[發明專利]一種基于長基線發射陣列FDA-MIMO雷達的參數估計方法

在審

• 申請號: 202210467226.7
• 申請日: 2022-04-29
• 公開（公告）號: CN114779226A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 鄧維波;胡衍墨;吳小川;楊昌群;董英凝;張鑫
• 申請（專利權）人: 國家石油天然氣管網集團有限公司華南分公司;哈爾濱工業大學;中儀知聯(蘇州)工業自動化有限公司
• 主分類號: G01S13/06
• 分類號: G01S13/06;G01S7/42;G01S7/41;G06F17/16
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 岳昕

1.一種基于長基線發射陣列FDA-MIMO雷達的參數估計方法，其特征在于所述方法基于長基線發射陣列FDA-MIMO雷達陣列模型實現，所述長基線發射陣列FDA-MIMO雷達陣列模型包括接收陣列和發射陣列；

接收陣列包括N個天線，天線間距為d＝λ/2，λ為發射信號波長；

發射陣列包括4個天線，天線間距分別為0、Nd、D、D+Nd，D為基線長度，D＞＞λ每根天線發射頻率與載頻的頻偏分別為0、Δf、Δf₁和Δf+Δf₁，Δf為第二根天線與第一根天線的頻差，Δf₁為第三根天線與第一根天線的頻差；

所述方法包括以下步驟：

步驟一：發射陣列發射FDA-MIMO信號，接收陣列接收L個周期的回波信號，并將L個周期的回波信號進行混頻、濾波、MIMO正交處理、AD采樣后得到接收信號，并將接收信號轉換為4N行L列的矩陣y；

步驟二：利用矩陣y構造協方差矩陣并對協方差矩陣進行特征分解，然后設置特征值閾值，并將特征值大于閾值的K個特征值對應的特征向量構成信號子空間矩陣U_S；

步驟三：根據信號子空間矩陣U_S，并利用MR-ESPRIT算法得到三種旋轉不變子空間關系；

步驟四：利用三種旋轉不變子空間關系進行角度距離聯合解模糊，得到模糊數的估計；

步驟五：根據模糊數的估計得到角度和距離的參數估計。

2.根據權利要求1所述的一種基于長基線發射陣列FDA-MIMO雷達的參數估計方法，其特征在于所述協方差矩陣表示為：

其中，(·)^H為向量的共軛轉置。

3.根據權利要求1所述的一種基于長基線發射陣列FDA-MIMO雷達的參數估計方法，其特征在于所述步驟二中K通過蓋式圓盤法得到。

4.根據權利要求1所述的一種基于長基線發射陣列FDA-MIMO雷達的參數估計方法，其特征在于所述步驟三的具體步驟為：

步驟三一：根據天線數量得到六個矩陣，六個矩陣分別為：

J₃＝[I_2N,0_2N]、J₄＝[0_2N,I_2N]、以及

其中，為克羅內克積，I_N為維度為N的單位陣，0_N為維度為N的零矩陣，是一個M行1列的向量，第m個元素等于1，其余元素等于0；

步驟三二：根據六個矩陣得到最小二乘解，并對最小二乘解進行特征分解，得到三組特征值α＝[α₁,…,α_K]^T，β＝[β₁,…,β_K]^T和γ＝[γ₁,…,γ_K]^T，即三種旋轉不變子空間關系；

最小二乘解表示為：h＝1,2,3。

5.根據權利要求4所述的一種基于長基線發射陣列FDA-MIMO雷達的參數估計方法，其特征在于所述步驟四中模糊數的估計表示為：

其中，為β_k的模糊數的估計，β_k為β中的第k個元素，為γ_k的模糊數的估計，γ_k為γ中的第k個元素，為使括號內表達式取最小值時l_β,k的取值，代表使括號內表達式取最小值時l_γ,k的取值，r_min為待搜索距離門的距離最小值，Δr為距離門寬度，l_β,k和l_γ,k是整數，為模糊數搜索變量，l_β,k和l_γ,k的取值范圍如下：

其中，arg{·}為取相位操作符，c為光速，α_k為α中的第k個元素。