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

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111381726.0
• 申請(qǐng)日: 2021-11-22
• 公開（公告）號(hào): CN114137495A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳華;王威龍;王剛;屈龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/42
• 分類號(hào): 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

本發(fā)明涉及一種基于平行因子分解的近場(chǎng)極化MIMO雷達(dá)參數(shù)估計(jì)方法，通過建立基于交叉偶極子—磁環(huán)天線均勻線陣的雙基地MIMO雷達(dá)的系統(tǒng)模型,發(fā)射端由2M+1個(gè)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(gè)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；對(duì)K個(gè)不相關(guān)的近場(chǎng)窄帶完全極化目標(biāo)進(jìn)行定位，第k個(gè)目標(biāo)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，該方法能夠在交叉偶極子—磁環(huán)天線均勻線性陣列的前提下，精確地計(jì)算得到二維發(fā)射角、二維接收角、二維發(fā)射極化角、二維接收極化角以及目標(biāo)位置坐標(biāo)這些參數(shù)，方法簡(jiǎn)單靈活。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于平行因子分解的近場(chǎng)極化MIMO 雷達(dá)參數(shù)估計(jì)方法。

背景技術(shù)

MIMO雷達(dá)參數(shù)估計(jì)是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。相比于相控陣?yán)走_(dá)，MIMO雷達(dá)通過利用相互正交的波形特性可以實(shí)現(xiàn)更高的角度分辨率、更大的陣列自由度以及靈活的發(fā)射波形設(shè)計(jì)。近年來，為了實(shí)現(xiàn)雙基地MIMO雷達(dá)中發(fā)射角和接收角的聯(lián)合參數(shù)估計(jì)，已經(jīng)有很多優(yōu)良的算法被提出。盡管目前所提出的各種算法能夠?qū)崿F(xiàn)雙基地MIMO雷達(dá)在不同背景下的目標(biāo)參數(shù)精確定位，但是所使用的發(fā)射陣列和接收陣列均是標(biāo)量的均勻陣列或非均勻陣列，并且目標(biāo)源大都是遠(yuǎn)場(chǎng)源。相比于標(biāo)量陣列，極化陣列不僅能夠提供目標(biāo)的角度信息，同時(shí)能夠提供目標(biāo)的極化信息。因此，極化陣列具有較高的目標(biāo)分辨率和參數(shù)估計(jì)等能力。此外，當(dāng)目標(biāo)位于MIMO雷達(dá)的輻射近場(chǎng)區(qū)時(shí)，由于信號(hào)波前表達(dá)式的非線性，若直接應(yīng)用遠(yuǎn)場(chǎng)源測(cè)向算法，將會(huì)產(chǎn)生由模型不匹配帶來的巨大估計(jì)偏差。在近場(chǎng)場(chǎng)景下，目前還沒有提出利用極化信息的MIMO雷達(dá)多維參數(shù)估計(jì)算法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種在交叉偶極子—磁環(huán)天線均勻線性陣列的前提下，能夠精確地計(jì)算得到二維發(fā)射角、二維接收角、二維發(fā)射極化角、二維接收極化角以及目標(biāo)位置坐標(biāo)的基于平行因子分解的近場(chǎng)極化MIMO雷達(dá)參數(shù)估計(jì)方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種基于平行因子分解的近場(chǎng)極化MIMO雷達(dá)參數(shù)估計(jì)方法，該方法包括下列步驟：

S1、建立一個(gè)基于交叉偶極子—磁環(huán)天線均勻線陣的雙基地MIMO雷達(dá)的系統(tǒng)模型,所述系統(tǒng)模型中，發(fā)射端由2M+1個(gè)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(gè)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(zhǎng)；

S2、對(duì)K個(gè)不相關(guān)的近場(chǎng)窄帶完全極化目標(biāo)進(jìn)行定位，第k個(gè)目標(biāo)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(gè)快拍期間內(nèi)，獲取接收陣列接收到的數(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(gè)