[發明專利]一種智能反射面輔助的MIMO雷達目標檢測方法與電子設備

有效

• 申請號: 202011257423.3
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112379347B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）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（專利權）人: 中國人民解放軍空軍預警學院
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41;G01S13/02
• 代理公司: 深圳市六加知識產權代理有限公司 44372
• 代理人: 向彬

本發明提供了一種智能反射面輔助的MIMO雷達目標檢測方法，包括：根據目標探測方位、智能反射面與接收陣列之間的信道狀態信息，對智能反射面上的每個陣元的相移量進行優化計算得到每個陣元的優化相移量；根據得到的智能反射面的每個陣元的優化相移量對智能反射面進行控制，雷達發射探測信號并進行接收回波信號；對待檢測距離單元的接收信號計算其空間譜；根據得到的空間譜，檢測在該空間譜的感興趣方向是否出現峰值，如果出現峰值，那么則表示該方向的該距離單元上存在目標。本發明利用智能反射面來增強MIMO雷達接收陣列的信號強度，改善目標檢測的性能，具有更好的空間譜分辨率。本發明還提供了相應的電子設備。

技術領域

本發明屬于雷達探測技術領域，更具體地，涉及一種智能反射面輔助的MIMO雷達目標檢測方法與電子設備。

背景技術

智能反射面是一種由大量低成本的被動無源反射元件組成的平面，每個元件能都能夠獨立地對入射信號進行相位和幅度的改變。目前，已有研究將智能反射面運用到無線通信中。通過將智能放射面放置于發送方與接收方之間，使得接收方能更好地接收發送方發送的信號。文獻《Towards Smart Wireless Communications via IntelligentReflecting Surfaces:A Contemporary Survey》(IEEE Communications SurveysTutorials,2020)總結和展望了智能反射面在無線通信中的巨大潛力和應用前景。智能反射面在雷達領域也有一定的應用，尤其是微波成像領域。在文獻《Review of MetasurfaceAntennas for Computational Microwave Imaging》(IEEE Transactions on Antennasand Propagation,vol.68,no.3)中對智能反射面在微波成像中的應用進行了綜述。由此可見，智能反射面在雷達和無線通信中都具有較大的應用潛力。

發明內容

為了解決現有技術存在的問題，本發明提出了一種智能反射面輔助的MIMO雷達目標檢測方法。利用智能反射面，改善MIMO雷達接收陣列的接收信號強度，改善雷達探測性能，提高雷達目標的空間分辨率。本發明目的在于利用智能反射面，改善雷達目標探測性能。

為了達到上述目的，本發明提供了一種智能反射面輔助的MIMO雷達目標檢測方法，首先對智能反射面進行優化，然后進行目標探測。具體包括以下步驟：

步驟S1：根據目標探測方位、智能反射面與接收陣列之間的信道狀態信息，對智能反射面上的每個陣元的相移量進行優化計算得到每個陣元的優化相移量。

考慮窄帶集中式MIMO雷達系統，發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，目標的回波方向與接收天線陣列的夾角為θ，目標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可以表示為：

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

為發射信號矩陣，為第m根天線發射的長度為L的信號且SS^H＝I。β(θ)為目標在θ方向的雷達截面積系數。是維度為K的對角矩陣，其中β_n∈[0,1]和θ_n∈[0,2π)分別為智能反射面上第n個陣元對入射信號進行反射后的幅度衰減值和相移量。是智能反射面和接收陣列之間的信道矩陣。為高斯噪聲矩陣。

通過合理的設置智能反射面的相移量可以優化接收天線陣列的接收信號，但是智能反射面上陣元的幅度衰減值和相移量存在一定的聯系。智能反射面上的陣元對入射信號進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關系β(θ_n)，可以表示為：