[发明专利]一种MIMO雷达系统及其在动态目标端的相位同步方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种MIMO雷达中的相位同步方法及系统。

背景技术

雷达技术，特别是MIMO雷达技术近几十年得到了广泛的应用。关于MIMO雷达中的相位同步的研究也越来越多。相位是否同步直接关系到信号的合并能量值。考虑雷达中动态目标追踪功能时，接收端接收信号的能量越大，越有利于我们进行有用信号的提取，从而对动态目标的参数进行估计。

MIMO雷达系统中已有的关于相位同步的研究包含源端相位同步技术，接收端相位同步技术。对于分布式MIMO雷达系统来说，源端相位同步实现的过程占用的时隙较多，对于M个雷达需要2M+1个时隙来实现所有基站的节点同步。对于接收端相位同步来说，现有的方法包含master-slaveclosedloop方法、round-trip方法、broadcastconsensus方法。master-slaveclosedloop方法能够简单实现良好的接收端相位同步，但是一旦主节点崩溃，整个相位同步系统将崩溃，稳定性较差。Round-trip方法利用非解调的beaconsignal沿着所有雷达阵元环形一圈保证每个雷达阵元都能经过，其性能容易受网络拓扑结构和单个雷达的传输积累相位频率估计误差的影响。broadcastconsensus方法不受网络拓扑的限制，但是由于采用的是迭代方式需要多次信号发射才能达到状态收敛。

已有的类似相位同步，大多数和上述几种方法一样，有的需要固定的网络拓扑结构，有的稳定性不好，有的收敛太慢，从而导致网络的寿命大大减小。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种MIMO雷达系统及其在动态目标端的相位同步方法，以解决传统的相位同步方法收敛速度慢的缺陷。本发明是这样实现的：

一种MIMO雷达系统在动态目标端的相位同步方法，所述MIMO雷达系统包括第一雷达阵列和第二雷达阵列，所述相位同步方法包括如下步骤：

步骤A：第一时隙初，第一雷达阵列发射同步控制信号；第一时隙末，该信号经动态目标反射后被第二雷达阵列接收，同时，第二雷达阵列对接收到的信号的频率参数和相位参数进行估计；

步骤B：第二时隙初，第二雷达阵列利用第一时隙估计的频率参数和相位参数重新构建反馈信号的频率和初始相位，并以重新构建的频率和初始相位发射反馈信号，第二时隙末，该反馈信号到达动态目标，实现动态目标端信号相位的基本同步；

所述第一时隙与第二时隙无重叠。

进一步地，步骤B还包括：第二时隙末，所述反馈信号经动态目标反射后被第一雷达阵列接收；

所述相位同步方法还包括如下步骤：

步骤C：第三时隙初，第一雷达阵列发射同步控制信号；第三时隙末，该信号经动态目标反射后被第二雷达阵列接收，同时，第二雷达阵列对接收到的信号的频率参数和相位参数进行估计；

步骤D：第四时隙初，第二雷达阵列利用第三时隙估计的频率参数和相位参数再次重新构建反馈信号的频率和初始相位，并以重新构建的频率和初始相位再次发射反馈信号；第四时隙末，该反馈信号到达动态目标，实现动态目标端信号相位的基本同步；

所述第三时隙与第四时隙无重叠。

进一步地，步骤A还包括：第一时隙末，第二雷达阵列还根据接收到的信号对动态目标参数进行估计；

步骤B还包括：第二时隙末，第一雷达阵列还根据接收到的信号对动态目标参数进行估计；

步骤C还包括：第三时隙末，第二雷达阵列还根据接收到的信号对动态目标参数进行估计，并根据第一时隙和第三时隙估计的动态目标参数预测第五时隙的动态目标参数；

步骤D还包括：第四时隙末，反馈信号经动态目标反射回第一雷达阵列，同时，第一雷达阵列根据接收到的信号对动态目标参数进行估计，并结合第二时隙估计的动态目标参数预测第六时隙的动态目标参数；

所述相位同步方法还包括如下步骤：

步骤E：第五时隙初，第一雷达阵列发射同步控制信号；第五时隙末，该信号经动态目标反射后被第二雷达阵列接收，同时，第二雷达阵列对接收到的信号的频率参数和相位参数进行估计，并根据该信号对动态目标参数进行估计，并将估计值与第三时隙对该时隙动态目标参数的预测值进行比较，并根据比较结果引入修正值，并结合该时隙动态目标参数的预测值再次预测第六时隙的动态目标参数，进而预测第六时隙的信道相位差和多普勒频率；