[發(fā)明專利]一種基于平行因子分解的近場極化MIMO雷達參數(shù)估計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111381726.0
• 申請日: 2021-11-22
• 公開（公告）號: CN114137495A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳華;王威龍;王剛;屈龍
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號: G01S7/42
• 分類號: G01S7/42
• 代理公司: 寧波甬致專利代理有限公司 33228
• 代理人: 高瑞霞

1.一種基于平行因子分解的近場極化MIMO雷達參數(shù)估計方法，其特征在于：該方法包括下列步驟：

S1、建立一個基于交叉偶極子—磁環(huán)天線均勻線陣的雙基地MIMO雷達的系統(tǒng)模型,所述系統(tǒng)模型中，發(fā)射端由2M+1個交叉偶極子—磁環(huán)天線構(gòu)成的均勻線性發(fā)射陣列，接收端由2N+1個交叉偶極子—磁環(huán)天線構(gòu)成的均勻線性接收陣列，發(fā)射陣元間距和接收陣元間距分別用dt和dr表示，并且滿足dt≤λ/2,dr≤λ/2,其中λ為電磁波波長；

S2、對K個不相關(guān)的近場窄帶完全極化目標進行定位，第k個目標的二維發(fā)射角和二維接收角分別用θ_tk和θ_rk表示，其中k＝1,2,...K；

S3、在第l個快拍期間內(nèi)，獲取接收陣元接收到的數(shù)據(jù)，其表示為：X^l＝A_r(θ_rk,ρ_rk,r_rk,η_rk)diag{b^(l)}A_t^T(θ_tk,ρ_tk,r_tk,η_tk)S+Z^(l)，其中，A_r(θ_rk,ρ_rk,r_rk,η_rk)為K個接收陣列的導(dǎo)向矢量，A_t(θ_tk,ρ_tk,r_tk,η_tk)為K個發(fā)射陣列的導(dǎo)向矢量，S為發(fā)射波形矩陣；b^(l)為散射系數(shù)，Z^(l)為噪聲矩陣，ρ_rk為接收陣列到目標的距離，r_rk為第k個目標的二維接收極化角，η_rk為第k個目標二維接收相位差，θ_rk為第k個目標的二維接收角，θ_tk為第k個目標的二維發(fā)射角，ρ_tk為發(fā)射陣列到目標的距離，r_tk為第k個目標的二維發(fā)射極化角，η_tk為第k個目標二維發(fā)射相位差，其中0≤r_tk,r_rk≤π/2，0≤η_tk,η_rk≤2π；

S4、在L次快拍下，獲取接收端匹配濾波器的輸出信號矩陣，其表示為：Y＝(Q_t⊙V_t⊙Q_r⊙V_r)B+N，其中，Q_t為發(fā)射信號導(dǎo)向矢量；Q_r為接收信號導(dǎo)向矢量；V_t為發(fā)射陣列的空間響應(yīng)；V_r是接收陣列的空間響應(yīng)；B＝[b⁽¹⁾,…,b^(L)]；N＝[n⁽¹⁾,…,n^(L)]，其中是濾波后的噪聲矢量；

S5、將步驟(4)中的接收端匹配濾波器的輸出信號矩陣排列成一個五階PARAFAC張量分解模型，表示為：再將五階PARAFAC張量分解模型轉(zhuǎn)換為一個三階PARAFAC張量分解模型，即：

S6、根據(jù)三階PARAFAC張量分解模型，采用復(fù)平行因子分解算法對A_t,A_r和B進行估計，得出A_t,A_r和B的估計值，分別記為和

S7、根據(jù)表達式來對進行特征分解，得到特征向量P_t＝[o_t1,o_t2,…,o_tK]和特征值R_t＝diag{λ_t1,λ_t2,…λ_tK}，其中，Ψ_t為K×K維矩陣，Δ₁為尺度模糊矩陣，J_t1＝[Ι_2M,0_2M]，J_t2＝[0_2M,I_2M]，I_2M為2M×2M的單位矩陣，0_2M為2M×2M的零矩陣，Ι₂為2×2維單位矩陣，A_t為發(fā)射陣列的導(dǎo)向矢量；

S8、根據(jù)得到的特征向量和特征值得出Π的估計值為其中，round{·}是一個四舍五入的函數(shù)，Re{P_t}表示取P_t的實部；根據(jù)Π的估計值得到V_t的估計值為：其中，表示由的第2m-1行到第2m行構(gòu)成的子陣；根據(jù)V_t的估計值得出第k個目標二維發(fā)射相位差：第k個目標的二維發(fā)射極化角為：其中，表示的第二行第k列的元素，表示的第一行第k列的元素；

S9、根據(jù)表達式得出w_tk的估計值為：根據(jù)w_tk的估計值得到第k個目標的二維發(fā)射角為：

S10、根據(jù)表達式得出V_r的估計值為：其中，J_r1＝[Ι_2N,0_2N]，J_r2＝[0_2N,I_2N]，I_2N為2N×2N的單位矩陣，0_2N為2N×2N的零矩陣，Δ₂為尺度模糊矩陣，Ψ_r是K×K維矩陣，根據(jù)V_r的估計值得出第k個目標的二維接收相位差為：第k個目標的二維接收極化角為：其中，表示的第二行第k列的元素，表示的第一行第k列的元素；

S11、根據(jù)表達式得出w_rk的估計值為：根據(jù)w_rk的估計得到值第k個目標的二維接收角為：第k個目標的位置為：