[發明專利]一種非格點條件下的雙基地MIMO雷達的快速角度估計方法

在審

• 申請號: 201811052179.X
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN109143194A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 鄭桂妹;肖宇;張棟
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙) 11491
• 代理人: 郭偉紅

本發明公開了一種非格點條件下的雙基地MIMO(Multiple?InputMultiple?Output，多輸入多輸出)雷達的快速角度估計方法，可用于目標定位與跟蹤。其實現方案為：(1)根據MIMO雷達的匹配濾波后的接收數據Z，依次尋找到下列四個矩陣中同一位置上元素的平方和最大值：將尋找到的最大值的橫縱坐標分別存入集合Λ₁和Λ₂，對應選取的原子分別為和(3)通過最小二乘法計算選取原子所對應的系數。(4)根據最下二乘結果，分別重構稀疏矩陣Ξ^l，P₁^l，P₂^l，P₃^l。(5)計算第l次迭代的殘差。(6)然后，殘差會被設為下次迭代的值，重復上述步驟直到滿足迭代終止準則。該發明解決非格點目標的參數估計問題，且具有較低的計算復雜度。

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，涉及雷達的到達角估計，具體的說是一種非格點條件下的雙基地MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多輸入多輸出)雷達的快速角度估計方法，可用于目標定位與跟蹤。

背景技術

隨著陣列信號處理技術的發展，MIMO雷達的參數估計研究得到了越來越多的關注，隨著壓縮感知理論的提出，基于稀疏表征的參數估計方法也得到了廣泛的研究，其中一個重要的研究方向就是如何降低稀疏估計算法計算量，尤其是考慮到MIMO雷達的大數據量，采用稀疏估計方法會產生更大的計算負擔，因此如何結合這些MIMO雷達的自身特點來降低稀疏估計算法的計算量值得深入研究。

此外，由于用稀疏重構的方法來進行目標的參數估計，通常要對目標參數進行格點劃分，但是即使格點劃分的如何細密，也無法保證目標參數完全落在格點上，這被稱之為off-grid問題。Off-grid問題會導致模型與實際問題的失配，影響估計結果。

本發明首先針對MIMO雷達中的off-grid問題，通過利用泰勒展開對信號模型進行了修正，提出了聯合稀疏矩陣重構模型，解決了off-grid問題。然后針對聯合稀疏矩陣重構模型提出了一種快速算法：Joint-2D-OMP算法。相比于傳統的1D-OMP稀疏重構算法，可以有效降低計算復雜度。

發明內容

本發明的目的在于克服上述已有技術的不足，提出一種非格點條件下的雙基地MIMO雷達的快速角度估計方法，該算法能夠解決稀疏估計中的off-grid問題，并且相比于傳統的1D-OMP稀疏重構算法，可以有效降低計算復雜度。

為實現上述目的，本發明的技術思路是：先利用泰勒展開將參數估計問題轉換成聯合稀疏重構問題，以此解決稀疏估計中的off-grid問題，再對OMP算法進行改進，提出Joint-2D-OMP算法，以此降低稀疏估計算法的計算量。具體實現步驟包括如下：

(1)根據MIMO雷達的匹配濾波后的接收數據Z，第l次迭中依次尋找到下列四個聯合稀疏矩陣中同一位置上元素的平方和最大值：

(2)將尋找到的最大值的橫縱坐標分別存入集合Λ₁和Λ₂，對應選取的原子分別為和

(3)通過最小二乘法計算所選取原子和所對應的系數其中，代表廣義逆，代表Khatri-Rao積，y表示將Z列矢量化的結果，與分別表示與的簡寫；

(4)根據最小二乘算法的結果，分別重構稀疏矩陣Ξ^l，P₁^l，P₂^l，P₃^l；

(5)更新第l次迭代的殘差

(6)R^l會被設為下次迭代的殘差的值，重復上述迭代步驟直到滿足迭代終止準則。