[發(fā)明專利]多載頻MIMO雷達高速目標角度估計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410142859.6
• 申請日: 2014-04-10
• 公開（公告）號: CN103913732A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設計）人: 秦國棟;鮑丹;董陽陽;蔡晶晶;劉高高;武斌;李鵬;馮小平
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

發(fā)明屬于雷達技術領域，具體涉及到雷達對于高速目標的角度估計方法，可用于對高速相干和非相干目標進行估計，提高多載頻多輸入多輸出MIMO雷達對高速目標檢測性能。

背景技術

MIMO雷達是近幾年發(fā)展起來的一種新體制雷達，目前研究的MIMO雷達系統(tǒng)大體分為兩大類，一類是分布式MIMO雷達，這類MIMO雷達發(fā)射天線間隔很寬，使得目標對于每個發(fā)射天線呈現(xiàn)出相對獨立的反射特性，且不同發(fā)射天線發(fā)射的信號經(jīng)目標散射后的回波信號是不相關的，可以有效對抗空間擴展目標的角閃爍，從而提升雷達的檢測與參數(shù)估計性能。另一類是集中式MIMO雷達，這種雷達天線間距較小，類似于傳統(tǒng)陣列，具有更高的分辨率和參數(shù)估計性能。

波達方向DOA估計一直是空間譜估計領域的研究熱點，很多學者在這一領域提出了眾多算法。美國的Schmidt?R?O等人1986年在IEEE?Transaction?on?Antenna?and?Propagation期刊第34卷第3期第276頁至280頁提出的多重信號分類MUSIC算法開創(chuàng)了空間譜估計算法研究的新時代，促進了特征子空間類算法的興起和發(fā)展，已成為空間譜估計理論體系中的標志性算法。然而MUSIC算法所必須的譜峰搜索，大大增加了算法的運算量。美國的Roy?R等人1986年在IEEE?Transaction?on?Acostics,Speech?and?Signal?Processing期刊第34卷第10期第1340頁至1342頁提出的ESPRIT算法通過數(shù)值求解得到信號DOA，一般情況下比利用角度搜索的MUSIC方法運算量要低。

隨著MIMO雷達的提出，MIMO雷達的波達方向估計引起了眾多學者的極大興趣。如陳多芳等人2008年在Electronics?Letters期刊第44卷第12期第770頁至771頁提出的雙基地MIMO雷達ESPRIT算法，在估計雙基地MIMO雷達到達角上有較好的性能。X.Zhang等人2010年在IEEE?Communications?Letters期刊第14卷第12期第1161頁至1163頁提出的雙基地MIMO雷達降維MUSIC算法，以較小運算量實現(xiàn)MIMO雷達角度估計。

多載頻MIMO雷達，是MIMO雷達中的一種，該雷達通過發(fā)射站發(fā)射多頻信號，通過接收站接收信號。采用多載頻MIMO雷達對高速目標進行角度估計時，由于接收站接收的信號經(jīng)過通道分離后，各通道的多普勒頻率不在同一多普勒單元，不能直接進行角度估計，針對這一問題，秦國棟等人2010年在電子學報第38卷第12期第2763頁至2768頁，利用Keystone變換校正多普勒單元走動，并且利用MUSIC算法進行角度估計，具有良好的角度估計性能。但是上述現(xiàn)有方法對存在高速相干目標時，無法正確估計角度，會降低雷達對高速目標的檢測性能。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于針對多載頻MIMO雷達高速目標角度估計的不足，提出一種多載頻MIMO雷達高速目標角度估計方法，以提高高速相干目標的角度估計精度。

本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明采用的發(fā)射和接收陣列均為均勻線陣，且陣列相鄰陣元間距為半波長，基于多載頻MIMO雷達的特點，結合寬帶信號估計算法，通過聚焦變換將通道分離后的不同頻點的數(shù)據(jù)聚焦到同一頻點上，再利用酉旋轉不變子空間ESPRIT方法對高速目標角度進行估計，具體實現(xiàn)步驟包含如下：

(1)利用多載頻MIMO雷達得到高速目標回波信號，并對該回波信號進行通道分離及離散傅里葉變換DFT，得到高速目標信號X；

(2)利用雙邊相關變換TCT算法對高速目標信號X進行聚焦，得到聚焦后的高速目標信號X_FT和聚焦信號頻率f_γ；

(3)根據(jù)聚焦后的高速目標信號X_FT，利用酉旋轉不變子空間ESPRIT算法估計高速目標角度：