[發明專利]一種MIMO雷達的波束成形方法、系統和設備

在審

• 申請號: 202111094964.3
• 申請日: 2021-09-17
• 公開（公告）號: CN113922853A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 陶征;琺哈德·薩希托;程偉;王鵬立
• 申請（專利權）人: 南京慧爾視智能科技有限公司
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04B7/08;H04B7/0456
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 王娜

本發明公開了一種MIMO雷達的波束成形方法，其中方法包括：通過具有不同通信碼的發射機編碼M個發射信號，并發送M個發射信號到檢測目標；分別利用每一個接收機接收檢測目標返回的M個檢測信號，并利用M個發射機對應的通信碼對每一個接收機接收到的M個檢測信號進行解碼以生成M×N個接收信號；將M×N個接收信號中使用相同通信碼解碼得到的接收信號進行合并得到M個合并結果，并將M個合并結果進行下變頻轉換以得到M個輸入信號；基于M個輸入信號的協方差矩陣計算用于生成目標波束的目標權向量，以利用目標權向量加權合并全部輸入信號生成目標波束。本發明提供的技術方案在不降低MIMO雷達抗干擾性能的前提下降低了實現波束成形的復雜度。

技術領域

本發明涉及雷達波束成形領域，具體涉及一種MIMO雷達的波束成形方法、系統和設備。

背景技術

MIMO(Multiple In Multiple Out，多輸入多輸出)雷達經過長時間的發展，雷達技術經驗較豐富，所需的發射功率峰值較低、容易調制、成本低、信號處理簡單，并隨著毫米波技術的發展，在氣象雷達、交通雷達以及車載雷達中廣泛應用。但是隨著雷達的應用場景越來越多，雷達之間的干擾也逐漸嚴重。例如在智能駕駛與智能交通領域，輔助駕駛的車載雷達日益增多，車載雷達對交通雷達之間干擾已經十分嚴峻。波束成形技術是天線技術與數字信號處理技術的結合，目的用于定向信號傳輸或接收，從而增強目標方向的信號，弱化其他干擾信號。波束成形技術針對接收端的信號處理，可以通過對多天線陣元接收到的各路信號進行加權合成，形成所需的理想信號。但是傳統MIMO雷達在波束成形的實現過程中計算復雜程度較大，使得MIMO雷達如何在不降低抗干擾能力的同時，其實現方式又盡可能的簡化成為亟待解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明實施方式提供了一種MIMO雷達的波束成形方法、系統和設備，從而降低了波束成形計算中協方差矩陣的維度，簡化了波束成形權向量的計算過程，即實現了在不降低雷達抗干擾能力的同時，降低了波束成形實現的復雜度。

根據第一方面，一種MIMO雷達的波束成形方法，所述MIMO雷達包括M個發射機和N個接收機，所述方法包括：通過具有不同通信碼的發射機編碼M個發射信號，并發送所述M個發射信號到檢測目標；分別利用每一個接收機接收檢測目標返回的M個檢測信號，并利用M個發射機對應的通信碼對每一個接收機接收到的所述M個檢測信號進行解碼以生成M×N個接收信號；將M×N個接收信號中使用相同通信碼解碼得到的接收信號進行合并得到M個合并結果，并將所述M個合并結果進行下變頻轉換以得到M個輸入信號；基于所述M個輸入信號的協方差矩陣計算用于生成目標波束的目標權向量，以利用所述目標權向量加權合并全部輸入信號生成目標波束。

可選地，所述MIMO雷達包括移相器，在所述分別將N個接收機中使用相同通信碼解碼的接收信號進行合并，并將合并結果進行下變頻轉換以得到M個輸入信號之前，所述方法還包括：通過所述移相器將所述M×N個接收信號導向波達方向。

可選地，所述基于所述M個輸入信號的協方差矩陣計算目標權向量，包括：基于所述M個輸入信號的協方差矩陣對波達方向的信干噪比進行最大尋優計算，并將尋優結束時生成的最佳權向量作為目標權向量。

可選地，所述基于所述M個輸入信號的協方差矩陣對波達方向的信干噪比進行最大尋優計算，包括：計算所述M個輸入信號的協方差矩陣；根據所述協方差矩陣與第一權向量計算波達方向的信干噪比；以所述信干噪比遞增為約束條件調整所述第一權向量，并返回根據所述協方差矩陣與第一權向量計算波達方向的信干噪比的步驟；當滿足預設條件時結束調整所述第一權向量，并將當前的第一權向量作為所述最佳權向量。

可選地，當滿足預設條件時結束調整所述第一權向量，包括：當所述信干噪比在連續預設次數內的變化量小于預設閾值時，結束調整所述第一權向量。

可選地，所述計算波達方向的信干噪比公式如下：