雙基地多輸入多輸出雷達多目標定位方法
2023-12-05 20:16:31 1
專利名稱：雙基地多輸入多輸出雷達多目標定位方法
技術領域：
本發明涉及的是一種雷達定位方法，特別涉及多輸入多輸出類型系統的應用，具 體說是一種多輸入多輸出共址MIMO雷達系統的多目標快速定位方法。
背景技術：
多輸入多輸出(MIMO)雷達是借鑑通信領域的多輸入多輸出技術而提出一種具有 高探測性能和生存能力的新體制雷達。與傳統的雷達相比，MIMO雷達利用信號分集技術形 成很大的虛擬陣列孔徑，提高了探測目標的空間解析度；利用空間分集技術抑制目標的閃 爍特性，同時，MIMO雷達在抗幹擾、低截獲和載波抑制方面都具有很大的優勢。目前MIMO雷 達主要分為兩類，一類為統計MIMO雷達，通過寬的收發天線陣元距離可以獲得目標RCS的 空間分集信息，從而抑制了目標閃爍特性，提高目標的檢測概率；另一類為共址MIMO雷達， 通過不同發射天線發射正交信號在接收端匹配形成一個很長的虛擬陣列，從而獲得信號分 集信號，這些虛擬陣元可以形成一個低旁瓣的窄帶波束，提高目標角解析度和角度估計的 精度，獲得很好的估計性能。在MIMO雷達系統中，採用的目標方向估計大多數都是基於子空間類算法(如 MISIC算法或ESI3RIT算法等)。在文獻基於MUSIC和ESI3RIT的雙基地MIMO雷達角度估計 算法(電子與信息學報2010，32(9) =2129-2183)和基於多項式求根的雙基地MIMO雷達 多目標定位方法(電子與信息學報2010,32(9) =2197-2200)中，這兩種方法都是先估計 MIMO雷達接收數據的協方差矩陣，然後對協方差矩陣進行特徵值分解或奇異值分解，最後 利用峰值搜索或者多項式求根來確定目標方向。由於MIMO雷達可以形成很長的虛擬陣列， 因此得到一個高維數的接收數據的協方差矩陣，以上這些算法對協方差矩陣進行特徵值分 解的計算複雜度非常高，而且在低拍採樣條件收斂慢，計算複雜度高，不利於實時處理和硬 件的實現。
發明內容
本發明的目的在於提供一種能避免空間譜搜索和特徵值或奇異值分解，降低計算 複雜度，加快計算速度，且低拍採樣收斂速度快，有利於實時處理和硬體上的實現的雙基地 多輸入多輸出雷達多目標定位方法。本發明的目的是這樣實現的(I)M個發射陣元發射相互正交的相位編碼信號，N個接收陣元接收相位編碼信 號，發射陣元距和接收陣元陣均為半個波長，且M 3,# 3;(2)每個接收陣元的接收機的匹配濾波器對接收到的相位編碼信號進行匹配濾 波；(3)對匹配後的信號數據協方差矩陣空間進行多級維納濾波前向遞推得到信號子 空間；(4)用ESPRIT算法進行高分辨波達方向估計，且配對算法是二維參數自動配對；
(5)根據這兩個角度的交叉點實現對多目標進行定位，得到空間目標的位置。所述對匹配後的信號數據協方差矩陣空間進行多級維納濾波前向遞推得到信號 子空間的方法為(1)選用通過匹配後的回波信號協方差矩陣和其行均值作為多級維納濾波前向遞 推初始化量；(2)對匹配後的回波信號協方差矩陣進行多級維納濾波前向遞推，得到前ρ個維 納濾波權值向量Wi構造信號子空間，其中/ 1,2,...,屍,即^.,5]。所述自動配對的EsraiT算法進行二維波達方向估計的方法為(1)目標的相對發射端和接收端的發射角和接收角是通過發射端和接收端含有旋 轉不變因子信息的矩陣仍和叭，然後經過特徵值分解得到旋轉不變因子矩陣V P若空 間有P個目標，相對應的旋轉不變因子為
權利要求
1.一種雙基地多輸入多輸出雷達多目標定位方法，其特徵是(1)M個發射陣元發射相互正交的相位編碼信號，N個接收陣元接收相位編碼信號，發 射陣元距和接收陣元陣均為半個波長，且M 3 ；(2)每個接收陣元的接收機的匹配濾波器對接收到的相位編碼信號進行匹配濾波；(3)對匹配後的信號數據協方差矩陣空間進行多級維納濾波前向遞推得到信號子空間；(4)用ESPRIT算法進行高分辨波達方向估計，且配對算法是二維參數自動配對；(5)根據這兩個角度的交叉點實現對多目標進行定位，得到空間目標的位置。
2.根據權利要求1所述的雙基地多輸入多輸出雷達多目標定位方法，其特徵是所述 對匹配後的信號數據協方差矩陣空間進行多級維納濾波前向遞推得到信號子空間的方法 為(1)選用通過匹配後的回波信號協方差矩陣和其行均值作為多級維納濾波前向遞推初 始化量；(2)對匹配後的回波信號協方差矩陣進行多級維納濾波前向遞推，得到前ρ個維納濾 波權值向量Wi構造信號子空間，其中/ 1,2,...,屍,即^.,%]。
3.根據權利要求1或2所述的雙基地多輸入多輸出雷達多目標定位方法，其特徵是 所述自動配對的EsraiT算法進行二維波達方向估計的方法為(ι)目標的相對發射端和接收端的發射角和接收角是通過發射端和接收端含有旋轉不 變因子信息的矩陣仍和叭，然後經過特徵值分解得到旋轉不變因子矩陣ν ρ若空間有 ρ個目標，相對應的旋轉不變因子為(2)從信號子空間Us中得到接收端含有旋轉不變子空間信息的矩陣鞏，利用發射端和 接收端的關係得到發射端含有旋轉不變子空間信息的仍 ΤφΓ，其中T為發射端和接收端之 間的一個變換矩陣，然後通過特徵值分解得到旋轉不變因子矩陣V ^和V t ；(3)通過對V^和Vt的求解得到目標相對於發射端和接收端的角度eti，其中 i 1,2,...,屍，然後進行交叉定位得到目標的位置。
全文摘要
本發明提供的是一種雙基地多輸入多輸出雷達多目標定位方法。(1)M個發射陣元發射相互正交的相位編碼信號，N個接收陣元接收相位編碼信號，發射陣元距和接收陣元陣均為半個波長；(2)每個接收陣元的接收機的匹配濾波器對接收到的相位編碼信號進行匹配濾波；(3)對匹配後的信號數據協方差矩陣空間進行多級維納濾波前向遞推得到信號子空間；(4)用ESPRIT算法進行高分辨波達方向估計，且配對算法是二維參數自動配對；(5)根據這兩個角度的交叉點實現對多目標進行定位，得到空間目標的位置。本發明具有計算複雜度低、計算速度快、估計精度高的優點，可用於跟蹤和制導中對海面或者低空目標的定位。
文檔編號G01S7/02GK102135617SQ20111000135
公開日2011年7月27日 申請日期2011年1月6日 優先權日2011年1月6日
發明者徐定傑, 李欣, 王偉, 王鹹鵬, 郝燕玲, 馬躍華 申請人:哈爾濱工程大學