[发明专利]一种MIMO雷达波达方向估计方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及波达方向估计技术，尤其涉及一种多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)雷达波达方向估计方法和装置。

背景技术

波达方向(Direction of arrival，DOA)估计作为阵列信号处理的重要研究内容之一，在声纳，雷达，无线通信系统等领域具有重要的应用价值。目前，现有的DOA估计理论已经发展得相对成熟，DOA估计方法如多重信号分类(Multiple Signal Classification，MUSIC)算法、旋转不变子空间算法(Estimating Signal Parameter via Rotational In variance Techniques，ESPRIT)算法应用比较广泛，但是在低信噪比、小快拍情况下该类算法性能急剧下降，不适合日趋复杂的通信环境。

为了解决上述问题，提出了基于压缩感知理论的DOA估计算法；目前研究的基于压缩感知理论的DOA估计算法包括：针对DOA估计提出的一种l1-SVD算法(参见IEEE Trans.Signal Process.2005，53(8)：3010-3022)、l1-SRACV算法(参见IEEE Trans.Signal Process.2011，59(2)：629-638)和CMSR算法(参见IEEE Trans.Aerosp.Electron.Syst.2013，49(3))、实域l1-SVD算法(参见IEEE Antennas Wireless Propag.Lett.2013，12：376-379)，然而这些算法运算复杂度较高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例期望提供一种MIMO雷达波达方向估计方法和装置，能够降低进行MIMO雷达波达方向估计时的运算复杂度。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种多输入多输出MIMO雷达波达方向估计方法，所述MIMO雷达的天线阵列为用于发射信号并接收回波信号的M元均匀线阵；所述方法包括：

利用MIMO雷达天线阵列接收回波信号，对所述回波信号进行匹配滤波处理，得出接收数据；

构造与MIMO雷达天线阵列阵元个数有关的可逆矩阵，利用所述可逆矩阵对所述接收数据进行降维处理，得出降维处理后数据；

基于降维处理后数据构造所述接收数据的稀疏表示模型，基于所构造的稀疏表示模型对MIMO雷达波达方向进行估计。

上述方案中，所述利用所述可逆矩阵对所述接收数据进行降维处理，得出降维处理后数据，包括：

利用预设的降维矩阵对接收数据进行第一次降维处理，得出第一降维数据；利用所述可逆矩阵对第一降维数据进行第二次降维处理，得出降维处理后数据。

上述方案中，所述利用所述可逆矩阵对第一降维数据进行第二次降维处理，得出降维处理后数据，包括：将所述可逆矩阵与所述第一降维数据相乘，得出降维处理后数据。

上述方案中，所述利用预设的降维矩阵对接收数据进行第一次降维处理，得出第一降维数据，包括：将预设的降维矩阵与以矩阵形式表示的接收数据相乘，得出第一降维数据。

上述方案中，所述构造与MIMO雷达天线阵列阵元个数有关的可逆矩阵，包括：

定义矩阵W，W＝diag(1,2，…，M,M-1，…,2，1)，diag(·)表示以括号中元素为主对角线元素而构成的对角矩阵；

将矩阵W的-1/2次方W^-1/2作为所述与MIMO雷达天线阵列阵元个数有关的可逆矩阵。

上述方案中，所述基于降维处理后数据构造所述接收数据的稀疏表示模型 包括：

将所述降维处理后数据以矩阵形式表示，对以矩阵形式表示的降维处理后数据进行奇异值分解，得出分解后数据；构造冗余字典，基于所述分解后数据和所构造的冗余字典，构造所述接收数据的稀疏表示模型。

本发明实施例还提供了一种多输入多输出MIMO雷达波达方向估计装置，所述MIMO雷达的天线阵列为用于发射信号并接收回波信号的M元均匀线阵；所述装置包括：滤波处理模块、降维处理模块和估计模块；其中，

滤波处理模块，用于对所述回波信号进行匹配滤波处理，得出接收数据；

降维处理模块，用于构造与MIMO雷达天线阵列阵元个数有关的可逆矩阵，利用所述可逆矩阵对所述接收数据进行降维处理，得出降维处理后数据；

估计模块，用于基于降维处理后数据构造所述接收数据的稀疏表示模型，基于所构造的稀疏表示模型对MIMO雷达波达方向进行估计。