[发明专利]双基地MIMO雷达均匀圆阵角度多普勒频率估计方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，特别涉及一种双基地MIMO雷达均匀圆阵角度多普勒频率估计方法，实现雷达目标相对于发射机和接收机的方位角和俯仰角的参数估计，以及雷达目标归一化多普勒频率的准确估计。

背景技术

传统双基地雷达利用雷达目标分别相对于接收机的角度和距离来对雷达目标进行定位，由于传统双基地雷达的接收机与发射机均难以满足精确的时间同步，并且其角度分辨率与测距精度均比较低，导致对雷达目标定位的精度低。采用MIMO技术的双基地雷达，即双基地MIMO雷达，可以在接收机获得发射机的角度信息，在不需要时间同步和雷达目标距离和的情况下，能够对雷达目标进行精确定位，得到雷达目标的坐标位置以及雷达目标速度。双基地MIMO雷达通常采用接收机和发射机的分置结构实现，其结构的主要特点是，发射机置于雷达目标后方，接收机置于无人机上，使得能够避免雷达电磁波双程传播带来的威力损失，提高雷达目标的信噪比。

哈尔滨工程大学申请的专利技术“双基地多输入多输出雷达多目标定位方法”(申请号201110001351.0，公布号CN 102135617 A)中公开了一种双基地多输入多输出雷达多目标定位方法，该方法利用ESPRIT算法虽能得到雷达目标的位置，但由于其接收机与发射机均为均匀线阵，使得在接收端只能得到雷达目标分别相对于接收机与发射机的两个角度，而该雷达目标是三维坐标唯一确定的，因此该方法无法进行空间雷达目标的方位角和俯仰角参数估计。

西安电子科技大学申请的专利技术“多输入多输出雷达系统目标定位方法”(申请号200810150754.X，公开号CN 101349748A)中公开了一种多输入多输出MIMO雷达目标定位的方法，该方法虽能够实现雷达目标的精确定位，但也只能确定雷达目标位置的二维坐标，无法对空间雷达目标的方位角和俯仰角参数估计。

西安电子科技大学申请的专利技术“双基地米波雷达目标三维精确定位方法”(专利申请号：201218001807.9)中公开了一种双基地多输入多输出雷达的多目标三维定位方法，该方法利用ESPRIT方法估计雷达目标相对于均匀线阵的接收角，并利用模式激励法估计雷达目标相对于均匀圆阵的方位角与俯仰角，但是该方法却无法对归一化多普勒频率实现同步估计，也无法实现对雷达目标进行跟踪。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提出一种双基地MIMO雷达均匀圆阵角度多普勒频率估计方法，该方法摒弃利用均为线阵的发射阵和接收阵对雷达目标进行位置估计，而是选用均为均匀圆阵的发射机和接收机实现雷达目标分别相对于该发射机和接收机的方位角和俯仰角的参数估计，并得到雷达目标的归一化多普勒频率估计值。

本发明的实现思路：分别将双基地MIMO雷达的发射机配置为Μ个阵元的均匀圆阵，接收机配置为Ν个阵元的均匀圆阵，并使发射机中Μ个阵元发射正交信号，再使接收机中的Ν个阵元分别接受该发射机中Μ个阵元发射的正交信号，并进行匹配滤波，依次得到匹配滤波后的雷达回波信号和L次快拍积累得到的NM×L维矩阵，进而得到该NM×L维矩阵中任意一个接收阵元的M×L维切片矩阵形式，然后利用平行因子算法分别得到发射方向估计矩阵、接收方向估计矩阵和归一化多普勒频率方向估计矩阵，最后利用最小二乘算法分别估计雷达目标相对于发射机的方位角和俯仰角、雷达目标相对于接收机的方位角和俯仰角的参数估计，以及雷达目标的归一化多普勒频率估计值，实现本发明目的。

为达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种双基地MIMO雷达均匀圆阵角度多普勒频率估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，分别将双基地MIMO雷达的发射机配置为Μ个阵元的均匀圆阵，接收机配置为Ν个阵元的均匀圆阵，并使发射机中Μ个阵元发射相互正交的波形信号；其中，M表示发射机阵元个数，N表示接收机阵元个数，且M、N均为自然数；

步骤2，利用发射机中Μ个阵元发射相互正交的波形信号，接收机中的Ν个阵元分别接收该发射机中Μ个阵元发射相互正交的波形信号，并进行匹配滤波，依次得到匹配滤波后的NM×1维雷达回波信号x和L次快拍积累得到的NM×L维矩阵X，进而得到L次快拍积累得到的NM×L维矩阵X中第n个接收阵元的M×L维切片矩阵形式X_n；其中，M表示发射机阵元个数，n∈{1,2,…,N}，N表示接收机阵元个数，L表示快拍次数，且M、N、L均为自然数；