多載頻mimo雷達高速目標角度估計方法
2023-04-25 22:39:11 2
多載頻mimo雷達高速目標角度估計方法
【專利摘要】本發明公開了一種多載頻MIMO雷達高速目標角度估計方法，主要解決現有技術估計高速相干和非相干混合目標角度精度差的問題。其實現步驟是：1）利用多載頻MIMO雷達得到高速目標回波信號；2）對高速目標回波信號進行通道分離，得到通道分離後的信號；3）對通道分離後的信號進行離散傅立葉變換DFT，得到高速目標信號；4）對高速目標信號，利用雙邊相關變換TCT算法進行聚焦變換，得到聚焦後的高速目標信號；5）對聚焦後的高速目標信號，利用酉旋轉不變子空間ESPRIT算法估計其高速目標角度。本發明能實現對高速相干和非相干混合目標角度的精度估計，可用於高速目標檢測。
【專利說明】多載頻MIMO雷達高速目標角度估計方法
【技術領域】
[0001]發明屬於雷達【技術領域】，具體涉及到雷達對於高速目標的角度估計方法，可用於對高速相干和非相干目標進行估計，提高多載頻多輸入多輸出MMO雷達對高速目標檢測性能。
【背景技術】
[0002]MIMO雷達是近幾年發展起來的一種新體制雷達，目前研究的MMO雷達系統大體分為兩大類，一類是分布式MMO雷達，這類MMO雷達發射天線間隔很寬，使得目標對於每個發射天線呈現出相對獨立的反射特性，且不同發射天線發射的信號經目標散射後的回波信號是不相關的，可以有效對抗空間擴展目標的角閃爍，從而提升雷達的檢測與參數估計性能。另一類是集中式MIMO雷達，這種雷達天線間距較小，類似於傳統陣列，具有更高的解析度和參數估計性能。
[0003]波達方向DOA估計一直是空間譜估計領域的研究熱點，很多學者在這一領域提出 了眾多算法。美國的 Schmidt R O 等人 1986 年在 IEEE Transaction on Antenna andPropagation期刊第34卷第3期第276頁至280頁提出的多重信號分類MUSIC算法開創了空間譜估計算法研究的新時代，促進了特徵子空間類算法的興起和發展，已成為空間譜估計理論體系中的標誌性算法。然而MUSIC算法所必須的譜峰搜索，大大增加了算法的運算量。美國的 Roy R 等人 1986 年在 IEEE Transaction on Acostics, Speech and SignalProcessing期刊第34卷第10期第1340頁至1342頁提出的ESPRIT算法通過數值求解得到信號D0A，一般情況下比利用角度搜索的MUSIC方法運算量要低。
[0004]隨著MMO雷達的提出，MMO雷達的波達方向估計引起了眾多學者的極大興趣。如陳多芳等人2008年在Electronics Letters期刊第44卷第12期第770頁至771頁提出的雙基地MMO雷達ESPRIT算法，在估計雙基地MMO雷達到達角上有較好的性能。X.Zhang等人2010年在IEEE Communications Letters期刊第14卷第12期第1161頁至1163頁提出的雙基地MMO雷達降維MUSIC算法，以較小運算量實現MMO雷達角度估計。
[0005]多載頻MIMO雷達，是MIMO雷達中的一種，該雷達通過發射站發射多頻信號，通過接收站接收信號。採用多載頻MIMO雷達對高速目標進行角度估計時，由於接收站接收的信號經過通道分離後，各通道的都卜勒頻率不在同一都卜勒單元，不能直接進行角度估計，針對這一問題，秦國棟等人2010年在電子學報第38卷第12期第2763頁至2768頁，利用Keystone變換校正都卜勒單元走動，並且利用MUSIC算法進行角度估計，具有良好的角度估計性能。但是上述現有方法對存在高速相干目標時，無法正確估計角度，會降低雷達對高速目標的檢測性能。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於針對多載頻MIMO雷達高速目標角度估計的不足，提出一種多載頻MIMO雷達聞速目標角度估計方法，以提聞聞速相干目標的角度估計精度。[0007]本發明的技術方案是這樣實現的:
[0008]本發明採用的發射和接收陣列均為均勻線陣，且陣列相鄰陣元間距為半波長，基於多載頻MIMO雷達的特點，結合寬帶信號估計算法，通過聚焦變換將通道分離後的不同頻點的數據聚焦到同一頻點上，再利用酉旋轉不變子空間ESPRIT方法對高速目標角度進行估計，具體實現步驟包含如下:
[0009](I)利用多載頻MMO雷達得到高速目標回波信號，並對該回波信號進行通道分離及離散傅立葉變換DFT，得到高速目標信號X ；
[0010](2)利用雙邊相關變換TCT算法對高速目標信號X進行聚焦，得到聚焦後的高速目標信號Xft和聚焦信號頻率f y ;
[0011](3)根據聚焦後的高速目標信號XFT，利用酉旋轉不變子空間ESPRIT算法估計高速目標角度:
[0012]3a)利用聚焦後的高速目標信號Xft，構造信號重構矩陣Z:
【權利要求】
1.一種多載頻MIMO雷達高速目標角度估計方法，包括如下步驟: (1)利用多載頻MIMO雷達得到高速目標回波信號，並對該回波信號進行通道分離及離散傅立葉變換DFT，得到高速目標信號X ； (2)利用雙邊相關變換TCT算法對高速目標信號X進行聚焦，得到聚焦後的高速目標信號Xft和聚焦信號頻率^ ; (3)根據聚焦後的高速目標信號XFT，利用酉旋轉不變子空間ESPRIT算法估計高速目標角度: 3a)利用聚焦後的高速目標信號Xft，構造信號重構矩陣Z:
2.根據權利要求1所述的一種多載頻MMO雷達高速目標角度估計方法，其中步驟3b)中的NrXNr維稀疏矩陣QN，其表示如下: 當隊為偶數時，
3.根據權利要求1所述的一種多載頻MMO雷達高速目標角度估計方法，其中步驟3b)中的2MX2M維稀疏矩陣Q2M，其表示為:
【文檔編號】G01S7/41GK103913732SQ201410142859
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月10日 優先權日:2014年4月10日
【發明者】秦國棟, 鮑丹, 董陽陽, 蔡晶晶, 劉高高, 武斌, 李鵬, 馮小平 申請人:西安電子科技大學