[发明专利]MIMO雷达估计目标方向的快速方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体的说是一种MIMO雷达估计目标方向的快速方法，可用于MIMO雷达目标跟踪。

背景技术

MIMO雷达是受通信界成熟的MIMO技术启发，而被提出的一个概念，它在发射端和接收端都使用阵列天线，且发射互不相干如正交的信号。由于MIMO雷达应用了分集技术，扩充了天线的有效孔径，提高了雷达对目标方向的估计精度和目标检测性能。目前MIMO雷达的研究主要集中在两种不同形式的系统：其一是基于相控阵体制的波形分集MIMO雷达，即集中式MIMO雷达；其二是基于多基地或多站点雷达的空间分集MIMO雷达，即分布式MIMO雷达。第一类MIMO雷达系统充分考虑到现有相控阵雷达的特点，其雷达单元之间的间距足够小，采用相干处理各单元发射的信号。第二类MIMO雷达是构建在多基地或多站点雷达系统基础上，其收发单元间距足够大，从而使得各单元信号相互独立，以此获得空间分集增益提高雷达的检测和估计性能。本发明主要涉及集中式MIMO雷达的测角问题。

最大似然算法是一种高分辨的空间谱估计方法，由于它不仅能够在单次快拍接收数据下进行有效估计，而且能够直接处理相干信源，因而得到了广泛的应用。MIMO雷达对目标方向估计的现有方法都是从常规相控阵雷达的目标方向估计方法中扩展过来，如基于最大似然的MIMO雷达目标方向估计算法，I.Bekkerman,J.Tabrikian,Target detection and localization using MIMO radars and sonars,IEEE Transactions on Signal Processing 54(10)(2006)3873–3883。虽然该算法可以有效地估计出目标方向，但却存在运算量大的缺陷，不适合工程应用。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的缺陷，在常规相控阵雷达最大似然算法的基础上提出一种MIMO雷达估计目标方向的快速方法，以在保证目标方向估计精度的前提下，降低运算量，便于目标方向估计系统的工程实现。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案包括如下步骤：

1)根据雷达发射波形S中任意一个阵元的发射波形s_k和雷达接收数据X获得目标方向的粗估值其中S=[s1T,...,skT,...,sMtT]T∈CMt×L,X∈CMr×L,]]>T表示矩阵的转置，M_t和M_r分别为发射阵列和接收阵列的阵元数，L为雷达发射波形的长度；

2)根据雷达发射波形S和目标方向的粗估值在方向搜索区间Θ内分别计算出最大似然算法在发射端和接收端的代价函数值f_t(μ_n)和f_r(μ_n)，其中μ_n为Θ内的均匀采样点，n＝1,2,…,N，N为采样点数；