[发明专利]同时多波束共址MIMO雷达多目标跟踪资源管理方法

说明书

本发明属于雷达目标跟踪领域，具体涉及一种同时多波束共址MIMO雷达多目标跟踪资源管理方法。本发明中共址MIMO雷达处于同时多波束工作模式，在该工作模式下，每个子阵可以发射不同指向的波束去跟踪不同的目标；在进行波束接收时，运用数字波束形成技术来得到多个窄接收波束，以覆盖发射波束的探测区域。在目标跟踪过程中，自适应调整子阵划分个数、波束指向、发射功率和工作模式，其中引入了虚拟目标的概念，将能够被同一波束所探测到的多个目标称为一个虚拟目标。本发明在保证目标跟踪精度的基础上，最大限度地节约系统功率资源的消耗量。

技术领域

本发明属于雷达目标跟踪领域，具体涉及一种同时多波束共址MIMO雷达多目标跟踪资源管理方法。

背景技术

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)雷达作为一种新型雷达体制，在21世纪初正式被提出后，引起了国内外众多学者及研究机构的广泛关注和研究。总的说来，MIMO雷达可以分为分布式MIMO雷达和共址MIMO雷达。

在分布式MIMO雷达中，发射天线之间的距离很远，该结构使得分布式MIMO雷达在实际应用中存在多站同步、信道矩阵估计方面的困难。共址MIMO雷达是传统相控阵雷达的扩展，其系统结构是一种更具实际应用价值的系统结构。共址MIMO雷达中，各个子阵之间发射相互正交的波形，在空域形成更宽的低增益波束，并且各子阵波束可指向空域不同方向。在该同时多波束工作模式下，多目标跟踪的灵活性更大。分布在空域不同位置的多个目标可能被同时发射的不同指向多波束探测，而在空域位置接近的多个目标也可能被一个子阵的宽发射波束同时探测。故在共址MIMO雷达中，通过控制子阵划分个数，可实现系统发射能量在空域的有效分配。可见，相对于传统相控阵雷达，共址MIMO雷达资源管理的自由度更大。

在MIMO雷达资源管理方面，严俊坤等人在雷达系统资源量一定的情况下，提高跟踪效果最差的目标的跟踪精度，最终实现多目标整体跟踪精度最大程度的提高。针对非理想检测的情况，严俊坤提出了一种杂波环境下的共址MIMO雷达功率分配算法，在给定各个时刻发射总功率的情况下，自适应分配各个波束上的发射功率，来使得跟踪性能最差的目标的跟踪精度最好。此外，在组网雷达系统中，严俊坤等人在各个时刻总发射功率一定的情况下，最大程度地提高了多目标的总体跟踪精度。Godrich等人提出了MIMO雷达在提高目标定位能力时的系统功率资源分配算法，在给定总发射功率的前提下，设计了使得目标定位精度最高的功率分配方案。

目前，对于同时多波束模式的共址MIMO雷达的多目标跟踪资源管理方法中，并未考虑共址MIMO雷达一个宽波束可以照射多个目标的能力，并且是将有限的雷达资源消耗完，来获得目标跟踪精度的最大程度提高。然而在实际工程中，各目标均存在一个期望的跟踪精度，因此如何在保证各个目标不同期望跟踪精度的同时最小化系统资源消耗更具实际意义。

发明内容

针对上述存在问题或不足，为实现在保证各个目标不同期望跟踪精度的同时最小化系统资源消耗，本发明提供了同时多波束共址MIMO雷达多目标跟踪资源管理方法，在保证各个目标跟踪精度的前提下，实现了有限雷达资源的合理分配，减小了系统资源的消耗。

具体技术方案如下：