[發明專利]基于時空嵌套采樣的低復雜度目標DOD-DOA和多普勒頻率聯合估計算法

在審

• 申請號: 202310436992.1
• 申請日: 2023-04-23
• 公開（公告）號: CN116338622A
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 占成宏;胡國平;潘曉敏;趙方正;周豪
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41;G01S13/68
• 代理公司: 西安研創天下知識產權代理事務所(普通合伙) 61239
• 代理人: 楊鳳娟

1.基于時空嵌套采樣的低復雜度目標DOD-DOA和多普勒頻率聯合估計算法,其特征在于，該聯合估計算法包括以下步驟：

步驟1：將雙基地MIMO雷達系統配置為時空嵌套采樣模型，利用時空嵌套采樣模型采樣接收信號{x_q(l)}；

步驟2：采用嵌套配置的Q級延遲接收器對接收信號{x_q(l)}進行多級延遲采樣處理，經過Q級延遲接收并將接收數據表示為向量形式，即得到{y(l)}；

步驟3：利用匹配濾波器對延遲后的接收信號{y(l)}進行匹配濾波，得到回波信號{y(t)}；

步驟4：根據回波信號{y(t)}，建立目標回波信號的協方差矩陣R；

步驟5：向量化目標回波信號的協方差矩陣R實現對時空自由度的二次擴展，即表示為數據矢量z，采用多線性映射的方法對數據矢量z進行冗余和重排，得到觀測信號

步驟6：對新的觀測信號進行三重Toeplitz矩陣迭代重構，得到虛擬域的等效協方差矩陣R_xx；

步驟7：運用改進的多維ESPRIT算法對等效協方差矩陣R_xx進行特征分解，構建目標的發射角、接收角和多普勒頻率的表達式，進而求得目標的發射角、接收角和多普勒頻率估計值。

2.根據權利要求1所述的基于時空嵌套采樣的低復雜度目標DOD-DOA和多普勒頻率聯合估計算法，其特征在于，接收信號{x_q(l)}的采樣過程具體為：

步驟101：在時空嵌套采樣模型中，發射陣列和接收陣列均為二階嵌套陣列，發射陣列陣元數為M＝M₁+M₂，接收陣列的陣元數為N＝N₁+N₂，延遲器配置為Q＝Q₁+Q₂，設單位陣元的陣元間距為d₀＝λ/2，則收發陳列的物理陣元位置集合表示為：

步驟102：假設存在K個遠場窄帶非相干目標，θ_k和f_dk(k＝1,2,...K)分別表示目標的DOD、DOA和多普勒頻率，發射陣列發射M個不同的正交脈沖信號，在第l(l＝1,2,...,L)次發射脈沖下，接收端的回波信號模型表示為：

其中，表示Khatri-Rao積，α_k表示第k個目標的散射系數，T_r為發射脈沖的重復周期，n(l)為均值為0、方差為的MN×1維高斯白噪聲向量，且：

A_r(θ)＝[a_r(θ₁),a_r(θ₂),...,a_r(θ_K)]????(5)

和a_r(θ_k)分別表示發射陣列和接收陣列的導向矢量，其表示為：

步驟103：采用嵌套配置的Q級延遲接收器對接收信號x(l)進行延遲采樣處理，假設在延遲時間內目標的DOD、DOA和多普勒頻率參數保持不變，則第q級延遲后的回波信號表示為：

其中，n_q(l)＝n(l+qτ),q＝1,2,...,Q。

3.根據權利要求2所述的基于時空嵌套采樣的低復雜度目標DOD-DOA和多普勒頻率聯合估計算法，其特征在于，接收信號{y(l)}的表達式為：

其中，

c_d(f_dk)為目標的多普勒導向矢量，和A_r(θ)稱為空域導向矢量。

4.根據權利要求3所述的基于時空嵌套采樣的低復雜度目標DOD-DOA和多普勒頻率聯合估計算法，其特征在于，在上述步驟3中，回波信號{y(t)}的表達式如下：

其中，為散射系數和多普勒參數構造的信息矢量，維白噪聲信號矢量；表示接收信號的聯合導向矢量。