[發明專利]基于二維塊稀疏恢復的虛擬孔徑MIMO雷達目標探測方法

在審

• 申請號: 202110595553.6
• 申請日: 2021-05-29
• 公開（公告）號: CN113391286A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 陸星宇;徐邦禎;譚珂;楊建超;虞文超;戴崢;蘇衛民;顧紅
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

本發明公開了一種基于二維塊稀疏恢復的虛擬孔徑MIMO雷達目標探測方法，克服了傳統虛擬孔徑MIMO雷達存在的距離旁瓣高、小目標檢測性能差等問題；該方法采用二維塊稀疏恢復的方法，通過在目標散射信息反演的問題中利用由虛擬孔徑間距離?多普勒圖的相似性與稀疏性先驗信息，有效抑制了由波形不完全正交而引發的距離旁瓣，減小了強雜波與強目標旁瓣造成的弱小目標檢測性能損失，提升了虛擬孔徑MIMO雷達的檢測性能。

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，它特別涉及雷達目標檢測技術中的虛擬孔徑MIMO雷達目標檢測方法。

背景技術

采用發射站間正交波形體制的MIMO雷達能夠在接收端合成虛擬孔徑，具有陣列自由度高、波束方向圖性能好及角度分辨率高等優點，在雷達目標檢測領域發揮著重要作用。

在MIMO雷達中，要在接收端完全分離多個發射通道的回波，要求在不同時延、不同多普勒頻率調制的條件下各發射通道的波形間完全正交。實際上，這樣的正交波形并不存在。實際應用中的虛擬孔徑MIMO雷達由于波形的不完全正交，存在自相關與互相關函數不理想的問題。采用傳統的匹配濾波方法進行距離多普勒維相關處理的距離像旁瓣較高，導致小目標被大目標旁瓣掩蓋、目標檢測性能下降等問題。

在文獻P.Stoica,J.Li,and M.Xue,“Transmit codes and receive filters forradar,”IEEE Signal Processing Magazine,vol.25,no.6，pp.94–109，November 2008.與C.Ma,T.S.Yeo,C.S.Tan,Y.Qiang,and T.Zhang,“Receiver design for MIMO radarrange sidelobes suppression,”IEEE Transactions on Signal Processing,vol.58,no.10,pp.5469–5474,Oct 2010.中，提出了采用失配濾波器代替匹配濾波器的MIMO雷達相關接收機設計方法。但失配濾波器的旁瓣抑制效果有限，且會造成目標的信噪比損失，不具備噪聲環境下的魯棒性。

在文獻N.Shahbazi，A.Abbasfar,and M.Jabbarian-Jahromi，“Robust design ofmeasurement matrix for CS-MIMO radar in clutter,”Electronics Letters,vol.53,no.23，pp.1548–1550,2017中提出了一種基于稀疏恢復的MIMO雷達目標檢測方法以抑制由于波形不完全正交而導致的距離旁瓣。但該方法假設所有目標都具有相同的距離，不適用于實際應用中可能存在的距離分散的多目標場景。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于二維塊稀疏恢復的虛擬孔徑MIMO雷達目標探測方法，將目標散射信息的反演問題建模為二維塊稀疏恢復優化問題，并提出相應的優化問題求解方法，通過利用虛擬孔徑間距離-多普勒圖的相似性與稀疏性先驗特性，提升目標散射信息求解的精確性，從而降低旁瓣、提升檢測性能。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種基于二維塊稀疏恢復的虛擬孔徑MIMO雷達目標探測方法，包括：

構建距離維冗余字典與多普勒維字典；

建立二維塊稀疏恢復優化模型，以建模目標散射信息反演問題；

通過基于光滑l0范數的優化問題迭代求解方法，獲得多通道的距離-多普勒模糊圖；

采用數字波束形成方法進行通道間相干處理，獲得指定波束指向的距離-多普勒模糊圖；

對距離多普勒圖采用單元平均恒虛警處理，以檢測目標并獲取目標對應的距離、多普勒信息。