[发明专利]一种基于FDA-MIMO雷达的目标参数估计方法

说明书

本发明属于雷达信号处理技术领域，公开了一种基于FDA‑MIMO雷达的目标参数估计方法。该方法包括如下步骤：通过对导致波束耦合的频率增量和阵元间距进行设计，打破它们之间线性递增的同步性，达到解耦和的效果，为目标距离角度的唯一估计提供了条件。通过设计使得各阵元频率增量满足sinc函数递增的关系，再进行角度、距离的估计，得到精确的目标角度和距离信息。本发明提供的方法能够解决发射波束在距离‑角度上的耦合性，并且能够在多目标的距离角度都不同时，较好的估计目标的距离角度，避免出现假目标的情况，以提升雷达的估计性能。

技术领域

本发明涉及雷达信号处理技术领域，尤其涉及一种基于 FDA-MIMO雷达的目标参数估计方法,可以用于FDA-MIMO体制雷达的参数估计。

背景技术

多输入多输出(英文全称：Multiple-Input Multiple-Output，英文缩写：MIMO)雷达能够根据不同的工作模式提供灵活的发射波束，然而与传统的相控阵类似，MIMO雷达的发射波束只与目标的角度有关，无法区分角度相同但距离不同的目标。此外，若存在角度相同而距离不同的干扰时，MIMO雷达的定位性能会受到很大影响。

频率分集阵列(英文全称：Frequency Diverse Array，英文缩写： FDA)的概念最早由Antonik和Wicks提出，这种阵列主要通过调节各阵元之间的载频差来实现新的系统功能。与传统相控阵不同，FDA的波束不仅具有方位角的依赖性，而且具有距离依赖性，因而能够填补传统相控阵波束没有距离指向分辨能力的不足，有效抑制距离依赖干扰。由于FDA的波束是与距离、角度和时间都相关的，及其发射波束是时变的，单纯的利用FDA并没有太大意义。

现有许多学者开始关注FDA-MIMO体制雷达，该体制雷达既能利用MIMO雷达的发射自由度，又能利用FDA雷达的距离维自由度，为解决新的问题提供了可能。但FDA-MIMO体制雷达的发射波束在距离 -角度上是耦和的，因此解决其耦和性是该体制雷达面临的主要问题。现有一些学者利用非线性频偏法来解决该问题，比如平方法、立方法、 log法等，在一定程度上这些方法达到了解决FDA-MIMO体制雷达发射波束的耦和，但是不同频偏法的目标发射波束会影响波束的使用性能，即雷达仅能较好的估计单目标参数或者同一角度下的多目标参数，当多目标的距离角度都不同时，就会出现假目标的情况，导致雷达的估计性能大大降低。

发明内容

本发明的实施例提供的一种基于FDA-MIMO雷达的目标参数估计方法，能够解决发射波束在距离-角度上的耦合性，并且能够在多目标的距离角度都不同时，较好的估计目标的距离角度，避免出现假目标的情况，以提升雷达的估计性能。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种基于FDA-MIMO雷达的目标参数估计方法，包括以下步骤：

步骤1，设定雷达发射端有M个发射阵元，接收端有N个接收阵元，相邻的发射阵元之间间距相邻的接收阵元之间间距目标距离发射端的参考距离为r，目标距离发射端的参考角度为θ；

其中，M＝N，λ为雷达发射信号的波长；

步骤2，设置参考频率增量△f，计算第m个发射阵元的发射信号的的频率增量和第m个发射阵元的发射信号的载频，m＝1,2,…,M；

步骤3，根据第m个发射阵元的载频，计算第m个发射阵元的发射信号；

步骤4，根据全部M个发射阵元的发射信号，计算每个接收阵元的接收到的目标回波信号，进一步得到全部N个接收阵元的接收到的目标回波信号矩阵；

步骤5，根据第m个发射阵元的发射信号，计算第m路匹配滤波函数；

步骤6，利用全部M路匹配滤波函数对全部N个接收阵元的接收到的目标回波信号矩阵进行匹配滤波，得到滤波后的回波数据矩阵Z；