[发明专利]双基地共址多输入多输出雷达多目标定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种雷达目标定位技术，特别涉及一种多输入多输出共址MIMO雷达系统的多目标定位方法。

背景技术

多输入多输出(MIMO)雷达是借鉴通信领域的多输入多输出技术而提出一种具有高探测性能和生存能力的新体制雷达。与传统的MIMO雷达相比，MIMO雷达在发射端发射相互正交的波形，在接收端可以通过匹配滤波形成一个很大的虚拟阵列孔径，提高了探测目标的空间分辨率。MIMO雷达可以利用宽分布式的阵元排列方式获得空间分集特性抑制目标闪烁的缺点。目前MIMO雷达主要分为以下两种，一种是共址MIMO雷达，该雷达的发射端和接收端的阵元均为集中式的分布，通过不同发射天线发射正交信号在接收端匹配形成一个很长的虚拟阵列，从而获得信号分集信号，这些虚拟阵元可以形成一个低旁瓣的窄带波束，提高目标角分辨率和角度估计的精度，获得很好的估计性能。另一种为统计MIMO雷达，该MIMO雷达的发射端和接收端的阵元均为宽分布式的排列方式，可以获得空间分集特性抑制目标闪烁的缺点。同时，MIMO雷达在抗干扰、载波抑制和低截获率方面均具有很大的优势。

在MIMO雷达系统中，目标方位角度估计是一种很重要的方面。目前很多目标估计算法都是基于子空间类算法(如MISIC算法或ESPRIT算法等)。在文献双基地MIMO雷达的DOD和DOA联合估计(系统工程与电子技术学报：2010，32(11)：2268-2272)和基于多项式求根的双基地MIMO雷达多目标定位方法(电子与信息学报：2010，32(9)：2197-2200)中，这些算法都是先估计出MIMO雷达接收数据的协方差矩阵，然后在复数域里面对协方差矩阵进行特征值分解或奇异值分解，最后根据MUSIC算法或ESPRIT算法原理对多个目标进行定位。由于以上这些大多数都需要将MUSIC算法或ESPRIT算法原理同时应用到发射端和接收端才能估计出目标的发射角和接收角，估计精度不高，且全部在复数域进行特征值分解，计算量大，不利于实时处理和硬件的实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能提高目标估计性能，有利于实时处理和硬件上实现的双基地共址多输入多输出雷达多目标定位方法。

本发明的目的是这样实现的：

(1)M个发射阵元发射相互正交的相位编码信号，N个接收阵元接收所述相位编码信号，发射阵元距和接收阵元阵均为半个波长，且

(2)每个接收阵元的接收机的匹配滤波器对接收到的相位编码信号进行匹配滤波；

(3)对匹配滤波后的信号数据协方差矩阵进行重构；

(4)对重构的协方差矩阵进行酉变换，得到实数域的协方差矩阵；

(5)对实数域的协方差矩阵进行奇异值分解，利用实值联合旋转不变因子对多个目标的发射角和接收角进行估计，且估计的二维参数自动配对；

(6)根据发射角和接收角的交叉点实现对多目标进行定位，得到空间目标的位置。

本发明还可以包括：

1、所述对匹配滤波后的信号数据协方差矩阵进行重构的方法为：

(1)利用对匹配后的回波信号协方差进行奇异值分解得到信号子空间U_s1，对信号子空间进行分割操作，然后通过最小二乘法得到一个包含发射角和接收角度信息的矩阵φ～，对矩阵φ～进行特征值分解得到旋转不变因子F；

(2)利用旋转不变因子对接收数据进行处理

其中C为MIMO雷达的导向矩阵，F为联合旋转不变因子，s(t)为雷达接收信号，J_MN为维数MNλMN的置换矩阵，为添加白噪声，( )^*表示矩阵共轭。

(3)重构后接收数据的协方差矩阵

其中( )^H表示矩阵的共轭转置，( )^T表示矩阵的转置，δ²为白噪声功率，I为单位矩阵。

2、所述对重构的协方差矩阵进行酉变换，得到实数域的协方差矩阵的方法为：

根据发射阵元数和接收阵元数乘积的奇偶性，构造酉变换矩阵U对协方差矩阵进行操作，将复数域的协方差矩阵变换到实数域的协方差矩阵

3、所述对实数域的协方差矩阵进行奇异值分解，利用实值联合旋转不变因子对多个目标的发射角和接收角进行估计的方法为：

(1)对实数域的协方差矩阵进行特征值分解