[发明专利]基于共形频控阵MIMO雷达的降维参数估计方法

说明书

本发明公开了一种基于共形频控阵MIMO雷达的降维参数估计方法，属于频控阵雷达技术领域，本发明结合频控阵的距离‑时间‑角度依赖性波束图、MIMO雷达增加自由度以及共形阵列减轻对载体空气动力学影响的优势，通过欧拉旋转建模使用共形阵列作为频控阵的几何结构，建立共形频控阵MIMO雷达模型，通过构造二次规划问题，得到距离维信息的角度表达，将算法从三维搜索降为二维搜索和一维搜索的结合。相比现有多重信号分类方法(MUSIC)方法，改进的降维MUSIC方法在性能损失可容忍的情况下，采用该方法极大降低了共形频控阵MIMO雷达参数估计的计算量，尤其在高搜索精度下，运算效率提升约1000倍。

技术领域

本发明属于频控阵雷达技术领域，具体涉及一种基于共形频控阵MIMO雷达的降维参数估计方法。

背景技术

目前针对共形阵列的参数估计的研究存在阵元单独建模和多维参数估计运算量过大的问题，相控阵列的参数估计往往只能对角度进行估计，对距离估计较难。相对于相控阵列的波束图，频控阵列由于在阵元间引入了一个小的频偏，使其波束图具有时间-距离-角度依赖性，可以对距离、方位角及俯仰角进行三维参数估计。同时由于MIMO雷达在增加自由度上具有优势，许多研究者针对频控阵MIMO进行了研究，而现有的频控阵MIMO研究大多都是针对线性的，而对于共形频控阵MIMO方面鲜有研究。

考虑共形阵列对载体的优秀适应性和降低空气动力学影响的优点，本发明首次建立了共形频控阵MIMO数学模型，同时为了减少传统MUSIC方法因三维参数搜索带来的运算量，构造二次规划问题，提出一种新的降维MUSIC方法,并对降维参数估计方法进行复杂度分析，对比传统MUSIC方法和降维参数估计方法的运算速度和估计性能，可以看出本发明大大降低了运算时间，证明了本发明的有效性。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于共形频控阵MIMO雷达的降维参数估计方法解决了频控阵MIMO雷达在高精度三维搜索的情况下，计算复杂度过高，传统MUSIC方法估计运算过长的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种基于共形频控阵MIMO雷达的降维参数估计方法，包括以下步骤：

S1、根据雷达天线的线形频控发射阵列、共形接收阵列和远场处雷达目标，构建共形频控阵MIMO；

S2、采用共形频控阵MIMO构建阵列发射导向矢量和接收导向矢量；

S3、通过发射导向矢量和接收导向矢量构建联合导向矢量和阵列流形；

S4、根据联合导向矢量和阵列流形构建共形频控阵MIMO的接收信号矩阵；

S5、对传统MUSIC谱函数进行重构，构建并求解二次规划问题，通过二维搜索峰值点得到目标方位角和俯仰角信息。

S6、根据目标方位角和俯仰角信息，通过在距离维进行一维搜索得到目标点对应的距离估计信息。

进一步地，步骤S1中线形频控发射阵列中包括均匀等间距的分布的多个发射阵元，所述多个发射阵元的频偏值依次按线性递增。

进一步地，步骤S1中共形接收阵列中包括在空间分布的多个相控阵接收阵元。

进一步地，步骤S4中接收信号矩阵为：

X＝AS+N