[發明專利]基于目標空間分集的欠定DOA估計方法

有效

• 申請號: 202010439647.X
• 申請日: 2020-05-22
• 公開（公告）號: CN111521968B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 吳文;唐輝;繆晨;齊世山;陳春紅;汪敏;康煒;楊國;王晶琦
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01S3/72
• 分類號: G01S3/72;G01S3/48;G01S13/58
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱炳斐

1.基于目標空間分集的欠定DOA估計方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1，對LFMCW雷達陣列的每一路信號建立接收數據模型；

步驟2，對每一路信號進行二維FFT變換；具體過程包括：

針對M個窄帶信號入射到陣元數為N的均勻圓陣，目標所在的距離和速度分別為r_m和v_m，m＝1,2,...M，目標的水平角和俯仰角表示為其中θ_m∈(0,2π)，雷達陣列發射鋸齒波LFMCW信號，載波頻率為f₀，信號波長為λ，調頻帶寬為B，調頻周期為T，調頻斜率為k＝B/T；

以均勻圓陣的圓心為參考點，則第n個陣元在t時刻的中頻接收信號x_n(t)為：

式中，對于均勻圓陣，圓心為參考點，則表示接收第m個入射信號時第n個陣元相對于圓心的相位差頻率，n＝1,2...,N；s_m(t)表示t時刻第m個目標入射到參考點即圓心處的信號；τ_0m＝2r_m/c為第m個目標相對于參考圓心的固有時間延遲，c表示光速，d表示均勻圓陣的半徑；f_dm＝2v_mf₀/c表示第m個目標多普勒頻移；f_Rm＝2kr_m/c為由第m個目標距離引起的頻差；表示時刻t所在的調頻周期，其中表示向下取整；n_n(t)表示第n個陣元在t時刻的噪聲；噪聲為均值為0、噪聲功率為δ²的高斯白噪聲；

步驟3，選擇一路信號的二維FFT數據進行二維恒虛警率CFAR檢測，獲得目標的距離速度信息；

步驟4，每一路信號根據目標在距離-速度空間的分布劃分目標子空間；具體過程包括：

根據恒虛警檢測所得的目標數M，將目標空間劃分成M個目標子空間；對于第n路二維FFT變換后的信號，第m個目標子空間的數據矩陣w_nm表示為：

式中，l_m、k_m分別表示第m個目標所在的多普勒單元和速度單元；Nr_m、Ns_m分別表示第m個目標子空間在距離維和速度維所取數據長度；符號(a:b)表示從a到b連續取值；

步驟5，依據目標子空間重新構建LFMCW雷達陣列的接收數據模型；具體過程包括：

步驟5-1，矢量化矩陣w_nm，則有z_nm(h)＝rvec(w_nm)，其中h＝1,2,…,Ns_m*Nr_m，rvec(·)表示按行矢量化運算；

步驟5-2，將對應同一個目標的每一路信號的子空間數據重組為陣列接收數據矢量：

其中，表示第m個目標子空間內參考點目標的信號，表示第n個陣元在第m個目標子空間內的噪聲，n＝1,2...,N；

將上述Z_m(h)表達式寫為矩陣形式：

Z_m(h)＝AS_m(h)+N(h)

式中，表示陣列流型矩陣，表示的導向矢量和陣列流型矩陣相同，N(h)＝[n_1m(h),n_2m(h),…n_Nm(h)]^T為陣列目標子空間的噪聲數據矢量；

步驟6，對每個目標子空間進行DOA估計。