[發明專利]運動平臺下MIMO系統發射方向圖的設計方法

有效

• 申請號: 202011490158.3
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112731333B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 胡航;李俊安;王玉龍;胡昊
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01S7/42
• 分類號: G01S7/42;H04B7/0413
• 代理公司: 哈爾濱市松花江聯合專利商標代理有限公司 23213
• 代理人: 楊曉輝

運動平臺下MIMO系統發射方向圖的設計方法，解決了現有MIMO發射方向圖設計技術應用于運動平臺下的MIMO系統時，將導致系統空域性能大大下降，無法完成探測與跟蹤任務的問題，屬于MIMO系統的應用技術領域。本發明適用于發射陣列為線陣的MIMO系統，且發射陣列中有N個陣元，包括：S1、各發射天線在K個不同時刻的發射信號b_n(k)補償平臺運動導致的多普勒頻移；對位于陣列孔徑中心左右兩側的陣元，根據與目標的位置關系的不同，采用不同的補償形式；S2、根據b_n(k)獲取協方差矩陣W(l)；S3、根據W(l)得到其在l＝0時的值；S4、獲取運動平臺下MIMO系統的陣列導向向量d(θ)；S5、根據W(0)以及d(θ)，得到適用于平臺運動情況的MIMO系統發射方向圖。

技術領域

本發明涉及運動平臺下MIMO系統發射方向圖的一種設計方法，屬于MIMO系統的應用技術領域。

背景技術

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output,多輸入-多輸出)系統是新興的電子系統。與傳統的相控陣系統相比其具有更高的系統自由度及更高的空間分辨率，從而可實現更好的搜索-檢測-跟蹤性能。

已有的MIMO系統技術中很少考慮平臺運動的影響，即忽略多普勒效應。但實際應用中，很多情況下MIMO系統安裝于運動平臺上，平臺運動導致的多普勒效應使系統性能下降,特別是對系統的空域特性即發射方向圖產生很大影響,導致發射方向圖產生嚴重畸變，使目標探測與跟蹤性能嚴重下降。

目前對運動平臺下MIMO系統發射方向圖的設計還沒有有效的方法。現有的MIMO發射方向圖設計技術如應用于運動平臺下的MIMO系統,將導致空域性能大大下降,無法完成探測與跟蹤任務。

發明內容

針對現有MIMO發射方向圖設計技術應用于運動平臺下的MIMO系統,將導致空域性能大大下降，無法完成探測與跟蹤任務的問題，本發明提供一種運動平臺下MIMO系統發射方向圖的設計方法。

本發明是一種運動平臺下MIMO系統發射方向圖的設計方法，所述方法適用于發射陣列為線陣的MIMO系統，且發射陣列中有N個陣元，N為偶數，所述方法包括：

S1、MIMO系統在平臺運動的情況下,各陣元均在K個不同的時刻發射信號，第n個陣元在第k個時刻的發射信號為：

其中，1≤n≤N，1≤k≤K，且h(n)為

其中，v為平臺運動速度在陣列孔徑方向的投影，R₀為陣列孔徑中心與目標的距離，α為陣列孔徑中心與目標的連線和陣列孔徑方向的夾角，C為光速，f₀為工作頻率，d為陣元間距且各陣元間距均相同；

S2、根據S1的發射信號b_n(k)獲取其協方差矩陣W(l)，其中0≤l≤L-1；

S3、根據協方差矩陣W(l)得到其在l＝0時的值，即W(0)；

S4、獲取運動平臺下MIMO系統的陣列導向向量d(θ)；

S5、根據W(0)以及陣列導向向量d(θ)，得到運動平臺下MIMO系統的發射方向圖。

作為優選，所述S2中，協方差矩陣W(l)的第i行第j列個元素為w_ij(l)，其中0≤l≤L-1，且：

其中,1≤i≤N，1≤j≤N，和分別為陣列中第i個陣元和第j個陣元在K個時刻發射信號的均值，即：

作為優選，所述S4中，