[發(fā)明專利]一種基于觀測矩陣的壓縮感知MIMO雷達(dá)干擾抑制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810392028.2
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN108680907B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陶宇;劉玉申;張靜亞;徐健
• 申請（專利權(quán)）人: 常熟理工學(xué)院
• 主分類號: G01S7/36
• 分類號: G01S7/36
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 向文

本發(fā)明公開了一種基于觀測矩陣的壓縮感知MIMO雷達(dá)抑制方法，包括壓縮感知MIMO雷達(dá)等效理想波束的構(gòu)造、帶通式波束形成系數(shù)向量的求解以及針對接收信號矩陣的干擾抑制觀測；其中：構(gòu)造等效理想波束用于求解波束形成稀疏向量；求解帶通式波束形成系數(shù)向量用于構(gòu)造空域干擾抑制觀測矩陣；對接收信號矩陣的干擾抑制觀測用于通過等效波束，抑制感興趣角度區(qū)間外的干擾。本發(fā)明從觀測矩陣設(shè)計的角度出發(fā)，通過設(shè)計特定結(jié)構(gòu)的觀測矩陣，實現(xiàn)壓縮感知雷達(dá)對感興趣角度區(qū)間外干擾的抑制，顯著的提高了干擾背景下壓縮感知雷達(dá)的探測性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明具體涉及一種基于觀測矩陣的壓縮感知MIMO雷達(dá)干擾抑制方法。

背景技術(shù)

目前存在的基于Capon波束形成的雜波抑制方法，在噪聲與雜波的協(xié)方差矩陣已知的情況下，利用目標(biāo)的角度先驗信息求得指向目標(biāo)的波束形成系數(shù)，由波束形成系數(shù)構(gòu)成觀測矩陣，通過觀測矩陣使得壓縮感知MIMO雷達(dá)對目標(biāo)所在角度進(jìn)行能量聚焦，實現(xiàn)除目標(biāo)以外噪聲與雜波的抑制。然而，在實際雷達(dá)系統(tǒng)中，目標(biāo)的先驗信息往往不準(zhǔn)確或不夠精確，在這種情況下，雜波抑制方法將無法保證目標(biāo)信息的準(zhǔn)確估計。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種利用觀測矩陣的設(shè)計實現(xiàn)壓縮感知MIMO雷達(dá)對先驗信息不足的干擾進(jìn)行抑制的基于觀測矩陣的壓縮感知MIMO雷達(dá)干擾抑制方法。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于觀測矩陣的壓縮感知MIMO雷達(dá)抑制方法，包括壓縮感知MIMO雷達(dá)等效理想波束的構(gòu)造、帶通式波束形成系數(shù)向量的求解以及針對接收信號矩陣的干擾抑制觀測；其中：構(gòu)造等效理想波束用于求解波束形成稀疏向量；求解帶通式波束形成系數(shù)向量用于構(gòu)造空域干擾抑制觀測矩陣；對接收信號矩陣的干擾抑制觀測用于通過等效波束，抑制感興趣角度區(qū)間外的干擾。

其包括如下步驟：

1)令Ω代表CS-MIMO雷達(dá)感興趣的角度扇區(qū)，即角度通帶，代表角度阻帶，即感興趣扇區(qū)外角度范圍，兩者滿足并根據(jù)角度通帶與角度阻帶的劃分建立壓縮感知MIMO雷達(dá)對應(yīng)的理想等效波束

2)求解帶通式波束形成系數(shù)向量為w，其長度為接收陣元數(shù)N，w中的N個元素分別作用于N個接收陣元上，形成聚焦于目標(biāo)通帶的理想等效波束；

3)針對P個CS-MIMO雷達(dá)感興趣的角度通帶，構(gòu)造得到空域干擾抑制觀測矩陣W；

4)考慮接收信號矩陣為Y＝[y₁,y₂,…,y_N]，則在得到空域干擾抑制觀測矩陣W后，將W作用與接收信號矩陣Y并得到波束形成數(shù)據(jù)矩陣

5)求解波束形成數(shù)據(jù)矩陣的向量化數(shù)據(jù)向量采用正則化正交匹配追蹤算法ROMP求解優(yōu)化問題s.t.y＝Γ′θ，得到稀疏向量θ，其中Γ′為觀測后等效感知矩陣。

進(jìn)一步地，壓縮感知MIMO雷達(dá)回波角度空間劃分的過程如下：

1.1)令與分別表示角度通帶內(nèi)與角度阻帶內(nèi)的角度；

1.2)構(gòu)造理想等效波束的特性P與S分別為角度通帶與角度阻帶內(nèi)的離散角度數(shù)。

進(jìn)一步地，求解帶通式波束形成系數(shù)向量的過程如下：將通帶式波束形成系數(shù)的設(shè)計問題歸納為如下的優(yōu)化問題s.t.||w^H||_F≤ε其中表示空間所有離散角度對應(yīng)的接收導(dǎo)引矢量矩陣，其中||w^H||_F≤ε限制了通道加權(quán)過程中背景白噪聲的增益，保證了在隨機(jī)噪聲背景下的加權(quán)穩(wěn)定性。采用凸優(yōu)化問題求解工具CVX工具箱來求解上述優(yōu)化問題，得到最優(yōu)通帶式波束形成系數(shù)向量w。