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第40卷 第5期
2012年 5月
华 中 科 技 大 学 学 报 (自 然 科 学 版)
J .Huazhong Univ .of Sci .& Tech .(Natural Science Edition)
Vol .40 No .5
May 2012
收稿日期 2011‐06‐30 .
作者简介 龙 超(1984‐) ,男 ,博士研究生 ;吴雄斌(通信作者) ,教授 ,E‐mail :xbwu@ whu .edu .cn .
基金项目 国家自然科学基金资助项目(60571065) ;国家高技术研究发展计划资助项目 (2012AA091701) .
多 频 率 高 频 地 波 雷 达 的 阵 列 幅 相 校 正
龙 超
1
吴雄斌
1
柯亨玉
1
费岳军
2
(1 武汉大学电子信息学院 ,湖北 武汉 430072 ;
2 国家海洋局东海预报中心 ,上海 200081)
摘要 针对多频率高频地波雷达的工程应用 ,提出了基于自适应遗传算法的阵列无源校正方法 .该方法将阵
列幅度和相位校正问题转化为多元参数的联合估计问题 ,利用遗传算法得到了该优化问题的最优解估计 .现
场实测数据表明 :与定点浮标观测结果相比 ,校正后多频率高频地波雷达海流探测性能大幅提高 ,在频率为
14 .2 M Hz 下 ,相关系数由 0 .77 变为 0 .85 ,均方根误差由 29 .25 cm/s 降到 21 .62 cm/s ;在频率为 22 .5 M Hz
下 ,相关系数由 0 .86 变为 0 .94 ,均方根误差由 24 .59 cm/s 降到 17 .58 cm/s .
关键词 高频地波 ;雷达 ;自适应遗传算法 ;阵列 ;幅相校正 ;参数估计
中图分类号 TN911 .7 文献标志码 A 文章编号 1671‐4512(2012)05‐0097‐05
Array amplitude and phase calibration for multi‐frequency HFSWR
Lon
g
Chao
1
W u X ion
g
bin
1
K e H en
gy
u
1
Fei Y ue
j
un
2
(1 School of Electronics and Information ,Wuhan University ,Wuhan 430072 ,China ;
2 The State Oceanic Administration Prediction Center in the East China ,Shanghai 200081 ,China)
Abstract A passive array calibration method based on adaptive genetic algorithm (AGA ) was pro‐
p
osed for the engineering applications of multi‐frequency high frequency surface wave radars
(HFSWR) ,in which the array amplitude and phase errors calibrations were converted into a joint es‐
timation of multiple parameters from AGA .The optimal solution estimate of optimization problem
was obtained by genetic algorithms .An on‐site experiment was conducted to verify the efficiency of
calibration results .Comparison between buoy and radar current detection results indicate that at 14 .2
M Hz ,correlation coefficient increases from 0 .77 to 0 .85 and root mean square error decreases from
29 .25 cm/s to 21 .62 cm /s after calibration ,respectively ;and at 22 .5 M Hz ,correlation coefficient in‐
creases from 0 .86 to 0 .94 and RMS error decreases from 24 .59 cm /s to 17 .58 cm /s after calibration ,
respectively .
Key words high frequency surface wave ; radar ;adaptive genetic algorithm ;array ;amplitude and
p
hase calibration ;
p
arameter estimate
高频地波雷达利用高分辨率的 M USIC 算法
进行到达角估计
[1]
,从而实现对目标等信息的准
确定位 ,然而 M USIC 算法的性能受信道偏差和
扰动的影响极大 ,严重时还可能导致算法失效
[2]
.
为了减少和消除阵列的扰动 ,得到准确的方位信
息 ,雷达阵列必须准确校正 .从阵列分析和建模的
角度 ,阵列校正可以视作一个多元参数估计问
题
[3]
,要考虑时间变化的影响和环境的扰动 .当前
的校正方法分为有源校正和无源校正 :有源校正
是早期校正的主要方式
[4‐5]
,受环境影响大 ,不利
于长期实施和运用 ;无源校正的实质是通过建立
优化函数对信号源方位和阵列扰动参数进行联合
估计 .Friedlander 等提出基于子空间正交的自校
正算法
[6]
,Wahlberg 等提出基于近似最大后验估
计量的自校正方法
[7]
.在多基地雷达系统中 ,利用
直达波校正是一种简单实用的阵列误差校正方