[发明专利]任意阵列流形的单基地MIMO雷达波达方向估计方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体涉及单基地多输入多输出MIMO雷达的波达方向估计，可应用于目标定向和雷达追踪。

背景技术

MIMO雷达可充分利用波形分集增益，增加系统的自由度，改善其空间分辨率，提高参数估计精度和增加系统最大可定位目标数量。近年来MIMO雷达发展非常迅速，其中波达方向估计DOA方法是MIMO雷达研究的重点问题。在各种阵列结构中，均匀线阵因其结构简单、实现容易，并能采用各种快速DOA算法而成为目前MIMO雷达DOA算法研究的基础。但一维均匀线阵只能提供180度的无模糊方位角信息，且有时特定系统的需要也使得阵列可能不是均匀线阵。对于MIMO雷达来说，发射时不形成空间波束，其阵元方向图覆盖整个空域，用来探测360度的整个空间信息，这时采用线性阵列在360度范围内会出现模糊，就需要二维的阵列，因此针对任意阵列流行的波达方向估计成为亟待解决的问题。

目前，最基本的角度超分辨估计方法是采用多信号分类MUSIC方法，这种方法虽然可在任意阵列流形下工作，但却需要对角度进行全空域搜索，运算量非常大。

为了降低运算量，可采用Richard H.Roy和Kailath等人于1986年提出的旋转不变技术估计信号参数ESPRIT方法和对MUSIC方法改进后的多项式求根多信号分类root-MUSIC方法，这些方法虽避免了角度谱峰搜索，降低了DOA的运算量，但这两种方法只能用于均匀线性阵列，对于任意阵列却无能为力。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于任意阵列流形的单基地MIMO雷达波达方向估计方法，以在减小运算量的同时，实现对任意阵列MIMO雷达的波达方向快速估计。

实现本发明目的的技术思路是：利用流形展开技术把MIMO雷达导向矢量展开并按一定的准则截断误差项，把导向矢量分解为矩阵与范得蒙形式的导向矢量相乘的形式，并借鉴空间平滑的思想，使得角度估计算法更加稳健；采用多项式求根方法获得目标角度信息，取代传统方法中采用谱峰搜索的方式，实现波达方向快速估计。其技术步骤包括如下：

1）根据阵列流形写出单基地MIMO雷达的导向矢量A(θ)，其中θ为方位角；

2）对MIMO雷达的导向矢量A(θ)流形展开，获得范得蒙导向矢量D(θ)，对D(θ)进行空间平滑处理，处理后的导向矢量记为D_S(θ)，利用最小二乘法得出从MIMO雷达导向矢量A(θ)到平滑处理后的导向矢量D_S(θ)的转换矩阵G；

3）对雷达的接收数据与发射波形进行匹配滤波，将匹配滤波结果记为X(t)，再利用滤波结果X(t)形成自相关矩阵R_x；

4）对自相关矩阵R_x进行特征分解，得到一系列特征值λ_m及其对应的特征向量e_m，m=1,2,…,N²,其中N为阵元数；将特征值λ_m进行从小到大排序，依次选取N²-P个小特征值，P为同一距离门内的目标个数，取这些特征值对应的特征向量形成噪声子空间E^n=[eP+1,···em···,eN2];]]>