[发明专利]多波束集中式MIMO雷达时空资源-波形选择管理方法

说明书

本发明属于雷达目标跟踪领域，具体涉及一种多波束集中式MIMO雷达时空资源‑波形选择管理方法。本发明综合考虑目标检测与目标跟踪，实现了系统资源在跟踪过程中高效分配的同时提升目标跟踪精度。在求解相关算法时，所提算法首先通过目标成功照射限制和目标有效检测概率限制选择可行子阵划分、采样周期、发射能量、被照射目标集和子阵波束指向集参数组合，自适应分配雷达系统资源；接着，进一步改善跟踪精度，联合发射波形参数，形成可行子阵划分、采样周期、发射能量、被照射目标集、子阵波束指向集和发射波形参数组合，最后根据目标函数最小化原则来选则最优子阵划分、采样周期、被照射目标集、子阵波束指向集和发射波形参数组合。

技术领域

本发明属于雷达目标跟踪领域，具体涉及一种多波束集中式MIMO雷达时空资源-波形选择管理方法。

背景技术

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)雷达是21世纪初出现的一种新型雷达体制，MIMO雷达是目前研究和发展的一个热点。根据发射和接收天线各单元的间距大小,可以将MIMO雷达分为分布式MIMO雷达和集中式MIMO雷达两类(见文献：P.Stoica and J.Li,“MIMO radar with colocated antennas,”IEEE Signal Process.Mag.,vol.24,no.5,pp.

106–114,Sep.2007；A.M.Haimovich,R.S.Blum,and L.J.Cimini,“MIMO radarwithwidely separated antennas,”IEEE Signal Process.Mag.,vol.25,no.1,pp.

116–129,Jan.2008；J.Li and P.Stoica,MIMO Radar SignalProcessing.Hoboken,NJ,USA:Wiley,2009)。

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。集中式MIMO雷达是传统相控阵雷达的扩展，其系统结构更具实际应用价值(见文献：Yan J,Liu H,Bo J,et al.SimultaneousMultibeam Resource Allocation Scheme for Multiple Target Tracking[J].IEEETransactions on Signal Processing,2015,63(12):3110-3122)。集中式MIMO雷达的收发天线各单元相距较近,各个天线单元对目标的视角近似相同,且每个子阵可以发射相互正交的信号波形,从而获得波形分集,形成不同于传统相控阵的更宽的低增益波束，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。分布在空域中角度位置较远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。相对于传统相控阵雷达，在具有同时多波束的集中式MIMO雷达中，其资源管理的自由度更大，通过控制子阵划分个数及指向，可实现系统资源在空域的有效分配。