[發(fā)明專利]一種脈沖噪聲環(huán)境下的雷達(dá)目標(biāo)參數(shù)估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711265954.5
• 申請(qǐng)日: 2017-12-05
• 公開（公告）號(hào): CN108037494B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/41
• 分類號(hào): G01S7/41
• 代理公司: 大連八方知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21226
• 代理人: 衛(wèi)茂才

本發(fā)明涉及一種脈沖噪聲環(huán)境下的雷達(dá)目標(biāo)參數(shù)估計(jì)方法。本發(fā)明定義了一個(gè)新的寬帶模糊函數(shù)，即基于Sigmoid變換的寬帶模糊函數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)了在脈沖噪聲環(huán)境下Doppler尺度擴(kuò)展和時(shí)延的聯(lián)合估計(jì)，接下來(lái)定義了基于Sigmoid變換的相關(guān)函數(shù)，進(jìn)一步提出了基于Sigmoid Correlation的MUSIC算法，實(shí)現(xiàn)了DOD和DOA的聯(lián)合估計(jì)。本發(fā)明提出一種脈沖噪聲環(huán)境下的雷達(dá)目標(biāo)參數(shù)估計(jì)方法，可抵御Alpha穩(wěn)定分布噪聲的影響，并有效的解決了解決寬帶信號(hào)回波信號(hào)中存在的Doppler尺度擴(kuò)展和時(shí)延的問(wèn)題，提高了對(duì)于寬帶雙基地MIMO雷達(dá)系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的參數(shù)估計(jì)及定位的準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信與信息系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種脈沖噪聲環(huán)境下基于Sigmoid變換的寬帶雙基地MIMO雷達(dá)目標(biāo)參數(shù)估計(jì)新方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，多輸入多輸出(MIMO)雷達(dá)吸引了越來(lái)越多學(xué)者的關(guān)注，并涌現(xiàn)出大量關(guān)于目標(biāo)參數(shù)估計(jì)方面的研究。目前，目標(biāo)參數(shù)估計(jì)算法主要應(yīng)用在窄帶MIMO雷達(dá)和寬帶MIMO雷達(dá)系統(tǒng)兩個(gè)方面。

在寬帶雷達(dá)系統(tǒng)中，寬帶信號(hào)的回波信號(hào)不僅僅含有Doppler頻移，還包含有Doppler頻移尺度擴(kuò)展因子(Doppler Stretch，DS)，使得參數(shù)估計(jì)的難度增加。在這種情況下，使用窄帶信號(hào)模型顯然是不合適的。目前對(duì)此問(wèn)題的研究包括兩種寬帶chirp信號(hào)的DOA估計(jì)方法、基于相干信號(hào)子空間的DOA估計(jì)方法、利用投影子空間的正交性提出了DOA估計(jì)方法等。但是這些方法不能實(shí)現(xiàn)Doppler頻移尺度擴(kuò)展因子和時(shí)延(Time Delay，TD)的聯(lián)合估計(jì)，然而這兩個(gè)參數(shù)對(duì)于寬帶雙基地MIMO雷達(dá)系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的參數(shù)估計(jì)及定位非常關(guān)鍵。目前，關(guān)于多普勒頻移尺度擴(kuò)展因子、時(shí)延及收發(fā)角的聯(lián)合估計(jì)研究還相對(duì)較少。

目前，關(guān)于陣列信號(hào)處理的大部分參數(shù)估計(jì)方法都是假定噪聲是高斯噪聲。然而，研究發(fā)現(xiàn)，雷達(dá)、聲納和無(wú)線通信系統(tǒng)的實(shí)際噪聲中常常含有大量脈沖成分。在這情況下采用高斯噪聲的信號(hào)模型是不合適的，這類噪聲更適合利用Alpha穩(wěn)定分布模型來(lái)描述。然而對(duì)于0＜α＜2的穩(wěn)定分布只存在α階以下的統(tǒng)計(jì)量，其二階或二階以上的高階統(tǒng)計(jì)量都不存在。因此在脈沖噪聲環(huán)境下傳統(tǒng)的基于二階統(tǒng)計(jì)量的算法的估計(jì)性能將嚴(yán)重退化。

為了減少Alpha穩(wěn)定分布噪聲的干擾，提高算法的性能，學(xué)者們提出了許多基于分?jǐn)?shù)低階統(tǒng)計(jì)量理論的參數(shù)估計(jì)算法。該類方法雖取得了較好的估計(jì)效果，但存在一定的局限性：(1)分?jǐn)?shù)低階矩p必須滿足1≤p＜α或0＜p＜α/2；(2)若沒(méi)有噪聲特征指數(shù)α的先驗(yàn)知識(shí)或不能正確的估計(jì)值，階數(shù)的不當(dāng)取值都會(huì)導(dǎo)致算法的性能嚴(yán)重下降甚至失效,因此特征指數(shù)α的估計(jì)結(jié)果和分?jǐn)?shù)低階矩p取值都會(huì)影響算法性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種脈沖噪聲環(huán)境下的雷達(dá)目標(biāo)參數(shù)估計(jì)方法，以減少Alpha穩(wěn)定分布噪聲的干擾，并且解決寬帶信號(hào)回波信號(hào)中存在的Doppler頻移尺度擴(kuò)展因子(DS)和時(shí)延(TD)的問(wèn)題。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為提供一種脈沖噪聲環(huán)境下的雷達(dá)目標(biāo)參數(shù)估計(jì)方法，該方法包括以下步驟：

步驟1：建立信號(hào)模型

假設(shè)發(fā)射陣元和接收陣元數(shù)目分別為Q和N，發(fā)射陣元和接收陣元間距分別為d_t和d_r，發(fā)射陣元間距和接收陣元間距均為等間隔d_t＝d_r＝λ2，設(shè)雷達(dá)工作在寬帶遠(yuǎn)場(chǎng)條件，發(fā)射陣列和接收陣列處于同一相位中心，在相同距離分辨單元上存在L個(gè)目標(biāo)，表示第l個(gè)目標(biāo)所對(duì)應(yīng)的雷達(dá)發(fā)射角和接收角，則第n個(gè)接收陣元接收到的回波信號(hào)可表示為：

其中，x_q(t)為第q個(gè)發(fā)射陣元的發(fā)射信號(hào)：