[發明專利]沖擊噪聲環境下基于稀疏重構的極化雙基地MIMO雷達參數估計方法

有效

• 申請號: 201710832741.X
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107436429B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 刁鳴;王宇;高洪元;李佳;蘇雪;蘇雨萌;侯陽陽;池鵬飛;劉子奇;陳夢晗
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供的是一種沖擊噪聲環境下基于稀疏重構的極化雙基地MIMO雷達參數估計方法。一，建立沖擊噪聲環境下的極化雙基地MIMO雷達接收數據模型；二，對快拍采樣數據做去沖擊預處理；三，利用子空間旋轉不變特性進行極化雙基地MIMO雷達發射角參數估計；四，構造極化雙基地MIMO雷達的稀疏字典集；五，稀疏重構極化雙基地MIMO雷達接收角；六，判斷是否達到最大迭代次數，若是，執行步驟七；否則令k＝k+1，返回步驟五；七，得到稀疏重構結果s_k，利用索引集U得到極化雙基地MIMO雷達的接收角信息，輸出極化雙基地MIMO雷達的發射角和接收角估計結果。本發明有更廣泛的實用范圍，能應用于現有的雙基地MIMO雷達參數估計方法所不能解決的實際問題。

技術領域

本發明涉及的是一種陣列信號處理的雷達參數估計方法，具體地說是一種通過去沖擊預處理和壓縮感知稀疏重構機制共同來實現的考慮在沖擊噪聲環境下對極化雙基地MIMO雷達參數進行魯棒估計的方法。

背景技術

雙基地多輸入多輸出(MIMO)雷達進行目標探測時，能夠結合陣列信號處理技術和虛擬陣元技術，增強雷達性能，提高系統分辨力，是實現目標檢測的關鍵。由于雙基地MIMO雷達系統中發射的探測信號和接收的回波信號在空間中均以電磁波的形式傳播，其極化信息具有相當大的利用價值。目前對雙基地MIMO雷達目標的參數估計主要采取Capon方法、多重信號分類方法(MUSIC)、旋轉不變子空間參數估計方法(ESPRIT)和平行因子方法(PARAFAC)等。將電磁矢量傳感器引入雙基地MIMO雷達的接收陣列，對極化雙基地MIMO雷達目標參數估計時，現有方案主要是將雙基地MIMO雷達目標參數估計中的典型算法拓展到多維領域，利用MUSIC、ESPRIT和PARAFAC方法進行接收角和極化信息的聯合估計。現有方案雖然簡單易行，但是以MUSIC為代表的經典算法在多維搜索時需要的計算量大，而且在少快拍數情況下的估計性能并不理想。

現有的雙基地MIMO雷達參數估計方案均考慮的是在高斯白噪聲情況下的角度估計，而實際情況下，雷達工作環境并非理想的高斯白噪聲，存在以對稱α穩定分布過程(SαS)表示的沖擊噪聲情況。由于沖擊噪聲不存在二階及二階以上高階矩，沖擊噪聲下的極化雙基地MIMO雷達參數估計問題無法直接移植高斯噪聲下的目標參數估計方案，否則會造成算法性能的急劇下降甚至失效，因而沖擊噪聲環境下的極化雙基地MIMO雷達參數估計問題仍舊沒有解決。

經過對現有技術文獻的檢索發現，劉曉莉等在《電子與信息學報》(2010,Vol.32,No.9,pp.2179-2183)上發表的“基于MUSIC和ESPRIT的雙基地MIMO雷達角度估計算法”，使用了單天線的MUSIC算法和雙天線的ESPRIT算法分別估計能夠自動配對的目標波離方向和波達方向，能在一定程度上進行雙基地MIMO雷達目標參數估計，但是擴展到極化雙基地MIMO雷達參數估計問題中，降維方案失效，需要高維搜索計算時間較長，在低信噪比少快拍采樣條件下性能惡化。同時該方案在高斯噪聲背景下效果較好，但在沖擊噪聲環境下，該方法性能惡化嚴重甚至導致失效。

在沖擊噪聲下對極化雙基地MIMO雷達的參數估計首先應該建立沖擊噪聲環境下的數據接收模型，設計去沖擊預處理方案，利用新的參數估計方法解決在少快拍數實際條件下的參數快速、準確估計問題。

壓縮感知作為一種新的信號采集與處理理論，能夠充分利用信號的稀疏性，廣泛應用于信號處理等眾多領域。壓縮感知理論從少量觀測數據中提取感興趣的目標信息，設計觀測矩陣降低所需的數據維度，并能夠從更少的觀測數據中準確恢復原始信號的參數信息。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠保證參數估計的有效性和魯棒性的沖擊噪聲環境下基于稀疏重構的極化雙基地MIMO雷達參數估計方法。

本發明的目的是這樣實現的：

步驟一，建立沖擊噪聲環境下的極化雙基地MIMO雷達接收數據模型；