本发明提供了一种通道校准方法、装置及存储介质，旨在利用运动目标的回波信号进行通道延时相位的校准，以解决现有技术中的通道校准的数据容易被其他静止目标污染的问题；而且采用本发明实施例提供的技术方案，在高速场景下，运动目标很容易满足远场条件，另外，也不需要置备合作目标即可实现自动校准。不仅降低了通道校准的复杂度，同时还提高了通道校准的准确性。
通道校准方法、装置及存储介质
技术领域
[0001] 本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种通道校准方法、装置及存储介质。
背景技术
[0002] MIMO（Multiple‑Input Multiple‑Output，多输入多输出）雷达具有多个发射和多个接收天线。在设计MIMO雷达天线阵列时，天线馈线的长度很难做到严格的等长，导致各通道之间的回波信号存在延时相位，而这个延时相位会对降低雷达的测角精度，因此，需要对各通道之间的相位差进行校准。
[0003] 一般的通道校准方法，即在远场条件下，在雷达0°度方向上放置强反射体，如角反，测得各通道的相位后再进行逐一进行校准。
[0004] 应用于高速场景的MIMO雷达必须满足远距离、高分辨探测需求。因此，一般情况下，雷达天线阵列尺寸设计得比较大。根据雷达探测的远场条件，雷达与目标之间的距离需满足如下条件： 。其中， 为雷达的天线阵列尺寸， 为发射波的波长。假设 ，，则可计算得到 。考虑实际应用情况，首先，很难置备满足远场条件的开阔场地或者暗室；其次，静止的角反目标的回波信号的相位可能被其他同距离的静止目标的相位“污染”，导致对通道校准误差大。
发明内容
[0005] 本发明提供一种通道校准方法、装置及存储介质，旨在有效解决现有技术中雷达通道校准难度大，并且校准误差较大的技术问题。
[0006] 根据本发明的一方面，本发明提供了一种通道校准方法，所述方法包括：
[0007] 驱使所述雷达向多个运动目标连续发射多帧探测信号，并接收所述多个运动目标反馈的回波信号；
[0008] 根据所述回波信号获取所述多个运动目标对应所述多帧探测信号的径向距离数据、径向速度数据以及信噪比数据，随之按照预设的关联条件依次对所述径向距离数据及所述径向速度数据进行关联；
[0009] 提取满足所述预设关联条件且信噪比最强的一个运动目标对应的多帧多通道数据，以形成目标通道数据矩阵；
[0010] 对所述目标通道数据矩阵进行徙动偏角补偿处理，并对徙动偏角补偿处理后的所述多帧多通道数据进行帧间累加，以得到徙动偏角补偿后的累积通道数据；
[0011] 对所述徙动偏角补偿后的累积通道数据进行方位偏角最小二乘估计，以得到方位偏角估计值；以及基于所述方位偏角估计值对所述累加后的通道数据进行方位偏角相位补偿，以得到通道延时相位的校准系数。
[0012] 进一步地，所述预设关联条件由下式表示：
[0013] ；
[0014] 其中， 为预设的远场距离门限， 为预设的距离关联门限， 为预设的速度关联门限， 表示运动目标的第n帧的径向距离， 表示运动目标的第n+1帧的径向距离， 表示运动目标的第n帧的径向速度， 表示运动目标的第n+1帧的径向速度，T表示雷达的帧周期。
[0015] 进一步地，所述对所述目标通道数据矩阵进行徙动偏角补偿处理，并对徙动偏角补偿处理后的所述多帧多通道数据进行帧间累加，以得到徙动偏角补偿后的累积通道数据包括：
[0016] 将所述目标通道数据矩阵内的各帧的通道数据分别与对应该运动目标的第一帧的通道数据进行共轭相乘，以得到对应各帧的通道相差数据；
[0017] 对所述各帧的通道相差数据分别与其第一个通道相差数据的进行相位对齐处理，以得到对应各帧的通道相位对齐数据；
[0018] 对所述各帧的通道相位对齐数据进行快速傅里叶变换处理，以得到对应各帧的相位对齐通道数据的空间谱，随后基于所述各帧的相位对齐通道数据的空间谱测得该运动目标对应各帧的徙动偏角，以生成徙动偏角矩阵；
[0019] 基于所述徙动偏角矩阵对所述目标通道数据矩阵进行徙动偏角补偿，以得到徙动偏角补偿后的目标通道数据矩阵；
[0020] 对所述徙动偏角补偿后的目标通道数据矩阵的每一列数据进行多帧累加，以得到所述徙动偏角补偿后的累积通道数据。
[0021] 进一步地，所述对所述徙动偏角补偿后的累积通道数据进行方位偏角最小二乘估计，以得到方位偏角估计值，以及基于所述方位偏角估计值对所述累加后的通道数据进行方位偏角相位补偿，以得到通道延时相位的校准系数包括：
[0022] （1）令 ，其中， 表示该运动目标对应第一帧的方位角，对所述徙动偏角补偿后的累积通道数据进行幅度归一化，得到幅度归一化后的通道累积数据，所述幅度归一化后的通道累积数据由下式表示：
[0023] ；
[0024] 其中， 表示幅度归一化后的通道累积数据， 是所述雷达的天线阵列位置的排布基量，表示通道延时相位， 表示所述徙动偏角补偿后的累积通道数据，表示所述徙动偏角补偿后的累积通道数据的初相；
[0025] （2）令 ，方位角 ，方位角误差 ，其中，为迭代计数；
[0026] （3）令 ，并以 对所述幅度归一化后的通道累积数据进行补偿，以根据下式计算所述迭代计数所指示的当前迭代所对应的相位校准系数：
[0027] ；
[0028] 其中，表示所述相位校准系数， 表示所述幅度归一化后的通道累积数据， 是所述雷达的天线阵列位置的排布基量， 表示所述迭代计数所指示的当前迭代中估计的方位偏角；
[0029] （4）求所述相位校准系数各元素的相位值，并以所述相位校准系数的第一个元素相位为参考解相位缠绕，以根据下式计算方位角补偿后的通道数据相位：
[0030] ；
[0031] 其中， 表示所述方位角补偿后的通道数据相位， 表示求相位，表示解相位缠绕；
[0032] （5）根据下式计算单向波程差： ；其中， 表示所述单向波程差，表示所述方位角补偿后的通道数据相位， 表示发射波的波长；
[0033] （6）构造矩阵系数矩阵 ，以及解向量 并按照下式根据矩阵A和矩阵A的转置矩阵求偏角正弦的最小二乘估计，再根据所述偏角正弦的最小二乘估计求得目标方位角误差的最小二乘估计：
[0034] ；
[0035] ；
[0036] 其中， 表示所述偏角正弦的最小二乘估计， 表示所述迭代计数所指示的当前迭代中的目标方位角误差的最小二乘估计；
[0037] （7）令 ，并且若 ，则停止迭代并输出所述相位校准系数 ，否则，重复步骤（3）至步骤（7），其中，表示预设的目标方位角误差门限。
[0038] 根据本发明的另一方面，提供了一种通道校准装置，用于MIMO雷达，所述装置包括：
[0039] 发射及接收模块，用于驱使所述雷达向多个运动目标连续发射多帧探测信号，并接收所述多个运动目标反馈的回波信号；
[0040] 获取及关联模块，用于根据所述回波信号获取所述多个运动目标对应所述多帧探测信号的径向距离数据、径向速度数据以及信噪比数据，随之按照预设的关联条件依次对所述径向距离数据及所述径向速度数据进行关联；
[0041] 提取模块，用于提取满足所述预设关联条件且信噪比最强的一个运动目标对应的多帧多通道数据，以形成的目标通道数据矩阵；
[0042] 处理模块，用于对所述目标通道数据矩阵进行徙动偏角补偿处理，并对徙动偏角补偿处理后的所述多帧多通道数据进行帧间累加，以得到徙动偏角补偿后的累积通道数据；
[0043] 估计及补偿模块，用于对所述徙动偏角补偿后的累积通道数据进行方位偏角最小二乘估计，以得到方位偏角估计值；以及基于所述方位偏角估计值对所述累加后的通道数据进行方位偏角相位补偿，以得到通道延时相位的校准系数。
[0044] 根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述的通道校准方法。
[0045] 通过本发明中的上述实施例中的一个实施例或多个实施例，至少可以实现如下技术效果：
[0046] 在本发明所公开的技术方案中旨在利用运动目标的回波信号进行通道延时相位的校准，以解决现有技术中的通道校准的数据容易被其他静止目标污染的问题；而且采用本发明实施例提供的技术方案，在高速场景下，运动目标很容易满足远场条件，另外，也不需要置备合作目标即可实现自动校准。不仅降低了通道校准的复杂度，同时还提高了通道校准的准确性。
附图说明
[0047] 下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
[0048] 图1为雷达阵列天线回波信号接收示意图。
[0049] 图2为本发明实施例提供的一种通道校准方法的步骤流程图。
[0050] 图3为本发明实施例提供的运动目标连续测量的方位角变化的示意图。
[0051] 图4为本发明实施例提供的通道相位仿真示意图。
[0052] 图5为图4实施例提供的未校准5°方位角的数据的空间谱。
[0053] 图6为图4实施例提供的校准5°方位角后的数据的空间谱。
[0054] 图7为本发明实施例提供的一种通道校准装置的结构示意图。
具体实施方式
[0055] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0056] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，在不做特别说明的情况下，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0057] 以下对本发明涉及的技术术语进行描述：
[0058] MIMO（Multiple‑Input Multiple‑Output，多输入多输出）技术是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号在多个通道上进行传输，从而改善通信质量。它能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高系统信道容量。
[0059] 图1为雷达阵列天线回波信号接收示意图。
[0060] 如图1所示，在远场条件下，雷达阵列天线之间的相位差由目标回波信号到达各阵列天线的波程差引起。这个相位差，记为 ，通常和阵列间距以及目标波达方向（Direction Of Arrival，DOA）相关。而对于雷达接收机采集的各天线通道的数据的相位差，不仅由波长差引起，还与各通道的馈线长度有关系。而由于各通道的馈线不等长引起的通道延时相位差异，记为 ，与目标波达方向不相关。因此，当 叠加到 上时，将影响雷达对目标的DOA估计。
[0061] 通道校准的目的即消除相位 对雷达目标DOA估计的影响，即需对 进行估计。当存在某合作目标时，目标的DOA是已知的，则 已知，此时，可以直接通过通道数据估计出 。当不存在合作目标时，目标的DOA是未知的，则需先估计出 ，再估计 。
[0062] 图2为本发明实施例提供的一种通道校准方法的步骤流程图。
[0063] 如图2所示，本发明实施例提供的通道校准方法包括：
[0064] S10，驱使所述雷达向多个运动目标连续发射多帧探测信号，并接收所述多个运动目标反馈的回波信号；
[0065] S20，根据所述回波信号获取所述多个运动目标对应所述多帧探测信号的径向距离数据、径向速度数据以及信噪比数据，随之按照预设的关联条件依次对所述径向距离数据及所述径向速度数据进行关联；
[0066] S30，提取满足所述预设关联条件且信噪比最强的一个运动目标对应的多帧多通道数据，以形成目标通道数据矩阵；
[0067] S40，对所述目标通道数据矩阵进行徙动偏角补偿处理，并对徙动偏角补偿处理后的所述多帧多通道数据进行帧间累加，以得到徙动偏角补偿后的累积通道数据；
[0068] S50，对所述徙动偏角补偿后的累积通道数据进行方位偏角最小二乘估计，以得到方位偏角估计值；以及基于所述方位偏角估计值对所述累加后的通道数据进行方位偏角相位补偿，以得到通道延时相位的校准系数。
[0069] 以下对上述步骤S10 S50进行具体描述。~
[0070] 在步骤S10中，驱使所述雷达向多个运动目标连续发射多帧探测信号，并接收所述多个运动目标反馈的回波信号。
[0071] 示例性地，在MIMO雷达系统中，采用时分发射模式发射脉冲序列，所有阵列天线轮流发射一次脉冲信号所需要的时间为一个Burst周期（即一个脉冲序列周期），一个Burst周期的时间又被分成多个Chirp信号周期，其中，一个Burst周期内的多个Chirp信号周期可以相同，也可以不同，在每一个Chirp信号周期内只有一个天线发射脉冲信号。
[0072] 考虑当MIMO雷达处于多个运动目标的环境下，驱使所述雷达向多个运动目标连续发射多帧探测信号，以实现对多个运动目标进行连续多帧测量，并采集保存对应多个运动目标的实测的多帧多通道数据。
[0073] 在步骤S20中，为了分离各个运动目标所对应的多帧多通道数据，故需在未进行通道校准之前，根据所述回波信号获取所述多个运动目标对应所述多帧探测信号的径向距离数据、径向速度数据以及信噪比数据，随之按照预设的关联条件依次对所述径向距离数据及所述径向速度数据进行关联。示例性地，按照前后两帧的径向距离及径向速度的关联性，依次将多帧多通道数据与所述多个运动目标一一对应，以成功分离各个运动目标所对应的多帧多通道数据。
[0074] 在步骤S30中，提取满足所述预设关联条件且信噪比最强的一个运动目标对应的多帧多通道数据，以形成目标通道数据矩阵。
[0075] 示例性地，假设雷达对一运动目标连续采集 次得到其对应的通道数据，其中， ， 为第 帧的第 个通道数据，， 为通道数。且该运动目标对应的方位角为 。
[0076] 假设雷达的天线阵列位置的排布基量为 ，其中， 为通道数。不考虑幅度，在远场条件下，第 帧通道数据及其相位可表示为：
[0077] ；
[0078] 其中， 为发射波的波长， 为第n帧通道数据对应的初相， 为通道延时相位。
[0079] 因此，理想的通道补偿系数可以表示为：
[0080] ；
[0081] 其中，表示理想的通道补偿系数，为虚数，为通道延时相位。
[0082] 由于该运动目标对应每一帧的方位角 不一定为0，若直接利用该运动目标的通道数据进行通道校准，则会产生偏角误差。因此，本发明实施例提出的通道校准方法对 进行了估计，根据偏角估计值对原始通道数据进行偏角相位补偿，最终得到通道延时相差补偿因子。
[0083] 示例性地，根据雷达接收到的所述回波信号获取所述多个运动目标对应所述多帧探测信号的径向距离数据 、径向速度数据以及信噪比数据，其中， 表示雷达探测次数，例如每一帧探测一次，随之按照预设的关联条件依次对所述径向距离数据及所述径向速度数据进行关联。具体地，所述预设关联条件由下式表示：
[0084] ；
[0085] 其中， 为预设的远场距离门限， 为预设的距离关联门限， 为预设的速度关联门限， 表示运动目标的第n帧的径向距离， 表示运动目标的第n+1帧的径向距离， 表示运动目标的第n帧的径向速度， 表示运动目标的第n+1帧的径向速度，T表示雷达的帧周期。
[0086] 提取并保存满足所述预设关联条件且平均信噪比最强的一个运动目标对应的多帧多通道数据，以形成目标通道数据矩阵；并对该目标的通道数据矩阵进行幅度归一化处理，以得到 ；其中， ， ， 为第 帧的第个通道数据， ， 为通道数。
[0087] 其中， 可以表示为：
[0088] ；
[0089] ；
[0090] 其中， 表示第n帧通道数据， 表示该运动目标在第n帧的方位角， 是所述雷达的天线阵列位置的排布基量， 为发射波的波长，为通道延时相位， 为第n帧通道数据对应的初相。
[0091] 在步骤S40中，由于多帧多通道数据的方位角及初相不同，为了能够进行数据积累，需将多帧多通道数据的相位分别与起始帧数据先进行对齐。
[0092] 为了得到各帧数据与起始帧数据的相位差，将各帧数据与起始帧数据共轭相乘得到通道相差数据，该通道相差数据可表示为：
[0093] ；
[0094] 其中， 表示第n帧通道数据， 表示第一帧通道数据， 表示第n帧通道相差数据，表示共轭运算， 是所述雷达的天线阵列位置的排布基量， 为发射波的波长， 表示该运动目标对应第n帧的方位角， 表示该运动目标对应第一帧的方位角，为虚数， 表示第n帧通道数据对应的初相， 表示第一帧通道数据对应的初相；
[0095] 相位差 ，该相位差 可通过下式进行计算：
[0096] ；
[0097] 易得：
[0098] ；
[0099] 且有，第n帧通道相差数据向量 的第一个数据可以表示为 ，利用进行帧间初相对齐，
[0100] ；
[0101] 令
[0102] ；
[0103] 示例性地，当距离足够远时，例如，某一运动目标距离雷达的径向距离为150m，一般高速车道宽3.75m，按4个车道计算，则横向最大距离为15m，计算得到该运动目标的最大角度约为5.74°。假设，该运动目标运动速度为33m/s，雷达探测的帧周期为100ms，且该运动目标在4帧时间内做匀速直线运动，则该运动目标的运动距离为33*0.4=13.2m。令 ，易知，当该运动目标的运动方向与雷达法线方向垂直时， 最大，此时， 。可计算得到， ，因此，在此场景下， 较小且 较小，则上式可近似为
[0104] ；
[0105] 由于 中已不存在通道延时相位 ，则可以直接通过空间谱测角方法求得对应各帧的徙动偏角 ，进而求得 。
[0106] 根据 对 进行徙动偏角补偿，以得到徙动偏角补偿后的目标通道数据。
[0107] 按照下式得到徙动偏角补偿后的目标通道数据：
[0108] ；
[0109] 其中， 表示徙动偏角补偿后的第n帧通道数据， 表示第n帧通道数据， 是所述雷达的天线阵列位置的排布基量， 为发射波的波长， 为对应第n帧通道数据的徙动偏角，表示通道延时相位，为虚数， 表示第n帧对应的初相。
[0110] 为了提高估计方法的准确性，将对应各帧的通道数据进行徙动偏角补偿后再进行累加，此外，由于运动目标距离雷达的距离不停的发生变化，导致其回波的波程也发生变化，故对应该运动目标的通道数据的初相也是变化的，也即，获得的N帧通道数据的相位是不同的，造成相位差异的原因有两点：第一点是初相不同，第二点是偏角不一样，因此，还需要对各帧的通道数据进行帧间对齐处理。例如，将第2帧 第n帧通道数据分别和第一帧通道~数据进行帧间对齐，以获得帧间对齐后的各帧的通道数据，随后，基于帧间对齐后的各帧的通道数据得到对应各帧通道数据的徙动偏角。
[0111] 具体地，对所述目标通道数据矩阵进行徙动偏角补偿处理，并对徙动偏角补偿处理后的所述多帧多通道数据进行帧间累加，以得到徙动偏角补偿后的累积通道数据包括：
[0112] 将所述目标通道数据矩阵内的各帧的通道数据分别与对应该运动目标的第一帧的通道数据进行共轭相乘，以得到对应各帧的通道相差数据；
[0113] 对所述各帧的通道相差数据分别与其第一个通道相差数据的进行相位对齐处理，以得到对应各帧的通道相位对齐数据；
[0114] 对所述各帧的通道相位对齐数据进行快速傅里叶变换处理，以得到对应各帧的相位对齐通道数据的空间谱，随后基于所述各帧的相位对齐通道数据的空间谱测得该运动目标对应各帧的徙动偏角，以生成徙动偏角矩阵；
[0115] 基于所述徙动偏角矩阵对所述目标通道数据矩阵进行徙动偏角补偿，以得到徙动偏角补偿后的目标通道数据矩阵；
[0116] 对所述徙动偏角补偿后的目标通道数据矩阵的每一列数据进行多帧累加，以得到所述徙动偏角补偿后的累积通道数据。
[0117] 示例性地，S41、将第n帧通道数据 与第一帧通道数据 进行共轭相乘得到第n帧通道相差数据 ，其中，n为帧数，M为通道数，第n帧通道相差数据由下式表示：
[0118] ；
[0119] 其中， 表示第n帧通道相差数据，表示共轭运算， 是所述雷达的天线阵列位置的排布基量， 为发射波的波长， 表示该运动目标对应第n帧的方位角， 表示该运动目标对应第一帧的方位角，为虚数， 表示第n帧通道数据对应的初相， 表示第一帧通道数据对应的初相。
[0120] S42、对通道相差数据 与其第一个通道数据 进行相位对齐，以得到对应第n帧的通道相位对齐数据，其中，第n帧的通道相位对齐数据由下式表示：
[0121] ；
[0122] 其中， 表示第n帧的通道相位对齐数据， 是所述雷达的天线阵列位置的排布基量， 为发射波的波长， 表示该运动目标对应第n帧的方位角， 表示该运动目标对应第一帧的方位角，为虚数；
[0123] S43、对 进行FFT（快速傅里叶变换）处理，得到相位对齐通道数据的空间谱，进而测得第n帧通道数据 相对于第一帧通道数据 的对应第n帧通道数据的徙动偏角；
[0124] S44、基于徙动偏角 对第n帧通道数据 进行徙动偏角相位补偿得到徙动偏角补偿后的第n帧通道数据，其中，徙动偏角补偿后的第n帧通道数据由下式表示：
[0125] ；
[0126] 其中， 表示徙动偏角补偿后的第n帧通道数据， 是所述雷达的天线阵列位置的排布基量， 为发射波的波长， 为对应第n帧通道数据的徙动偏角；
[0127] S45、依次对N帧通道数据分别按照上述步骤1）步骤5）处理后，以得到徙动偏角补~偿后的目标通道数据矩阵 ；
[0128] S46、对所述徙动偏角补偿后的目标通道数据矩阵的每一列数据进行多帧累加，以得到所述徙动偏角补偿后的累积通道数据，其中，所述徙动偏角补偿后的累积通道数据由下式表示：
[0129] ；
[0130] 其中， 表示所述徙动偏角补偿后的累积通道数据， 是所述雷达的天线阵列位置的排布基量， 为发射波的波长，为通道延时相位， 表示该运动目标对应第一帧的方位角， 为虚数， 表示第n帧通道数据对应的初相， 表示所述徙动偏角补偿后的累积通道数据的初相；
[0131] 在步骤S50中，对所述徙动偏角补偿后的累积通道数据进行方位偏角最小二乘估计，以得到方位偏角估计值；以及基于所述方位偏角估计值对所述累加后的通道数据进行方位偏角相位补偿，以得到通道延时相位的校准系数。
[0132] 具体地，所述对所述徙动偏角补偿后的累积通道数据进行方位偏角最小二乘估计，以得到方位偏角估计值，以及基于所述方位偏角估计值对所述累加后的通道数据进行方位偏角相位补偿，以得到通道延时相位的校准系数包括：
[0133] （1）令 ，其中， 表示该运动目标对应第一帧的方位角，对所述徙动偏角补偿后的累积通道数据进行幅度归一化，得到幅度归一化后的通道累积数据，所述幅度归一化后的通道累积数据由下式表示：
[0134] ；
[0135] 其中， 表示幅度归一化后的通道累积数据， 是所述雷达的天线阵列位置的排布基量，表示通道延时相位， 表示所述徙动偏角补偿后的累积通道数据， 表示所述徙动偏角补偿后的累积通道数据的初相；
[0136] （2）令 ，方位角 ，方位角误差 ，其中，为迭代计数；
[0137] （3）令 ，并以 对所述幅度归一化后的通道累积数据进行补偿，以根据下式计算所述迭代计数所指示的当前迭代所对应的相位校准系数：
[0138] ；
[0139] 其中，表示所述相位校准系数，表示所述幅度归一化后的通道累积数据， 是所述雷达的天线阵列位置的排布基量， 表示所述迭代计数所指示的当前迭代中估计的方位偏角；
[0140] （4）求所述相位校准系数各元素的相位值，并以所述相位校准系数的第一个元素相位为参考解相位缠绕，以根据下式计算方位角补偿后的通道数据相位：
[0141] ；
[0142] 其中，表示所述方位角补偿后的通道数据相位， 表示求相位，表示解相位缠绕；
[0143] （5）根据下式计算单向波程差： ；其中， 表示所述单向波程差，表示所述方位角补偿后的通道数据相位， 表示发射波的波长；
[0144] （6）构造矩阵系数矩阵 ，以及解向量 并按照下式根据矩阵A和矩阵A的转置矩阵求偏角正弦的最小二乘估计，再根据所述偏角正弦的最小二乘估计求得目标方位角误差的最小二乘估计：
[0145] ；
[0146] ；
[0147] 其中， 表示所述偏角正弦的最小二乘估计， 表示所述迭代计数所指示的当前迭代中的目标方位角误差的最小二乘估计；
[0148] （7）令 ，并且若 ，则停止迭代并输出所述相位校准系数 ，否则，重复步骤（3）至步骤（7），其中，表示预设的目标方位角误差门限。
[0149] 示例性地，假设某运动目标在雷达径向距离150m处，沿雷达法线方向偏角2°，以速度30m/s做匀速直线运动。雷达以10Hz的频率连续测量5次，获取其多帧多通道数据。可知，该运动目标的方位角为 。
[0150] 图4为本发明实施例提供的通道相位仿真示意图，图5为图4实施例提供的未校准5°方位角的数据的空间谱，图6为图4实施例提供的校准5°方位角后的数据的空间谱。
[0151] 如图4所示，由雷达5次测量的所获得通道数据的相位分布比较零散，若不对通道数据进行校准的话，则假设方位角为5°，该运动目标对应各帧的通道数据的空间谱如图5所示，由于谱峰比较杂乱，故无法实现角度测量及估计。
[0152] 经校准5°方位角后，该运动目标对应各帧的通道数据的空间谱如图6所示，可以看到，相较于校准前，校准后的空间谱信噪比有明显提升，可以很容易的测得该运动目标对应各帧的徙动偏角，以生成徙动偏角矩阵。
[0153] 采用在本实施例提供的技术方案旨在利用运动目标的回波数据进行通道延时相位的校准，以解决现有技术中的通道校准的数据容易被其他静止目标污染的问题；而且，采用本发明实施例提供的技术方案在高速场景下，运动目标很容易满足远场条件；另外，也不需要置备合作目标即可实现自动校准。不仅降低了通道校准的复杂度，同时还提高了通道校准的准确性。
[0154] 基于与本发明实施例一种通道校准方法同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种通道校准装置200，用于MIMO雷达，请参考图7，所述装置200包括：
[0155] 发射及接收模块201，用于驱使所述雷达向多个运动目标连续发射多帧探测信号，并接收所述多个运动目标反馈的回波信号；
[0156] 获取及关联模块202，用于根据所述回波信号获取所述多个运动目标对应所述多帧探测信号的径向距离数据、径向速度数据以及信噪比数据，随之按照预设的关联条件依次对所述径向距离数据及所述径向速度数据进行关联；
[0157] 提取模块203，用于提取满足所述预设关联条件且信噪比最强的一个运动目标对应的多帧多通道数据，以形成的目标通道数据矩阵；
[0158] 处理模块204，用于对所述目标通道数据矩阵进行徙动偏角补偿处理，并对徙动偏角补偿处理后的所述多帧多通道数据进行帧间累加，以得到徙动偏角补偿后的累积通道数据；
[0159] 估计及补偿模块205，用于对所述徙动偏角补偿后的累积通道数据进行方位偏角最小二乘估计，以得到方位偏角估计值；以及基于所述方位偏角估计值对所述累加后的通道数据进行方位偏角相位补偿，以得到通道延时相位的校准系数。
[0160] 示例性地，所述获取及关联模块202以如下方式依次对所述径向距离数据及所述径向速度数据进行关联：
[0161] ；
[0162] 其中， 为预设的远场距离门限， 为预设的距离关联门限， 为预设的速度关联门限， 表示运动目标的第n帧的径向距离， 表示运动目标的第n+1帧的径向距离， 表示运动目标的第n帧的径向速度， 表示运动目标的第n+1帧的径向速度，T表示雷达的帧周期。
[0163] 示例性地，所述处理模块204以如下方式对所述目标通道数据矩阵进行处理：
[0164] 将所述目标通道数据矩阵内的各帧的通道数据分别与对应该运动目标的第一帧的通道数据进行共轭相乘，随后对共轭相乘后的结果矩阵进行初相补偿处理，以得到对应各帧的通道相差数据；
[0165] 对所述各帧的通道相差数据分别与其第一个通道相差数据的进行相位对齐处理，以得到对应各帧的通道相位对齐数据；
[0166] 对所述各帧的通道相位对齐数据进行快速傅里叶变换处理，以得到对应各帧的相位对齐通道数据的空间谱，随后基于所述各帧的相位对齐通道数据的空间谱测得该运动目标对应各帧的徙动偏角，以生成徙动偏角矩阵；
[0167] 基于所述徙动偏角矩阵对所述目标通道数据矩阵进行徙动偏角补偿，以得到徙动偏角补偿后的目标通道数据矩阵；
[0168] 对所述徙动偏角补偿后的目标通道数据矩阵的每一列数据进行多帧累加，以得到所述徙动偏角补偿后的累积通道数据。
[0169] 示例性地，所述估计及补偿模块205以如下方式对所述徙动偏角补偿后的累积通道数据进行方位偏角最小二乘估计，以得到方位偏角估计值；以及基于所述方位偏角估计值对所述累加后的通道数据进行方位偏角相位补偿，以得到通道延时相位的校准系数：
[0170] （1）令 ，其中， 表示该运动目标对应第一帧的方位角，对所述徙动偏角补偿后的累积通道数据进行幅度归一化，得到幅度归一化后的通道累积数据，所述幅度归一化后的通道累积数据由下式表示：
[0171] ；
[0172] 其中， 表示幅度归一化后的通道累积数据， 是所述雷达的天线阵列位置的排布基量，表示通道延时相位， 表示所述徙动偏角补偿后的累积通道数据， 表示所述徙动偏角补偿后的累积通道数据的初相；
[0173] （2）令 ，方位角 ，方位角误差 ，其中，为迭代计数；
[0174] （3）令 ，并以 对所述幅度归一化后的通道累积数据进行补偿，以根据下式计算所述迭代计数所指示的当前迭代所对应的相位校准系数：
[0175] ；
[0176] 其中，表示所述相位校准系数， 表示所述幅度归一化后的通道累积数据， 是所述雷达的天线阵列位置的排布基量， 表示所述迭代计数所指示的当前迭代中估计的方位偏角；
[0177] （4）求所述相位校准系数各元素的相位值，并以所述相位校准系数的第一个元素相位为参考解相位缠绕，以根据下式计算方位角补偿后的通道数据相位：
[0178] ；
[0179] 其中， 表示所述方位角补偿后的通道数据相位， 表示求相位， 表示解相位缠绕；
[0180] （5）根据下式计算单向波程差： ；其中， 表示所述单向波程差，表示所述方位角补偿后的通道数据相位， 表示发射波的波长；
[0181] （6）构造矩阵系数矩阵 ，以及解向量 并按照下式根据矩阵A和矩阵A的转置矩阵求偏角正弦的最小二乘估计，再根据所述偏角正弦的最小二乘估计求得目标方位角误差的最小二乘估计：
[0182] ；
[0183] ；
[0184] 其中， 表示所述偏角正弦的最小二乘估计， 表示所述迭代计数所指示的当前迭代中的目标方位角误差的最小二乘估计；
[0185] （7）令 ，并且若 ，则停止迭代并输出所述相位校准系数 ，否则，重复步骤（3）至步骤（7），其中， 表示预设的目标方位角误差门限。
[0186] 根据本发明的另一方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述任一实施例所述的通道校准方法。
[0187] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
[0188] 综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。
