[发明专利]平面阵列下双基地MIMO雷达的高效无网格角度估计方法

说明书

本发明提供一种平面阵列下双基地MIMO雷达的高效无网格角度估计方法，通过建立双基地MIMO雷达平面阵列结构；利用步骤S1所建立的双基地MIMO雷达平面阵列结构接收信号，并对接收机采集到的接收信号x(t)建模；构造匹配滤波器，并将其作用于一个脉冲重复间隔内接收信号X，进而建立滤波后的阵列输出数据Y；构造原子集建立原子范数最小化优化问题并求解，重构二级Toeplitz矩阵；根据重构的二级Toeplitz矩阵进行无网格波达方向估计，获得接收角DOA和发射角DOD；该方法不需要角度的预估计，有效避免阵列受到影响，能够突破网格划分的局限性，获得较高的精度，同时具有较低的计算复杂度，实时定位的计算效率高，可用于目标定位和目标探测。

技术领域

本发明涉及一种平面阵列下双基地MIMO雷达的高效无网格角度估计方法，属于信号处理技术领域。

背景技术

波达方向(Direction-of-Arrival,DOA)估计是阵列信号处理领域中一支重要的研究领域，其基本原理是利用阵列天线接收空域信号，并通过统计信号处理技术和各类优化方法对接收信号的统计量分析及有效处理，从而实现阵列测向，即信号的DOA估计。波达方向在雷达、地震、声呐、语音和无线通信等领域同样应用广泛。

双基地MIMO雷达的发射角(direction of departure,DOD)和接收角(directionof arrival,DOA)估计是目标定位受到学术界的广泛关注。在现有的方法中：

1)子空间的方法利用信号子空间和噪声子空间之间的正交性，在单快拍等具有挑战性的条件下，性能严重下降；

2)基于压缩感知(CS)的大部分方法考虑线性阵列，仅恢复出目标的部分角度信息，且在优化问题的设计过程中，预先设置信号假定波达方向的空间网格点，假设目标角度完全在预定义的网格上，造成了固有的模型失配误差，因此在连续角度域空间下获取角度信息至关重要；

多输入多输出(MIMO)雷达系统由于其相对于传统相控阵雷达的潜在优势而引起了广泛的关注，很少有人考虑双基地MIMO雷达系统，发射机和接收机都配备了均匀平面阵列(UPAs)。在采用均匀平面阵列(UPA)的双基地MIMO雷达系统中，利用CS方法必须离散4-D角度空间，因此稀疏信号模型维数较大，导致巨大的计算成本；同样面临CS方法无法避免的模型失配问题，且无法避免建模误差，因为DOA/DOD属于连续角空间。

综上，为了提高估计精度和性能，避免阵列受到影响，需要设计无需角度预估的方法。同时需要缓解计算量大的负担。上述问题是在平面阵列下双基地MIMO雷达的角度估计过程中应当予以考虑并解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种平面阵列下双基地MIMO雷达的高效无网格角度估计方法，解决现有技术中存在的现有估计方法精度和性能有待提高，计算量大的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种平面阵列下双基地MIMO雷达的高效无网格角度估计方法，包括以下步骤，

S1、建立双基地MIMO雷达平面阵列结构；

S2、利用步骤S1所建立的双基地MIMO雷达平面阵列结构接收信号，并对接收机采集到的接收信号x(t)建模；

S3、构造匹配滤波器，并将其作用于一个脉冲重复间隔内接收信号X，进而建立滤波后的阵列输出数据Y；

S4、构造原子集建立原子范数最小化优化问题并求解，重构二级Toeplitz矩阵；

S5、根据步骤S4重构的二级Toeplitz矩阵进行无网格波达方向估计，获得接收角DOA和发射角DOD。