基于四階累積量的單基地mimo雷達分布式目標角度估計方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的是一種基于四階累積量的單基地MIMO雷達分布式目標角度估計方法。M個收發(fā)共置的天線陣元,發(fā)射端發(fā)射相互正交的相位編碼信號,接收端接收相互正交的相位編碼信號;接收端每個接收陣元的匹配濾波器對接收到的正交信號進行匹配濾波進行分離,得到分布式目標接收信號矩陣;利用分布式目標接收信號矩陣,計算接收信號的四階累積量矩陣;對四階累積量矩陣進行特征值分解,求得相互正交的信號子空間與噪聲子空間,利用多重信號分類算法構(gòu)造空間譜函數(shù);利用二維譜峰搜索計算分布式目標角度。本發(fā)明即使在色噪聲環(huán)境下對中心波達方向角仍有很高的估計精度,且能夠估計出分布式目標的擴展角度、實現(xiàn)中心波達方向角與擴展角的自動配對。
【專利說明】基于四階累積量的單基地MIMO雷達分布式目標角度估計方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種雷達信號處理方法,具體說是一種單基地多輸入多輸出MMO雷達系統(tǒng)的分布式目標角度估計方法。
【背景技術】
[0002]受到多輸入多輸出(MIMO)技術在通信領域得到成功應用的影響,提出了是具有高參數(shù)估計精度和強生存能力新體制雷達。與傳統(tǒng)雷達相比,MMO雷達利用多個發(fā)射通道發(fā)射相互正交的編碼信號,利用多個接收通道進行匹配濾波處理,因而具有了多通道獲取信息的能力,同時產(chǎn)生了虛擬陣元,大大地擴展了陣列孔徑,使得MMO雷達具有很高的目標檢測性能。此外由于MIMO雷達陣列天線可以根據(jù)系統(tǒng)需求進行靈活布置,可以是收發(fā)分置的雙基地雷達,也可以是收發(fā)共置的單基地雷達,使得MIMO雷達具有很強的生存能力。
[0003]目標角度估計是MMO雷達信號處理的一項重要的研究內(nèi)容,目前國內(nèi)外很多研究學者已經(jīng)提出了多種針對MMO雷達的目標估計算法。在文獻MMO雷達DOD和DOA聯(lián)合估計算法(航空學報:2012,33 (I): 1-9)和基于單次快拍的雙基地MMO雷達多目標估計方法(電子與信息學報:2013,35(5):1149-1155)中,這些算法都是基于點目標假設,在實際情況中,信號在傳播過程中總會由于多徑、散射等因素早稱信號能量不集中,入射角在一定范圍內(nèi)呈現(xiàn)特定的統(tǒng)計分布,信源空間分布發(fā)生拓展,使得點目標假設不再準確,需要給出分布式目標模型。文獻雙基地MMO雷達相干分布式目標快速角度估計算法(電子與信息學報:2011,33 (7):1684-1687)提出了一種分布式目標的快速角度估計方法,首先建立了相干分布式目標信號模型,并證明了相干分布式目標的導向矢量具有Hadamard積旋轉(zhuǎn)不變性,利用該特性得到了對相干分布式目標的二維收發(fā)中心角的估計。但是該方法是在基于高斯白噪聲的假設下完成的,不能夠抑制高斯色噪聲,因此在高斯色噪聲的情況下,該方法的性能會急劇下降,且該算法不能夠估計出分布式目標的擴展角度。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種即使在色噪聲環(huán)境下對中心波達方向角仍有很高的估計精度,且能夠估計出分布式目標的擴展角度、實現(xiàn)中心波達方向角與擴展角的自動配對的基于四階累積量的單基地MIMO雷達分布式目標角度估計方法。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0006](I)M個收發(fā)共置的天線陣元,發(fā)射端發(fā)射相互正交的相位編碼信號,接收端接收相互正交的相位編碼信號,每個收發(fā)陣元的間距均為半波長;
[0007](2)接收端每個接收陣元的匹配濾波器對接收到的正交信號進行匹配濾波進行分離,得到分布式目標接收信號矩陣;
[0008](3)利用得到的分布式目標接收信號矩陣,計算接收信號的四階累積量矩陣;
[0009](4)對四階累積量矩陣進行特征值分解,求得相互正交的信號子空間與噪聲子空間,利用多重信號分類算法構(gòu)造空間譜函數(shù);
[0010](5)利用二維譜峰搜索計算分布式目標角度,即中心波達方向角角和擴展角。
[0011]本發(fā)明還可以包括:
[0012]1、所述的分布式目標接收信號矩陣按如下方法得到:
[0013](I)接收陣列接收到的第q個發(fā)射脈沖重復周期的回波信號表示為:
[0014]
【權利要求】
1.一種基于四階累積量的單基地MIMO雷達分布式目標角度估計方法,其特征是: (1)M個收發(fā)共置的天線陣元,發(fā)射端發(fā)射相互正交的相位編碼信號,接收端接收相互正交的相位編碼信號,每個收發(fā)陣元的間距均為半波長; (2)接收端每個接收陣元的匹配濾波器對接收到的正交信號進行匹配濾波進行分離,得到分布式目標接收信號矩陣; (3)利用得到的分布式目標接收信號矩陣,計算接收信號的四階累積量矩陣; (4)對四階累積量矩陣進行特征值分解,求得相互正交的信號子空間與噪聲子空間,利用多重信號分類算法構(gòu)造空間譜函數(shù); (5)利用二維譜峰搜索計算分布式目標角度,即中心波達方向角角和擴展角。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于四階累積量的單基地MIMO雷達分布式目標角度估計方法,其特征是所述的分布式目標接收信號矩陣按如下方法得到: (1)接收陣列接收到的第q個發(fā)射脈沖重復周期的回波信號表示為:
3.根據(jù)權利要求1或2所述的基于四階累積量的單基地MIMO雷達分布式目標角度估計方法,其特征是所述的四階累積量矩陣構(gòu)造按如下進行: (1)對于ηΧI維接收信號X,其四階累積量由下式確定:
4.根據(jù)權利要求3所述的基于四階累積量的單基地MIMO雷達分布式目標角度估計方法,其特征是所述對四階累積量矩陣進行特征值分解為:
5.根據(jù)權利要求1或2所述的基于四階累積量的單基地MIMO雷達分布式目標角度估計方法,其特征是所述對四階累積量矩陣進行特征值分解為:
6.根據(jù)權利要求1或2所述的基于四階累積量的單基地MIMO雷達分布式目標角度估計方法,其特征是所述的基于多重信號分類算法的空間譜函數(shù)構(gòu)造方法為: (1)信號子空間由導向矢量矩陣的列向量張成,即
7.根據(jù)權利要求3所述的基于四階累積量的單基地MIMO雷達分布式目標角度估計方法,其特征是所述的基于多重信號分類算法的空間譜函數(shù)構(gòu)造方法為: (1)信號子空間由導向矢量矩陣的列向量張成,即
8.根據(jù)權利要求4所述的基于四階累積量的單基地MIMO雷達分布式目標角度估計方法,其特征是所述的基于多重信號分類算法的空間譜函數(shù)構(gòu)造方法為: (I)信號子空間由導向矢量矩陣的列向量張成,即
9.根據(jù)權利要求5所述的基于四階累積量的單基地MIMO雷達分布式目標角度估計方法,其特征是所述的基于多重信號分類算法的空間譜函數(shù)構(gòu)造方法為: (1)信號子空間由導向矢量矩陣的列向量張成,即
【文檔編號】G01S7/41GK103926573SQ201410153039
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月17日 優(yōu)先權日:2014年4月17日
【發(fā)明者】王偉, 王犇, 劉琦, 李欣, 黃平, 王冠男, 司佳希, 馬躍華, 王慧 申請人:哈爾濱工程大學