[发明专利]双基地多输入多输出雷达多目标定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种雷达定位方法，特别涉及多输入多输出类型系统的应用，具体说是一种多输入多输出共址MIMO雷达系统的多目标快速定位方法。

背景技术

多输入多输出(MIMO)雷达是借鉴通信领域的多输入多输出技术而提出一种具有高探测性能和生存能力的新体制雷达。与传统的雷达相比，MIMO雷达利用信号分集技术形成很大的虚拟阵列孔径，提高了探测目标的空间分辨率；利用空间分集技术抑制目标的闪烁特性，同时，MIMO雷达在抗干扰、低截获和载波抑制方面都具有很大的优势。目前MIMO雷达主要分为两类，一类为统计MIMO雷达，通过宽的收发天线阵元距离可以获得目标RCS的空间分集信息，从而抑制了目标闪烁特性，提高目标的检测概率；另一类为共址MIMO雷达，通过不同发射天线发射正交信号在接收端匹配形成一个很长的虚拟阵列，从而获得信号分集信号，这些虚拟阵元可以形成一个低旁瓣的窄带波束，提高目标角分辨率和角度估计的精度，获得很好的估计性能。

在MIMO雷达系统中，采用的目标方向估计大多数都是基于子空间类算法(如MISIC算法或ESPRIT算法等)。在文献基于MUSIC和ESPRIT的双基地MIMO雷达角度估计算法(电子与信息学报：2010，32(9)：2129-2183)和基于多项式求根的双基地MIMO雷达多目标定位方法(电子与信息学报：2010，32(9)：2197-2200)中，这两种方法都是先估计MIMO雷达接收数据的协方差矩阵，然后对协方差矩阵进行特征值分解或奇异值分解，最后利用峰值搜索或者多项式求根来确定目标方向。由于MIMO雷达可以形成很长的虚拟阵列，因此得到一个高维数的接收数据的协方差矩阵，以上这些算法对协方差矩阵进行特征值分解的计算复杂度非常高，而且在低拍采样条件收敛慢，计算复杂度高，不利于实时处理和硬件的实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能避免空间谱搜索和特征值或奇异值分解，降低计算复杂度，加快计算速度，且低拍采样收敛速度快，有利于实时处理和硬件上的实现的双基地多输入多输出雷达多目标定位方法。

本发明的目的是这样实现的：

(1)M个发射阵元发射相互正交的相位编码信号，N个接收阵元接收相位编码信号，发射阵元距和接收阵元阵均为半个波长，且

(2)每个接收阵元的接收机的匹配滤波器对接收到的相位编码信号进行匹配滤波；

(3)对匹配后的信号数据协方差矩阵空间进行多级维纳滤波前向递推得到信号子空间；

(4)用ESPRIT算法进行高分辨波达方向估计，且配对算法是二维参数自动配对；

(5)根据这两个角度的交叉点实现对多目标进行定位，得到空间目标的位置。

所述对匹配后的信号数据协方差矩阵空间进行多级维纳滤波前向递推得到信号子空间的方法为：

(1)选用通过匹配后的回波信号协方差矩阵和其行均值作为多级维纳滤波前向递推初始化量；

(2)对匹配后的回波信号协方差矩阵进行多级维纳滤波前向递推，得到前p个维纳滤波权值向量w_i构造信号子空间，其中即

所述自动配对的ESPRIT算法进行二维波达方向估计的方法为：

(1)目标的相对发射端和接收端的发射角和接收角是通过发射端和接收端含有旋转不变因子信息的矩阵和然后经过特征值分解得到旋转不变因子矩阵∨_t和∨_r，若空间有p个目标，相对应的旋转不变因子为：

(2)从信号子空间U_S中得到接收端含有旋转不变子空间信息的矩阵利用发射端和接收端的关系得到发射端含有旋转不变子空间信息的其中T为发射端和接收端之间的一个变换矩阵，然后通过特征值分解得到旋转不变因子矩阵∨_r和∨_t；

(3)通过对∨_r和∨_t的求解得到目标相对于发射端和接收端的角度θ_ri，θ_ti，其中然后进行交叉定位得到目标的位置。

本发明提出一种基于多级维纳滤波的双基地MIMO雷达多目标定位方法。该方法避免了空间谱搜索和特征值或奇异值分解，降低了计算复杂度，加快了计算速度，且低拍采样收敛速度快，有利于实时处理和硬件上的实现。

本发明目标定位方法的特点主要包括以下几个方面：

1、证明多级维纳滤波前向递推参数可以构造出信号子空间