[發明專利]一種非正交波形下集中式MIMO雷達的目標點跡融合方法

在審

• 申請號: 201710049965.3
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN106772305A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 蘇濤;陳艷利;吳凱;李強
• 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: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙)61218
• 代理人: 惠文軒

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，特別涉及一種非正交波形下集中式MIMO雷達的目標點跡融合方法。

背景技術

在多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)無線通信理論取得巨大成功的推動下，一種新體制雷達——MIMO雷達正逐漸成為雷達界的研究熱點。廣義上講，MIMO雷達定義通過發射多種信號(時域分集、頻域分集)探測某一信道(即目標)，并采用相似的多種方式進行信號接收處理的任意雷達系統，在此定義之下，相控陣雷達為MIMO雷達的特例；集中式MIMO雷達是相控陣雷達的發展，并且集中式MIMO雷達能夠全向發射信號，也能夠同時發射多波束，而非相控陣雷達采用聚焦波束輻射能量。相比于傳統雷達，集中式MIMO雷達具有工作模式靈活、雷達的角度分辨力和參數估計精度高、對多徑雜波的抑制性能好的優點。

集中式MIMO雷達發射非正交波形，包括全相關和部分相關波形，形成單個發射波束或者多個發射波束。在全相關波形下，集中式MIMO雷達此時等效為傳統相控陣雷達，即發射單個波束，通過控制發射相位實現波束掃描，用于實現快速目標搜索。在部分相關波形下，在全空域形成若干發射波束，其中包含一個掃描波束和若干固定波束。前者用于搜索，后者用于跟蹤，以實現真正意義上的邊掃描邊跟蹤的工作模式。另外，部分相關波形下的雷達各個陣元發射部分相關波形，并在目標位置進行線性加權組合進而形成后向散射回波，然后將該后向散射回波輻射至雷達各個接收陣元并分別進行脈沖壓縮處理和其他常規目標檢測處理。然而，一方面，不同于機械掃描雷達，集中式MIMO雷達隨著天線旋轉即可確定目標的位置和點跡方位，因此在非正交波形下，需要通過角度測量確定各個目標點跡的具體位置。另一方面，由于非正交波形下集中式MIMO雷達包含的陣元的發射波形各不相同，需要進行脈沖綜合，使得集中式MIMO雷達各個方位回波的脈壓系數均不相同，并且在實際處理中，由于目標方位未知，使得非正交波形接收處理中存在脈沖綜合損失，致使傳統相控陣雷達上的單脈沖測角技術將難以適用。此外，不同波束有可能接收來自同一目標的反射能量，尤其在接收副瓣較高且接收增益存在波動的情況下，該現象會頻繁發生，直接造成雷達目標檢測時的虛警概率提高。

發明內容

針對上述非正交波形下集中式MIMO雷達目標檢測存在的問題，本發明提出一種非正交波形下集中式MIMO雷達的目標點跡過濾方法，適用于非正交相關波形下集中式MIMO雷達的多波束聯合測角、點跡過濾和融合，能夠提高MIMO雷達的目標角度測量精度，降低MIMO雷達目標檢測的虛警概率。

為達到上述技術目的，本發明采用如下技術方案予以實現。

一種非正交波形下集中式MIMO雷達的目標點跡融合方法，包括以下步驟：

步驟1，建立MIMO雷達在笛卡爾坐標系中的幾何模型，MIMO雷達的接收陣元的個數為N，接收波束的個數為L，威力輻射空域范圍為Ω；

計算每個接收波束的中心指向及脈沖壓縮處理系數；

步驟2，將MIMO雷達的威力輻射空域范圍Ω對應的檢測區域均勻劃分為K個檢測子區域，K表示預設的檢測子區域個數；

對k和i進行初始化，令k＝1，i＝1；

步驟3，利用第i個接收波束的中心指向計算得到第i個接收波束在第k個檢測子區域的增益，進而利用第i個接收波束在第k個檢測子區域的增益，計算得到第k個檢測子區域以第i個接收波束的中心指向為基準的接收合成信號；

確定第i個接收波束的中心指向所在的檢測子區域為第k_i個檢測子區域，利用第k_i個檢測子區域以第i個接收波束的中心指向為基準的接收合成信號進行目標檢測，得到第i個接收波束的目標檢測結果集合D_i；

其中，目標檢測結果集合D_i包括檢測得到的M_i個目標點跡的距離、速度以及強度，M_i表示目標檢測結果集合D_i包含的目標點跡總數，M_i為整數，M_i≥0；

步驟4，令i加1，返回步驟3，直至i＝L，得到L個接收波束的目標檢測結果集合D₁，D₂，…D_L；

步驟5，令k加1，返回步驟3，直至k＝K；

對m進行初始化，令m＝1；轉至步驟6；