[發(fā)明專利]提高電離層雙高斯模型中MIMO-OTH雷達檢測性能的天線布置方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310727940.6
• 申請日: 2013-12-26
• 公開（公告）號: CN103728608A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何茜;丁琦;何子述
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01S7/42
• 分類號: G01S7/42
• 代理公司: 四川君士達律師事務(wù)所 51216
• 代理人: 芶忠義

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提高電離層雙高斯模型中MIMO-OTH雷達檢測性能的天線布置方法。

背景技術(shù)

天波超視距（OTH）雷達是一種有效且相對低成本的廣域監(jiān)測雷達，OTH雷達通過電磁波在電離層與地面之間的折射作用或電磁波沿地球表面的繞射作用傳輸高頻能量，從而探測常規(guī)視距雷達無法探測到的地平線以下超遠距離的空中和海域上的目標，其目標探測距離最高可達到3000km，OTH雷達發(fā)射不同俯仰角的信號在復(fù)雜電離層中有不同的傳播路徑。

由于電離層的復(fù)雜的分層結(jié)構(gòu)，可能導(dǎo)致不同俯仰角發(fā)射的信號經(jīng)過電離層反射后照射到同一區(qū)域上，從而產(chǎn)生不同的回波信號，這種多徑傳播可能導(dǎo)致雷達對目標個數(shù)的錯誤判斷，使得目標檢測誤差增大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例的目的在于提供一種提高電離層雙高斯模型中MIMO-OTH雷達檢測性能的天線布置方法，旨在解決由于電離層的復(fù)雜的分層結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致不同俯仰角發(fā)射的信號經(jīng)過電離層反射后照射到同一區(qū)域上，從產(chǎn)生不同的回波信號，多徑傳播可能導(dǎo)致雷達對目標個數(shù)的錯誤判斷，使得目標檢測誤差增大的問題。

本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種提高電離層雙高斯模型中MIMO-OTH雷達檢測性能的天線布置方法，該提高電離層雙高斯模型中MIMO-OTH雷達檢測性能的天線布置方法包括以下步驟：

步驟一，利用探測信號在到達接收端前經(jīng)過兩次電離層反射，每次的反射系數(shù)均服從復(fù)高斯隨機分布，建立電離層雙高斯反射模型；

步驟二，通過對MIMO-OTH雷達的回波信號進行分析，構(gòu)建電離層雙高斯反射模型下的MIMO-OTH雷達信號模型；

步驟三，根據(jù)利用尼曼-皮爾遜準則和高斯最優(yōu)檢測器建立假設(shè)檢驗問題，通過計算統(tǒng)計量的累積分布函數(shù)，得到MIMO-OTH雷達目標檢測的分集增益表達式；

步驟四，根據(jù)實際應(yīng)用環(huán)境和條件，確定所有可行的MIMO-OTH雷達天線布置方案；

步驟五，對每一可行的MIMO-OTH雷達天線布置方案，首先根據(jù)MQP模型由天線與目標之間的距離計算得到多徑條數(shù)，然后根據(jù)步驟三得到的分集增益表達式，計算電離層雙高斯模型下的MIMO-OTH雷達的分集增益；

步驟六，比較所有可行方案的分集增益的大小，選取分集增益最大的方案來對MIMO-OTH雷達進行天線布置。

進一步，在步驟一中，建立電離層雙高斯反射模型的具體方法為：

設(shè)發(fā)射信號為????????????????????????????????????????????????，各發(fā)射信號在空間是相互正交的，且各波束能量歸一化為：，定義總發(fā)射功率為，則第個發(fā)射天線發(fā)射信號低通等效為：，假設(shè)目標為點目標，不考慮RCS的影響，第個發(fā)射天線發(fā)射信號經(jīng)過條路徑的電離層反射后到達目標，多徑信號在目標上反射后經(jīng)過條路徑的電離層反射后最終到達接收天線；

第個接收天線接收到由個發(fā)射天線發(fā)射含雜噪聲的回波信號為：

?????????????????????????????????????????????????????????

其中

???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

表示總的反射系數(shù)，是由第個發(fā)射天線發(fā)射并由第個接收天線接收的第條多徑信號在目標上鏡反射的反射系數(shù)，是由第個發(fā)射天線發(fā)射經(jīng)由電離層反射后到達目標的第條多徑信號的復(fù)高斯電離層反射系數(shù)，是從目標出發(fā)經(jīng)由電離層反射后到達第個接收天線的第條多徑信號的復(fù)高斯電離層反射系數(shù)，為第條發(fā)射天線發(fā)射信號的載頻，表示第個發(fā)射天線發(fā)射并由第個接收天線接收的第條多徑信號的傳輸時延，是第個接收天線上的雜噪聲，定義為一個常數(shù)，和是相互獨立的復(fù)高斯隨機變量，總發(fā)射系數(shù)是統(tǒng)計獨立的復(fù)雙高斯隨機變量；

將回波信號進行匹配濾波，將第個接收天線上的所有濾波器的輸出寫成一個維的向量，向量表示為

???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

其中，是一個維的對角矩陣，子矩陣為，是一個維反射系數(shù)向量，，首先定義3個向量：

??????