[發明專利]一種基于空時編碼的MIMO雷達目標定位方法及系統

有效

• 申請號: 202110587983.3
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113281732B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 謝銳;高揚;鄧彧俊;羅鍇
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01S13/06
• 分類號: G01S13/06
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 胡秋萍

本發明公開了一種基于空時編碼的MIMO雷達目標定位方法及系統，屬于目標探測定位領域，方法包括：利用空時分組碼調制線性調頻信號的初相后發射，信號經目標物體反射后被接收天線接收；將每一接收天線接收的信號分別與第一根發射天線發射的信號進行混頻，得到基帶信號，對基帶信號依次進行采樣、提取重組、空時解碼，得到相應的解碼信號；組合解碼信號以構建空時二維虛擬陣列信號，并對空時二維虛擬陣列信號依次進行二維平滑、組合以得到空時聯合虛擬子陣信號；構建空時聯合虛擬子陣信號的譜函數；計算譜函數的極大值，并根據極大值對應的距離和方位角定位目標物體。可以提升角度估計精度，且雜波背景更干凈，有利于目標檢測，提高定位精度。

技術領域

本發明屬于目標探測定位領域，更具體地，涉及一種基于空時編碼的MIMO雷達目標定位方法及系統。

背景技術

多目標定位技術具有廣泛的應用，例如智慧交通、室內定位等。相較于紅外線、激光、超聲波等探測技術，雷達幾乎不受天氣影響，具有全天候、全天時的特點，而且有一定的穿透能力。在火災現場、大霧天氣等能見度較低的場景，雷達也具有穩定的多目標定位性能。

多輸入多輸出(multiple in multiple out，MIMO)雷達是一種多天線聯合收發系統，波形分集、空間分集與時間分集等技術使其具有分辨率高、波束設計靈活、抗目標閃爍以及抗干擾等優點。一般來說，MIMO雷達要求各發射波形之間是相互正交的，并且具有良好的自相關和互相關特性，但是設計出多個符合此條件的波形并不簡單。現有MIMO雷達定位技術一般通過特殊方法設計出較好的正交波形以滿足定位需求，但這樣的方法復雜度較高，需要耗費大量的硬件資源；在信號處理方面，傳統的基于MIMO雷達的定位方法通常分兩步進行，即通過快速傅里葉變換(Fast Fourier Transform，FFT)估計目標的距離，再通過數字波束形成或一維譜估計算法估計目標的角度，從而實現目標的定位。但這類方法具有角度分辨率差，定位精度低等缺點。

發明內容

針對現有技術的缺陷和改進需求，本發明提供了一種基于空時編碼的MIMO雷達目標定位方法及系統，其目的在于提升角度分辨率，且使得雜波背景更干凈，有利于目標檢測，從而提高定位精度。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種基于空時編碼的MIMO雷達目標定位方法，包括：S1，利用空時分組碼調制線性調頻信號的初相，并利用MIMO雷達的發射天線發射調制后的線性調頻信號，所述線性調頻信號經目標物體反射后被所述MIMO雷達的接收天線接收；S2，將每一接收天線接收到的信號分別與所述MIMO雷達的第一根發射天線發射的線性調頻信號進行混頻，得到相應的基帶信號，并對所述基帶信號依次進行采樣、提取重組以及空時解碼，得到相應的解碼信號；S3，組合所述解碼信號以構建空時二維虛擬陣列信號，并對所述空時二維虛擬陣列信號依次進行二維平滑、組合以得到空時聯合虛擬子陣信號；S4，構建所述空時聯合虛擬子陣信號的譜函數，所述譜函數與所述目標物體相對于所述MIMO雷達的距離和方位角相關；S5，計算所述譜函數的極大值，并根據極大值對應的距離和方位角定位所述目標物體。

更進一步地，所述目標物體的個數為一個或多個，所述極大值與所述目標物體一一對應，所述S5中根據各極大值對應的距離和方位角定位各所述目標物體。

更進一步地，所述S1中發射天線發射的調制后的線性調頻信號為：

其中，為第p根發射天線在第m個掃頻周期內發射的調制后的線性調頻信號，p＝1，2，…，P，m＝1，2，…，M，P為所述MIMO雷達中發射天線的數量，M為掃頻周期的個數，M≥P，t為時間，j為虛數單位，f₀為起始頻率，μ為掃頻斜率，/為經過空時編碼后第p根發射天線在第m個掃頻周期內發射的調制后的線性調頻信號的相位。