[發明專利]一種基于層析原理的分布式MIMO雷達動目標探測方法

有效

• 申請號: 201910477530.8
• 申請日: 2019-06-03
• 公開（公告）號: CN110376586B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 李軍;衛雨松;亢海龍;常峻青;薛玉喜;尉澤華;張玉洪
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S7/35
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 張捷

本發明公開了一種基于層析原理的分布式MIMO雷達動目標探測方法，包括：建立分布式多基雷達系統模型；對目標探測區域以及回波模型進行離散化，將離散化后的回波信號轉化為矢量形式，將觀測矩陣也轉化為矢量形式；確定每一對發射/接收機對的回波模型，并進行離散化和矢量化；然后將不同發射/接收機對的回波數據進行信號級的融合；根據層析原理和融合后的總的回波數據，得到稀疏重構模型，對稀疏重構模型采用壓縮感知SLIM算法進行重構求解，從而得到動目標探測成像結果。本發明技術方案通過將動目標層析成像模型和分布式MIMO雷達動目標探測系統相結合，并使用適當的稀疏融合信號處理方法，達到了降低陣元數目與計算復雜度的目的。

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，具體涉及一種基于層析原理的分布式MIMO雷達動目標探測方法。

背景技術

多輸入多輸出雷達，即MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)雷達，是一種區別于傳統相控陣雷達體制的新體制雷達，其中MIMO雷達中的分布式MIMO雷達的各個陣元之間的距離間隔較遠，滿足空間分集條件，能夠獲得目標的空間分集增益。從理論及模型方面來說，分布式MIMO雷達的發射信號的帶寬越大、雷達的陣元數目越多，其對目標的探測精度以及分辨率也就越高，然而在實際應用中分布式MIMO雷達會遇到許多問題。

首先，分布式MIMO雷達屬于多傳感器系統，所包含的陣元數目越多，傳輸量也就越大，因而處理過程中的計算復雜度也就越高。另外，發射寬帶信號有其自身的缺點，在實際應用中，很多情況下無法滿足陣元數目和信號帶寬的理想條件，這種情況主要有兩個方面的原因，一方面是在地理空間上可供雷達布陣所使用的土地資源正在逐漸減少，環境的限制不允許雷達系統大范圍或高密度地進行布陣，另一方面是因為日益緊張的頻譜資源也是雷達系統目前所面臨的關鍵問題，在某些特殊情況下，可用于商業用途和軍事用途的電磁頻譜資源只有離散的超窄帶頻率。而層析成像信號處理方法可以提供一個有效的途徑來處理這些不同頻率的超窄帶雷達數據。

雖然現有的雷達動目標層析成像(Tomography of Moving Targets,TMT)模型及方法，可以在發射超窄帶信號的條件下實現高精度探測及高分辨率，但是這種方式存在著需求陣元數目較多及信號處理過程計算復雜度較高的問題。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種基于層析原理的分布式MIMO雷達動目標探測方法。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

一種基于層析原理的分布式MIMO雷達動目標探測方法，所述動目標探測方法包括如下步驟：

步驟1，建立分布式多基雷達系統模型，取所述分布式多基雷達系統模型中的一個雙基單元，所述雙基單元的發射機發射單頻連續波信號，所述雙基單元的接收機接收雷達回波信號；

步驟2，對所述分布式多基雷達系統模型的目標探測區域以及回波模型進行離散化得到離散化后的雷達回波信號；

步驟3，將所述離散化后的雷達回波信號轉化為矢量形式，將所述目標探測區域的每個網格處的散射點所對應的觀測矩陣也轉化為矢量形式；

步驟4，對于多發射多接收系統中的每一對發射/接收機對，確定每一對所述發射/接收機所對應的回波模型，按照所述步驟2和所述步驟3的方式對每一對所述發射/接收機所對應的回波模型進行離散化和矢量化，然后通過將不同發射/接收機對中相鄰觀測子孔徑進行融合擴張成虛擬大孔徑，得到最終融合后的總的回波數據模型；

步驟5，根據層析原理和所述融合后的總的回波數據模型，得到稀疏重構模型，對所述稀疏重構模型采用壓縮感知SLIM算法進行重構求解，從而得到動目標探測成像結果。

在本發明的一個實施例中，所述步驟1具體包括如下步驟：