[發明專利]基于布谷鳥搜索的雙基MIMO雷達回波非相參積累方法

有效

• 申請號: 202110503892.7
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113238191B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 李小龍;王辰宇;望明星;陳海旭;孫智;崔國龍;孔令講
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S7/35
• 分類號: G01S7/35;G01S7/41;G01S13/00;G06F30/20
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發明公開一種基于布谷鳥搜索的雙基MIMO雷達回波非相參積累方法，應用于雷達信號技術領域，針對現有的非相參積累方法計算量過大的問題，本發明采用正交頻分復用線性調頻信號作為發射信號，接收節點首先通過匹配濾波分離耦合回波，并通過動目標檢測實現各回波在慢時間維度的多脈沖相參積累，隨后利用布谷鳥搜索算法估計各節點回波間的時延差異和多普勒差異，并構造相應的時延和多普勒補償函數，從而完成各節點回波間差異的補償，最終得到各節點回波的非相參積累結果。

技術領域

本發明屬于雷達信號技術領域，特別涉及一種非相參積累技術。

背景技術

隨著科技的高速發展，人們渴望不斷提升雷達系統的探測威力和精度，這對傳統相控陣雷達而言無疑是巨大的挑戰。針對這一問題，美國麻省理工學院在本世紀初展開對MIMO(Multiple-input Multiple-output,多輸入多輸出)雷達的研究，MIMO雷達具有單元雷達體積小，機動性強，成本低等優勢，通過對各單元雷達回波的積累，可有效提升雷達系統的探測威力。

MIMO雷達與傳統相控陣雷達的主要區別是采用正交波形作為發射信號，在接收端分離耦合回波，通過對各單元雷達回波間的差異進行補償，實現各單元雷達回波的積累，可以顯著提升目標回波的信噪比，進而達到增強雷達系統探測威力的目的。積累檢測方法一般分為相參積累和非相參積累，針對相參積累，X.Liu等人提出了一種基于干凈信號重建的雙基MIMO雷達相參積累方法，通過對互相關能量泄漏的剔除，重建干凈的回波，并利用干凈回波對相參參數進行有效估計，然而該方法僅針對靜止目標，在動目標場景下并不適用。P.Sun等人在考慮回波時延誤差和相位誤差的前提下，推導了MIMO雷達相參參數估計的克拉美羅下界，然而并未給出關于相參參數的估計方法。M.Wang等人提出一種基于熵的分布式MIMO雷達多節點相參積累方法，利用信息熵構建關于補償相位的代價函數，通過對優化問題的求解補償不同節點間的相位差異，從而實現多節點回波的相參積累，然而該方法需要具備關于目標與雷達節點距離的先驗信息；針對非相參積累，T.Wang等人提出了一種分布式無人機MIMO雷達的非相參積累檢測方法，通過設定搜索基點的位置和目標速度，并以該點為中心，建立四維搜索網格，隨后遍歷整個搜索區域，得到目標的距離-多普勒信息，然而該方法的計算量過大。因此，在缺乏關于動目標先驗信息的情況下，實現多節點回波的高效積累變得非常困難。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出一種基于布谷鳥搜索的雙基MIMO雷達回波非相參積累方法，實現了各節點回波能量的有效非相參積累。

本發明采用的技術方案為：基于布谷鳥搜索的雙基MIMO雷達回波非相參積累方法，包括：

S1.雙基MIMO雷達系統采用OFDM-LFM(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing Linear Frequency Modulated Signal，正交頻分復用線性調頻信號)信號作為發射信號，對遠場運動目標觀測期間，各個節點接收到來自所有節點的耦合回波；

S2.對耦合回波進行下變頻處理，利用發射信號之間的正交性，對得到的基帶信號進行匹配濾波，從而實現耦合回波的分離；

S3.對分離后的回波進行MTD(Moving Target Detection,動目標檢測)處理，得到多路MTD輸出信號；

S4.以其中一路MTD輸出信號為基準回波，對其它各路MTD輸出信號進行時延和多普勒的補償，并將補償后疊加結果的峰值作為目標函數，構建優化問題；

S5.利用布谷鳥搜索算法尋找優化問題的全局最優解，得到最佳的時延和多普勒補償；

S6.利用最佳的時延和多普勒補償，對除基準回波外的其它各路MTD輸出信號進行時延和多普勒的補償，最終得到各節點回波信號的非相參積累結果。