[發(fā)明專利]一種智能反射面輔助的MIMO雷達(dá)目標(biāo)檢測方法與電子設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011257423.3
• 申請(qǐng)日: 2020-11-12
• 公開（公告）號(hào): CN112379347B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂偉;鄧斌;方其慶;劉根;周樂;胡亞敏;文小喬;劉偉;楊靈明;喬天
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍空軍預(yù)警學(xué)院
• 主分類號(hào): G01S7/41
• 分類號(hào): G01S7/41;G01S13/02
• 代理公司: 深圳市六加知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44372
• 代理人: 向彬

1.一種智能反射面輔助的MIMO雷達(dá)目標(biāo)檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：根據(jù)目標(biāo)探測方位、智能反射面與接收陣列之間的信道狀態(tài)信息，對(duì)智能反射面上的每個(gè)陣元的相移量進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算得到每個(gè)陣元的優(yōu)化相移量；具體為：

發(fā)射天線陣列和接收天線陣列分別安裝有M和N根天線，天線按照半波長間距成線形放置，智能反射面上安裝有K個(gè)陣元，天線也按照半波長間距線形放置；智能反射面與接收天線陣的夾角為α，目標(biāo)的回波方向與接收天線陣列的夾角為θ，目標(biāo)回波方向與智能反射面的夾角為θ'；接收天線陣列的接收信號(hào)表示為：

其中表示接收信號(hào)矩陣，和分別表示發(fā)射天線陣列、接收天線陣列和智能反射面的導(dǎo)向矢量，且表示為：

為發(fā)射信號(hào)矩陣，為第m根天線發(fā)射的長度為L的信號(hào)且SS^H＝I；β(θ)為目標(biāo)在θ方向的雷達(dá)截面積系數(shù)；是維度為K的對(duì)角矩陣，其中β_n∈[0,1]和θ_n∈[0,2π)分別為智能反射面上第n個(gè)陣元對(duì)入射信號(hào)進(jìn)行反射后的幅度衰減值和相移量；是智能反射面和接收天線陣列之間的信道矩陣，為高斯噪聲矩陣；

智能反射面上的每個(gè)陣元對(duì)入射信號(hào)進(jìn)行反射后的幅度衰減值和相移量之間滿足一定的近似函數(shù)關(guān)系β(θ_n)，表示為：

其中θ_n表示第n個(gè)陣元的相移量，β(θ_n)表示陣元在不同的相移量時(shí)對(duì)入射信號(hào)的衰減值；β_min和是對(duì)該函數(shù)關(guān)系進(jìn)行調(diào)整的常量，根據(jù)對(duì)智能反射面上陣元的實(shí)際測量結(jié)果來進(jìn)行設(shè)置；

令其中Λ＝diag(a_r,IRS(θ'))表示由a_r,IRS(θ')中的元素構(gòu)成的對(duì)角矩陣；和b_i為b中第i個(gè)元素的相位和幅值；

為對(duì)智能反射面上的第n個(gè)陣元進(jìn)行優(yōu)化，求解如下函數(shù)最大值優(yōu)化問題且θ_n∈[0,2π)，其中β_n滿足式(2)的函數(shù)關(guān)系；為b中第n個(gè)元素的相位；對(duì)于f(θ_n)最大值的優(yōu)化求解，采用三點(diǎn)的二項(xiàng)式近似的方法，得到三個(gè)點(diǎn)(x₁,f(x₁))，(x₂,f(x₂))和(x₃,f(x₃))；當(dāng)時(shí)，x₂＝-π，當(dāng)時(shí)，x₂＝π，該三點(diǎn)確立的二次拋物線曲線的頂點(diǎn)即為最大值所在位置；

根據(jù)以上定義，智能反射面的第n個(gè)陣元的優(yōu)化后的相移量為：

步驟S2：根據(jù)步驟S1得到的智能反射面的每個(gè)陣元的優(yōu)化相移量對(duì)智能反射面進(jìn)行控制，雷達(dá)發(fā)射探測信號(hào)并進(jìn)行接收回波信號(hào)；對(duì)待檢測距離單元的接收信號(hào)計(jì)算其空間譜；

步驟S3：根據(jù)步驟S2中的得到的空間譜，檢測在該空間譜的感興趣方向是否出現(xiàn)峰值，如果出現(xiàn)峰值，則表示該方向的該距離單元上存在目標(biāo)。

2.如權(quán)利要求1所述的智能反射面輔助的MIMO雷達(dá)目標(biāo)檢測方法，其特征在于，所述步驟S2具體為：

接收信號(hào)的空間譜表示為：

其中為對(duì)目標(biāo)的雷達(dá)截面積的幅值在角度θ的估計(jì)；a′_r(θ)＝a_r(θ)+HΦa_r,IRS(θ')，||·||，(·)^H，(·)^*和(·)^-1分別表示矩陣的2范數(shù)、共軛轉(zhuǎn)置、共軛和矩陣求逆；

3.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：

至少一個(gè)處理器；以及，

與所述至少一個(gè)處理器通信連接的存儲(chǔ)器；其中，

所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有可被所述至少一個(gè)處理器執(zhí)行的指令，所述指令被所述至少一個(gè)處理器執(zhí)行，以使所述至少一個(gè)處理器能夠執(zhí)行權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的智能反射面輔助的MIMO雷達(dá)目標(biāo)檢測方法。