[發明專利]一種沖擊噪聲下MIMO雷達陣列的診斷方法

有效

• 申請號: 202011021525.5
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112596036B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 陳金立;王亞鵬;李家強
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40;G01S13/89
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種沖擊噪聲下MIMO雷達陣列的診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)當MIMO雷達陣列中存在故障陣元時，在MIMO雷達接收陣列端獲取接收數據矩陣；

(2)利用無窮范數歸一化加權系數對存在故障陣元的MIMO雷達接收信號進行預處理，得到加權處理后的MIMO雷達接收陣列輸出數據矩陣；

(3)對預處理后的MIMO雷達接收信號進行匹配濾波，得到虛擬陣列在多個脈沖周期內的輸出信號；

(4)對虛擬陣列輸出信號矩陣進行取模處理，獲得取模后的數據矩陣，并對取模后的數據矩陣量化處理得到數據矩陣，再將數據矩陣按序分割成多個圖像塊；

(5)對數據矩陣進行分析，依次計算各個接收與發射陣元對應的互信息值的均值，并構成接收陣列與發射陣列的互信息值矢量；

(6)選取合適的門限值對接收陣列互信息值矢量和發射陣列互信息值矢量分別進行門限檢測，得到在矢量中低于門限值的元素及其在矢量中位置，根據得到的位置分別來確定接收和發射陣列中故障陣元的位置。

2.根據權利要求1所述沖擊噪聲下MIMO雷達陣列的診斷方法，其特征在于，步驟(1)中，所述MIMO雷達陣列接收的數據矩陣的計算公式為：

式中，表示N個接收陣元在第k個脈沖周期內的第p個采樣數據；β_l表示第l個目標的反射系數；B表示各發射陣元發射同頻且相互正交的周期性編碼信號矩陣；表示含故障陣元的接收陣列導向矢量；表示故障陣元的發射陣列導向矢量；表示沖擊噪聲矩陣。

3.根據權利要求2所述沖擊噪聲下MIMO雷達陣列的診斷方法，其特征在于，步驟(2)中，所述無窮范數歸一化加權系數的計算公式為：

式中，||·||_∞表示無窮范數；表示數據矩陣的第n行第p列元素；|·|表示求模運算；N表示接收陣元數。

4.根據權利要求1所述沖擊噪聲下MIMO雷達陣列的診斷方法，其特征在于，步驟(3)中，對預處理后的MIMO雷達接收信號進行匹配濾波，獲得M×N個虛擬陣元在K個脈沖周期的輸出信號矩陣，其中，M表示發射陣元數，N表示接收陣元數。

5.根據權利要求4所述沖擊噪聲下MIMO雷達陣列的診斷方法，其特征在于，所述虛擬陣元輸出信號矩陣的計算公式為：

式中，表示虛擬陣列輸出信號矩陣；和分別表示含故障陣元的發射和接收陣列流型矩陣；表示故障陣元的發射陣列導向矢量；表示含故障陣元的接收陣列導向矢量；l＝1,2,…,L；M表示發射陣元數；N表示接收陣元數；L表示目標個數；S表示目標反射系數矩陣；表示噪聲矩陣；表示Khatri-Rao積。

6.根據權利要求1所述沖擊噪聲下MIMO雷達陣列的診斷方法，其特征在于，步驟(4)中，所述將數據矩陣按序分割成多個圖像塊具體為，將數據矩陣自上而下每M行分成一個子圖像塊，共形成N個子圖像塊矩陣；再將數據矩陣重排成新的數據矩陣，將自上而下每N行分成一個圖像塊，共構成M個圖像塊。

7.根據權利要求1所述沖擊噪聲下MIMO雷達陣列的診斷方法，其特征在于，步驟(5)中，計算第n₀個接收陣元圖像塊與其余接收陣元圖像塊的互信息值并取均值

8.根據權利要求7所述沖擊噪聲下MIMO雷達陣列的診斷方法，其特征在于，所述接收陣元對應的互信息值的均值計算公式為：

式中，表示第n₀個接收陣元圖像塊與第n₁個接收陣元圖像塊的互信息值，其中，n₀＝1,2,...,N，n₁＝1,2,...,N,n₁≠n₀；N表示接收陣元數。

9.根據權利要求1所述沖擊噪聲下MIMO雷達陣列的診斷方法，其特征在于，步驟(5)中，計算第m₀個發射陣元圖像塊與其余發射陣元圖像塊的互信息值并取均值

10.根據權利要求9所述沖擊噪聲下MIMO雷達陣列的診斷方法，其特征在于，所述發射陣元對應的互信息值的均值計算公式為：

式中，表示第m₀個接收陣元圖像塊與第m₁個接收陣元圖像塊的互信息值，其中，m₀＝1,2,...,M，m₁＝1,2,...,N,m₁≠m₀；M表示發射陣元數。