后的测角精度有明显提高,满足了系统设计的要求。

关键词：单脉冲一致性校正和差波束角度测量毫米波相控阵雷达通道误差

频带合成超高分辨率机载SAR系统的相位误差校正

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电子与信息学报 2011年第12期33卷 2813-2818页

作者：张梅刘畅王岩飞中国科学院电子学研究所北京100190 中国科学院研究生院北京100039

频带合成技术是实现机载合成孔径雷达距离向超高分辨率的有效途径,然而在实际频带合成系统中,相位误差破坏了信号间的相干性,导致直接合成的结果严重恶化。该文在详细研究相位误差对频带合成影响的基础上,提出一种直接从回波中提取相位... 详细信息

频带合成技术是实现机载合成孔径雷达距离向超高分辨率的有效途径,然而在实际频带合成系统中,相位误差破坏了信号间的相干性,导致直接合成的结果严重恶化。该文在详细研究相位误差对频带合成影响的基础上,提出一种直接从回波中提取相位误差的方法改进的多项式相位变换方法(PPT),其用分数阶傅里叶变换(FRFT)取代傅里叶变换(FT)作为PPT的变换核,降低了差分变换的阶数,减少了信噪比的损失,同时循环次数得以减半。理论推导和实际数据验证了该方法的有效性,最终实现了优于0.05 m的距离向分辨率。

关键词：合成孔径雷达距离向高分辨率频带合成通道误差分数阶傅里叶变换-多项式相位变换(FRFT-PPT) 方法