[发明专利]基于高阶累积量的双基地MIMO雷达的参数估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，特别涉及双基地多输入多输出雷达系统的应用，旨在为高斯有色噪声环境下工作的双基地多输入多输出雷达提供快速目标的角度和速度的估计方法，与已有的方法相比克服了高斯色噪声对目标参数估计精度的影响，而且对雷达的阵列结构没有特殊要求。

背景技术

结合了多输入多输出(MIMO，Multiple-Input Multiple-Output)技术和双基地雷达反隐身效果的优势，双基地MIMO雷达发射和接收阵列均为集中式布阵，收发阵列之间基线较长。其发射阵列同时发射一组正交波形，回波中包含目标的波离方向(DOD,Derection of Departure)、波达方向(DOA,Derection of Arrival)和多普勒频率信息，接收端通过匹配滤波分离出各个发射通道的信号，估计出这些参数可实现目标间的交叉定位和速度估计。

现有技术针对双基地MIMO雷达的参数估计问题提出了一系列方法。陈金立等人提出了发射双频信号(陈金立，李家强，顾红.双基地MIMO雷达高速运动目标的DOD和DOA联合估计[J].电子与信息学报,2009,31(7):1664-1668)，接收阵列将回波信号按不同载频进行分离和处理以获得目标速度、发射角和接收角的估计值。李丽等人提出利用分数阶模糊函数对目标的速度、发射角和接收角进行联合动态递推估计(李丽，邱天爽.双基地MIMO雷达目标参数估计及动态跟踪新算法[J].信号处理，2014，30(12)：155-162)。陈金立根据高速目标回波特点提出一种双基地MIMO雷达的跨距离单元估计目标多维参数的方法(陈金立，李家强，顾红.双基地MIMO雷达高速运动目标的DOD和DOA联合估计[J].电子与信息学报,2009,31(7):1664-1668)。这些方法都只适用于雷达工作在空间高斯白噪声的情况。在实际环境中白噪声的假设并不总是成立，由于接收通道之间的互耦、阵元各通道增益的不一致性、各通道内部噪声的不一致性以及非期望的干扰源等因素，未知统计特性的相关色噪声环境在实际应用系统中经常出现。

当实际噪声模型不满足白噪声时，上述的双基地MIMO雷达目标参数估计算法的性能会恶化。符渭波(符渭波.MIMO雷达参数估计技术研究[D].西安电子科技大学.2012)提出利用不同时刻匹配滤波器输出的互相关消除空间色噪声，给出基于接收信号协方差矩阵奇异值分解的双基地MIMO雷达角度和多普勒频率联合估计方法；但二阶统计量并不能完全描述双基地MIMO雷达信号的特征，且该算法只适用于时域噪声为高斯白噪声的情况。李丙寅(李丙寅.基于高阶累积量算法的MIMO雷达目标参数估计[D].长春理工大学.2014)利用四阶累积量处理结合双向空间平滑技术和MUSIC算法，进行MMO雷达目标方位估计，证明在高斯色噪声背景下基于四阶累积量矩阵算法的性能要好于基于协方差矩阵的算法；但该需要进行谱峰搜索，运算量大。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，为双基地MIMO雷达在高斯色噪声环境中的目标参数估计提供方法，降低运算复杂度。本发明根据双基地MIMO雷达回波信号的特性，利用高阶累积量对高斯色噪声不敏感的特点，获取高斯色噪声背景下目标的DOD、DOA和多普勒频率的联合估计方法。

本发明的处理方法为：首先利用双基地MIMO雷达的空域和时域信息，构造相邻匹配滤波器输出信号的互四阶累积量的两个对角切片矩阵；然后对四阶累积量的对角切片矩阵进行奇异值分解估计目标个数，并利用其特征值和特征向量进行降维并构造新矩阵；最后利用新矩阵的特征值和特征向量获得目标多普勒频率、DOD和DOA的联合估计。

具体技术方案为：

一种基于高阶累积量的双基地MIMO雷达的参数估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S01，将由M个发射阵元、N个接收阵元构成的双基地MIMO雷达的接收信号Y(l)进行匹配滤波后，转换为向量形式信号x(l)，转换公式为：

x(l)＝vec[Y(l)S^H]

＝Aα(l)+n(l)

其中n(l)＝vec[W(l)S^H]