[發(fā)明專利]一種MIMO雷達(dá)的波束成形方法、系統(tǒng)和設(shè)備

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111094964.3
• 申請(qǐng)日: 2021-09-17
• 公開（公告）號(hào): CN113922853A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶征;琺哈德·薩希托;程偉;王鵬立
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京慧爾視智能科技有限公司
• 主分類號(hào): H04B7/06
• 分類號(hào): H04B7/06;H04B7/08;H04B7/0456
• 代理公司: 北京三聚陽光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 王娜

1.一種MIMO雷達(dá)的波束成形方法，所述MIMO雷達(dá)包括M個(gè)發(fā)射機(jī)和N個(gè)接收機(jī)，其特征在于，所述方法包括：

通過具有不同通信碼的發(fā)射機(jī)編碼M個(gè)發(fā)射信號(hào)，并發(fā)送所述M個(gè)發(fā)射信號(hào)到檢測目標(biāo)；

分別利用每一個(gè)接收機(jī)接收檢測目標(biāo)返回的M個(gè)檢測信號(hào)，并利用M個(gè)發(fā)射機(jī)對(duì)應(yīng)的通信碼對(duì)每一個(gè)接收機(jī)接收到的所述M個(gè)檢測信號(hào)進(jìn)行解碼以生成M×N個(gè)接收信號(hào)；

將M×N個(gè)接收信號(hào)中使用相同通信碼解碼得到的接收信號(hào)進(jìn)行合并得到M個(gè)合并結(jié)果，并將所述M個(gè)合并結(jié)果進(jìn)行下變頻轉(zhuǎn)換以得到M個(gè)輸入信號(hào)；

基于所述M個(gè)輸入信號(hào)的協(xié)方差矩陣計(jì)算用于生成目標(biāo)波束的目標(biāo)權(quán)向量，以利用所述目標(biāo)權(quán)向量加權(quán)合并全部輸入信號(hào)生成目標(biāo)波束。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述MIMO雷達(dá)包括移相器，在所述分別將N個(gè)接收機(jī)中使用相同通信碼解碼的接收信號(hào)進(jìn)行合并，并將合并結(jié)果進(jìn)行下變頻轉(zhuǎn)換以得到M個(gè)輸入信號(hào)之前，所述方法還包括：

通過所述移相器將所述M×N個(gè)接收信號(hào)導(dǎo)向波達(dá)方向。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述M個(gè)輸入信號(hào)的協(xié)方差矩陣計(jì)算用于生成目標(biāo)波束的目標(biāo)權(quán)向量，包括：

基于所述M個(gè)輸入信號(hào)的協(xié)方差矩陣對(duì)波達(dá)方向的信干噪比進(jìn)行最大尋優(yōu)計(jì)算，并將尋優(yōu)結(jié)束時(shí)生成的最佳權(quán)向量作為目標(biāo)權(quán)向量。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述M個(gè)輸入信號(hào)的協(xié)方差矩陣對(duì)波達(dá)方向的信干噪比進(jìn)行最大尋優(yōu)計(jì)算，包括：

計(jì)算所述M個(gè)輸入信號(hào)的協(xié)方差矩陣；

根據(jù)所述協(xié)方差矩陣與第一權(quán)向量計(jì)算波達(dá)方向的信干噪比；

以所述信干噪比遞增為約束條件調(diào)整所述第一權(quán)向量，并返回根據(jù)所述協(xié)方差矩陣與第一權(quán)向量計(jì)算波達(dá)方向的信干噪比的步驟；

當(dāng)滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)結(jié)束調(diào)整所述第一權(quán)向量，并將當(dāng)前的第一權(quán)向量作為所述最佳權(quán)向量。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，當(dāng)滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)結(jié)束調(diào)整所述第一權(quán)向量，包括：

當(dāng)所述信干噪比在連續(xù)預(yù)設(shè)次數(shù)內(nèi)的變化量小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，結(jié)束調(diào)整所述第一權(quán)向量。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算波達(dá)方向的信干噪比公式如下：

式中，SINR為信干噪比，σ是信號(hào)功率，θ_k是接收到的目標(biāo)方向信號(hào)的期望到達(dá)角，A(θ_k)是與θ_k相關(guān)的導(dǎo)向矢量,R_i+n為輸入信號(hào)中干擾和白噪聲的協(xié)方差矩陣，W是權(quán)向量，W^H是權(quán)向量的轉(zhuǎn)置共軛矩陣。

7.一種MIMO雷達(dá)的波束成形系統(tǒng)，所述MIMO雷達(dá)包括M個(gè)發(fā)射機(jī)和N個(gè)接收機(jī)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

信號(hào)發(fā)射模塊，用于通過具有不同通信碼的發(fā)射機(jī)編碼M個(gè)發(fā)射信號(hào)，并發(fā)送所述M個(gè)發(fā)射信號(hào)到檢測目標(biāo)；

信號(hào)接收模塊，用于分別利用每一個(gè)接收機(jī)接收檢測目標(biāo)返回的M個(gè)檢測信號(hào)，并利用M個(gè)發(fā)射機(jī)對(duì)應(yīng)的通信碼對(duì)每一個(gè)接收機(jī)接收到的所述M個(gè)檢測信號(hào)進(jìn)行解碼以生成M×N個(gè)接收信號(hào)；

信號(hào)處理模塊，用于將M×N個(gè)接收信號(hào)中使用相同通信碼解碼得到的接收信號(hào)進(jìn)行合并得到M個(gè)合并結(jié)果，并將所述M個(gè)合并結(jié)果進(jìn)行下變頻轉(zhuǎn)換以得到M個(gè)輸入信號(hào)；

波束成形模塊，用于基于所述M個(gè)輸入信號(hào)的協(xié)方差矩陣計(jì)算用于生成目標(biāo)波束的目標(biāo)權(quán)向量，以利用所述目標(biāo)權(quán)向量加權(quán)合并全部輸入信號(hào)生成目標(biāo)波束。

8.一種MIMO雷達(dá)設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括：

M個(gè)發(fā)射機(jī)和N個(gè)接收機(jī)，分別用于信號(hào)的發(fā)送和接收；

主控器，分別與發(fā)射機(jī)和接收機(jī)連接，用于執(zhí)行如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的MIMO雷達(dá)的波束成形方法。