[發明專利]任意陣列流形的單基地MIMO雷達波達方向估計方法

有效

• 申請號: 201310296467.0
• 申請日: 2013-07-13
• 公開（公告）號: CN103364762A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 曹運合;陳婷;姜婕;王敏;王勝華;彭志剛
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: G01S7/02
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，具體涉及單基地多輸入多輸出MIMO雷達的波達方向估計，可應用于目標定向和雷達追蹤。

背景技術

MIMO雷達可充分利用波形分集增益，增加系統的自由度，改善其空間分辨率，提高參數估計精度和增加系統最大可定位目標數量。近年來MIMO雷達發展非常迅速，其中波達方向估計DOA方法是MIMO雷達研究的重點問題。在各種陣列結構中，均勻線陣因其結構簡單、實現容易，并能采用各種快速DOA算法而成為目前MIMO雷達DOA算法研究的基礎。但一維均勻線陣只能提供180度的無模糊方位角信息，且有時特定系統的需要也使得陣列可能不是均勻線陣。對于MIMO雷達來說，發射時不形成空間波束，其陣元方向圖覆蓋整個空域，用來探測360度的整個空間信息，這時采用線性陣列在360度范圍內會出現模糊，就需要二維的陣列，因此針對任意陣列流行的波達方向估計成為亟待解決的問題。

目前，最基本的角度超分辨估計方法是采用多信號分類MUSIC方法，這種方法雖然可在任意陣列流形下工作，但卻需要對角度進行全空域搜索，運算量非常大。

為了降低運算量，可采用Richard?H.Roy和Kailath等人于1986年提出的旋轉不變技術估計信號參數ESPRIT方法和對MUSIC方法改進后的多項式求根多信號分類root-MUSIC方法，這些方法雖避免了角度譜峰搜索，降低了DOA的運算量，但這兩種方法只能用于均勻線性陣列，對于任意陣列卻無能為力。

發明內容

本發明的目的在于針對上述已有技術的不足，提出一種基于任意陣列流形的單基地MIMO雷達波達方向估計方法，以在減小運算量的同時，實現對任意陣列MIMO雷達的波達方向快速估計。

實現本發明目的的技術思路是：利用流形展開技術把MIMO雷達導向矢量展開并按一定的準則截斷誤差項，把導向矢量分解為矩陣與范得蒙形式的導向矢量相乘的形式，并借鑒空間平滑的思想，使得角度估計算法更加穩健；采用多項式求根方法獲得目標角度信息，取代傳統方法中采用譜峰搜索的方式，實現波達方向快速估計。其技術步驟包括如下：

1）根據陣列流形寫出單基地MIMO雷達的導向矢量A(θ)，其中θ為方位角；

2）對MIMO雷達的導向矢量A(θ)流形展開，獲得范得蒙導向矢量D(θ)，對D(θ)進行空間平滑處理，處理后的導向矢量記為D_S(θ)，利用最小二乘法得出從MIMO雷達導向矢量A(θ)到平滑處理后的導向矢量D_S(θ)的轉換矩陣G；

3）對雷達的接收數據與發射波形進行匹配濾波，將匹配濾波結果記為X(t)，再利用濾波結果X(t)形成自相關矩陣R_x；

4）對自相關矩陣R_x進行特征分解，得到一系列特征值λ_m及其對應的特征向量e_m，m=1,2,…,N²,其中N為陣元數；將特征值λ_m進行從小到大排序，依次選取N²-P個小特征值，P為同一距離門內的目標個數，取這些特征值對應的特征向量形成噪聲子空間E^n=[eP+1,···em···,eN2];]]>