[发明专利]合成稀疏阵列MIMO雷达联合波束方向图的方法及系统

权利要求书

1.一种合成稀疏阵列MIMO雷达联合波束方向图的方法，其特征在于，包括：

获取均匀线性的MIMO雷达联合波束方向图收发阵列结构，记为均匀线性阵列结构，所述收发阵列结构包括接收阵列结构和发射阵列结构，阵列结构的阵元放置在由栅格点构成的线阵下；

根据所述均匀线性阵列结构构建稀疏的MIMO雷达联合波束方向图收发阵列结构，记为稀疏阵列结构；根据所述均匀线性阵列结构构建稀疏的MIMO雷达联合波束方向图收发阵列结构，包括：

将所述均匀线性阵列结构分成三部分子阵列结构，分别记为第一子阵列、第二子阵列和第三子阵列；所述第一子阵列和第三子阵列对应的阵列孔径分别等于L1和L3，且中心位置固定；所述第二子阵列对应的阵列孔径为F，所述第二子阵列中心位置在长度为L2的第二子阵列可移动范围中移动，其中，L＝L1+L2+L3，L为所述栅格点的总个数，L1为第一子阵列的长度，L2为第二子阵列可移动范围的长度，L3为第三子阵列的长度；

对所述稀疏阵列结构中的阵元进行二进制编码，其中1表示栅格点有阵元，0表示栅格点无阵元，得到稀疏阵列结构中的收发位置指示向量；所述收发位置指示向量包括接收位置指示向量和发射位置指示向量；

根据所述均匀线性阵列结构和收发位置指示向量得到稀疏阵列结构中的阵元位置；计算稀疏阵列结构中的阵元位置的具体公式为：

其中，x_t为均匀线性阵列结构中发射阵元的位置，x_r为均匀线性阵列结构中接收阵元的位置，表示哈达玛积，w_t为稀疏阵列结构中的发射位置指示向量，w_r为稀疏阵列结构中的接收位置指示向量；

获取目标函数，所述目标函数用于降低MIMO雷达联合波束方向图的峰值旁瓣电平；

根据所述目标函数对所述稀疏阵列结构中的阵元位置进行优化求解，得到稀疏阵列结构中最优的阵元位置；

获取均匀线性的MIMO雷达的联合波束方向图表达式；

根据所述稀疏阵列结构中最优的阵元位置和所述表达式得到稀疏阵列下MIMO雷达联合波束方向图。

2.根据权利要求1所述的合成稀疏阵列MIMO雷达联合波束方向图的方法，其特征在于，所述稀疏阵列结构中的收发位置指示向量为：

其中，w_t为稀疏阵列结构中的发射位置指示向量，w_r为稀疏阵列结构中的接收位置指示向量，L1为第一子阵列的长度，L2为第二子阵列可移动范围的长度，L3为第三子阵列的长度。

3.根据权利要求1所述的合成稀疏阵列MIMO雷达联合波束方向图的方法，其特征在于，所述目标函数为其中，f_s,max表示f_MIMO(θ)在旁瓣域内的最大峰值，f_m,max表示f_MIMO(θ)在主瓣域内的最大峰值，fitness表示目标函数，x_m表示发射阵列的第m个阵元的位置，x_n表示接收阵列的第n个阵元的位置，M表示发射阵列的阵元数，N表示接收阵列的阵元数，θ表示目标所在的空间角度，λ表示波长，表示克罗内克积，∑·表示求和操作。

4.根据权利要求1所述的合成稀疏阵列MIMO雷达联合波束方向图的方法，其特征在于，所述均匀线性的MIMO雷达的联合波束方向图表达式为：

其中，f_T(θ)表示发射方向图，f_R(θ)表示接收方向图，x_m表示发射阵列的第m个阵元的位置，x_n表示接收阵列的第n个阵元的位置，M表示发射阵列的阵元数，N表示接收阵列的阵元数，θ表示目标所在的空间角度，λ表示波长，表示克罗内克积，∑·表示求和操作。

5.一种合成稀疏阵列MIMO雷达联合波束方向图的系统，其特征在于，包括：

均匀线性阵列结构获取模块，用于获取均匀线性的MIMO雷达联合波束方向图收发阵列结构，记为均匀线性阵列结构，所述收发阵列结构包括接收阵列结构和发射阵列结构，阵列结构的阵元放置在由栅格点构成的线阵下；

稀疏阵列结构构建模块，用于根据所述均匀线性阵列结构构建稀疏的MIMO雷达联合波束方向图收发阵列结构，记为稀疏阵列结构；根据所述均匀线性阵列结构构建稀疏的MIMO雷达联合波束方向图收发阵列结构，包括：

将所述均匀线性阵列结构分成三部分子阵列结构，分别记为第一子阵列、第二子阵列和第三子阵列；所述第一子阵列和第三子阵列对应的阵列孔径分别等于L1和L3，且中心位置固定；所述第二子阵列对应的阵列孔径为F，所述第二子阵列中心位置在长度为L2的第二子阵列可移动范围中移动，其中，L＝L1+L2+L3，L为所述栅格点的总个数，L1为第一子阵列的长度，L2为第二子阵列可移动范围的长度，L3为第三子阵列的长度；

二进制编码模块，用于对所述稀疏阵列结构中的阵元进行二进制编码，其中1表示栅格点有阵元，0表示栅格点无阵元，得到稀疏阵列结构中的收发位置指示向量；所述收发位置指示向量包括接收位置指示向量和发射位置指示向量；

阵元位置确定模块，用于根据所述均匀线性阵列结构和收发位置指示向量得到稀疏阵列结构中的阵元位置；计算稀疏阵列结构中的阵元位置的具体公式为：

其中，x_t为均匀线性阵列结构中发射阵元的位置，x_r为均匀线性阵列结构中接收阵元的位置，表示哈达玛积，w_t为稀疏阵列结构中的发射位置指示向量，w_r为稀疏阵列结构中的接收位置指示向量；

目标函数获取模块，用于获取目标函数，所述目标函数用于降低MIMO雷达联合波束方向图的峰值旁瓣电平；

优化求解模块，用于根据所述目标函数对所述稀疏阵列结构中的阵元位置进行优化求解，得到稀疏阵列结构中最优的阵元位置；

表达式获取模块，用于获取均匀线性的MIMO雷达的联合波束方向图表达式；

联合波束方向图计算模块，用于根据所述稀疏阵列结构中最优的阵元位置和所述表达式得到稀疏阵列下MIMO雷达联合波束方向图。