[發(fā)明專利]一種MIMO雷達(dá)擴(kuò)展目標(biāo)的檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610139148.2
• 申請(qǐng)日: 2016-03-11
• 公開（公告）號(hào): CN105807267B
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙鋒;劉進(jìn);劉曉斌;楊建華;艾小鋒;馮德軍;肖順平;王雪松;歐健;吳其華;王俊杰;尹艷娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/292
• 分類號(hào): G01S7/292
• 代理公司: 北京慧泉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11232
• 代理人: 王順榮,唐愛華

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明屬于傳統(tǒng)的雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及到當(dāng)前在多輸入多輸出(Multi-input Multi-output,MIMO)雷達(dá)體制下的抗雜波及目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)。更進(jìn)一步來說是在復(fù)合高斯雜波中，針對(duì)采用線性調(diào)頻等寬帶信號(hào)的MIMO雷達(dá)，提出了一種擴(kuò)展目標(biāo)的檢測(cè)方法。

【背景技術(shù)】

傳統(tǒng)雷達(dá)采用單個(gè)天線發(fā)射和接收信號(hào)，進(jìn)行目標(biāo)探測(cè)；而MIMO雷達(dá)采用多個(gè)發(fā)射天線和多個(gè)接收天線進(jìn)行目標(biāo)探測(cè)，因而具備了良好的空間分集特性和波形分集優(yōu)勢(shì)。一般而言，MIMO雷達(dá)可以分為分布式和集中式兩種。對(duì)不同的配置方式，當(dāng)前主要采用窄帶信號(hào)，對(duì)高斯雜波下的點(diǎn)目標(biāo)檢測(cè)方法進(jìn)行了研究。但是，當(dāng)MIMO雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的帶寬增加，分辨率不斷提升，目標(biāo)散射點(diǎn)分布呈現(xiàn)擴(kuò)展的特性，點(diǎn)目標(biāo)模型已經(jīng)難以精確模擬真實(shí)的目標(biāo)特征，采用擴(kuò)展目標(biāo)模型將更為精確。此外，在高分辨率背景下，對(duì)低空目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)時(shí)，雜波回波的統(tǒng)計(jì)分布出現(xiàn)了嚴(yán)重的拖尾，偏離了常用的高斯分布模型。在低入射余角情況下，采用復(fù)合高斯分布可以更加真實(shí)地描述高分辨率背景下的雜波分布特性。復(fù)合高斯分布由快時(shí)間變化的散斑分量(通常為零均值高斯過程)和慢時(shí)間變化的紋理分量(通常為非負(fù)實(shí)隨機(jī)過程)進(jìn)行描述。由于寬帶MIMO雷達(dá)采用了寬帶發(fā)射信號(hào)，具備了高分辨能力，復(fù)合高斯雜波模型考慮了樣本間的相關(guān)特性，且解析特性良好，更適于描述寬帶MIMO雷達(dá)所面臨的雜波環(huán)境。當(dāng)前，寬帶信號(hào)已被廣泛的使用，研究寬帶MIMO雷達(dá)在復(fù)合高斯雜波環(huán)境中的目標(biāo)檢測(cè)方法，具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。

在雷達(dá)領(lǐng)域，針對(duì)目標(biāo)檢測(cè)問題，基于廣義似然比(generalized likelihood ratio test,GLRT)的方法能夠獲得良好的性能。在復(fù)合高斯雜波中，采用GLRT基本原理，對(duì)擴(kuò)展目標(biāo)參數(shù)進(jìn)行估計(jì)并進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)的方法已經(jīng)比較常見。但是，在MIMO雷達(dá)體制下，隨著接收機(jī)處理通道數(shù)目的增加，GLRT方法變得更加復(fù)雜，目標(biāo)及雜波的特性不同，檢測(cè)器的處理方式也呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)。為利用MIMO雷達(dá)多通道處理的優(yōu)勢(shì)，針對(duì)復(fù)合高斯雜波中的擴(kuò)展目標(biāo)，提出了基于GLRT的MIMO雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

本方法的目的在于利用MIMO雷達(dá)的多通道處理優(yōu)勢(shì)，使得復(fù)合高斯雜波中的擴(kuò)展目標(biāo)能夠被更好地檢測(cè)。本方法的核心思想是：根據(jù)MIMO雷達(dá)接收到的目標(biāo)回波，進(jìn)行目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)和雜波參數(shù)的估計(jì)，然后利用GLRT基本原理，獲得檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量，并最終完成檢測(cè)。

由于目標(biāo)多普勒失配、復(fù)合高斯雜波形狀參數(shù)等都會(huì)對(duì)GLRT的檢測(cè)性能產(chǎn)生影響，首先采用最大似然估計(jì)(MLE)的方法，得到目標(biāo)的多普勒及雜波形狀參數(shù)的估計(jì)值，然后進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)。最后，利用MIMO雷達(dá)多通道處理的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)回波能量的累積，從而大大提高GLRT檢測(cè)器的性能，性能的提高與MIMO雷達(dá)收發(fā)天線的數(shù)目有關(guān)。為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)檢測(cè)過程，本方法采用如下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟一：將MIMO雷達(dá)接收到的信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理：

首先，對(duì)接收機(jī)收到的信號(hào)進(jìn)行濾波和低噪放大等預(yù)處理。考慮集中式MIMO雷達(dá)，具有M個(gè)發(fā)射天線和N個(gè)接收天線，發(fā)射信號(hào)采用M個(gè)相互正交的寬帶信號(hào)，脈沖個(gè)數(shù)為K。對(duì)于每個(gè)接收天線，包含M個(gè)匹配濾波器，將收到的目標(biāo)回波進(jìn)行匹配濾波，則每個(gè)接收天線可以獲得M個(gè)回波，N個(gè)接收天線共可獲得M×N路回波信號(hào)。假設(shè)第m個(gè)發(fā)射天線的發(fā)射信號(hào)經(jīng)過第n個(gè)接收天線進(jìn)行匹配濾波后，得到回波信號(hào)x_m,n。若對(duì)每個(gè)脈沖進(jìn)行一次采樣，則x_m,n為K×1的矢量。針對(duì)擴(kuò)展目標(biāo)，忽略噪聲及距離單元走動(dòng)的影響，當(dāng)目標(biāo)的散射單元個(gè)數(shù)為L(zhǎng)時(shí)，第t個(gè)目標(biāo)散射單元的假設(shè)檢驗(yàn)問題可以表述如下：

H₀:x_m,n,t＝c_m,n,t t＝1,...,L+R