[發(fā)明專利]一種基于長基線發(fā)射陣列FDA-MIMO雷達(dá)的參數(shù)估計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210467226.7
• 申請日: 2022-04-29
• 公開（公告）號: CN114779226A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧維波;胡衍墨;吳小川;楊昌群;董英凝;張鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 國家石油天然氣管網(wǎng)集團(tuán)有限公司華南分公司;哈爾濱工業(yè)大學(xué);中儀知聯(lián)(蘇州)工業(yè)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(chǎn)權(quán)代理有限公司 23213
• 代理人: 岳昕

一種基于長基線發(fā)射陣列FDA?MIMO雷達(dá)的參數(shù)估計方法，涉及雷達(dá)目標(biāo)定位技術(shù)領(lǐng)域，針對現(xiàn)有技術(shù)中雷達(dá)的測角精度低的問題，所述方法基于長基線發(fā)射陣列FDA?MIMO雷達(dá)陣列模型實現(xiàn)，所述長基線發(fā)射陣列FDA?MIMO雷達(dá)陣列模型包括接收陣列和發(fā)射陣列；本申請的發(fā)射陣列間的距離(即D)遠(yuǎn)大于波長，本申請所提模型才能在角度和距離精度上都優(yōu)于傳統(tǒng)模型。提升角度估計精度的原理在于，D遠(yuǎn)大于波長，極大地提升了陣列孔徑，由此測角誤差減小。提升距離估計精度的原理在于本發(fā)明模型的D在克拉美羅界中與距離相耦合，適當(dāng)?shù)貎?yōu)化D，可以實現(xiàn)高精度測距。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雷達(dá)目標(biāo)定位技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于長基線發(fā)射陣列FDA-MIMO雷達(dá)的參數(shù)估計方法。

背景技術(shù)

與傳統(tǒng)雷達(dá)參數(shù)估計相比，多輸入多輸出(MIMO)雷達(dá)具有提高雷達(dá)系統(tǒng)自由度、增強(qiáng)目標(biāo)探測能力和抗干擾能力等優(yōu)點，近年來受到廣泛關(guān)注。然而，低分辨率雷達(dá)受頻譜擁擠環(huán)境的影響，存在帶寬小與測距精度要求高的矛盾。頻控陣(FDA)技術(shù)的出現(xiàn)，以及FDA與MIMO雷達(dá)的結(jié)合(稱為FDA-MIMO雷達(dá))，使得解決這一問題成為可能。FDA-MIMO雷達(dá)能夠?qū)崿F(xiàn)距離超分辨，區(qū)分同一角度上不同距離的兩個目標(biāo)，在近年來備受關(guān)注。雖然FDA-MIMO雷達(dá)的角度分辨率優(yōu)于傳統(tǒng)MIMO雷達(dá)，但FDA-MIMO雷達(dá)的測角精度低于傳統(tǒng)MIMO雷達(dá)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：針對現(xiàn)有技術(shù)中雷達(dá)的測角精度低的問題，提出一種基于長基線發(fā)射陣列FDA-MIMO雷達(dá)的參數(shù)估計方法。

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是：

一種基于長基線發(fā)射陣列FDA-MIMO雷達(dá)的參數(shù)估計方法，所述方法基于長基線發(fā)射陣列FDA-MIMO雷達(dá)陣列模型實現(xiàn)，所述長基線發(fā)射陣列FDA-MIMO雷達(dá)陣列模型包括接收陣列和發(fā)射陣列；

接收陣列包括N個天線，天線間距為d＝λ2，λ為發(fā)射信號波長；

發(fā)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(fā)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(fā)射陣列發(fā)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(jìn)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(zhuǎn)換為4N行L列的矩陣y；

步驟二：利用矩陣y構(gòu)造協(xié)方差矩陣并對協(xié)方差矩陣進(jìn)行特征分解，然后設(shè)置特征值閾值，并將特征值大于閾值的K個特征值對應(yīng)的特征向量構(gòu)成信號子空間矩陣U_S；

步驟三：根據(jù)信號子空間矩陣U_S，并利用MR-ESPRIT算法得到三種旋轉(zhuǎn)不變子空間關(guān)系；

步驟四：利用三種旋轉(zhuǎn)不變子空間關(guān)系進(jìn)行角度距離聯(lián)合解模糊，得到模糊數(shù)的估計；

步驟五：根據(jù)模糊數(shù)的估計得到角度和距離的參數(shù)估計。

進(jìn)一步的，所述協(xié)方差矩陣表示為：

其中，(·)^H為向量的共軛轉(zhuǎn)置。

進(jìn)一步的，所述步驟二中K通過蓋式圓盤法得到。

進(jìn)一步的，所述步驟三的具體步驟為：

步驟三一：根據(jù)天線數(shù)量得到六個矩陣，六個矩陣分別為：