[发明专利]正交频分复用雷达超分辨距离与角度值联合估计方法

权利要求书

1.一种正交频分复用雷达超分辨距离与角度值联合估计方法，包括如下步骤：

(1)发射正交频分复用波形信号：

正交频分复用雷达的一维等距线阵中的阵元，同时发射正交频分复用波形信号，每个正交频分复用波形信号包含相同的子载波个数，每个相邻的子载波频率间隔相同；

(2)向量化表示：

(2a)正交频分复用雷达的一维等距线阵，接收由正交频分复用波形信号经空间动目标反射后的回波信号；

(2b)正交频分复用雷达对回波信号进行一次快拍，得到回波数据；

(2c)使用滤波器，滤除回波数据中的载波；

(2d)将回波数据中的时间取样离散化后以向量形式表示；

(3)相位补偿：

使用乘法器，对回波数据中的每一列进行相位补偿，得到含有空间动目标的距离信息和角度信息的回波矩阵；

(4)二维空间平滑取样：

(4a)提取回波矩阵的第一列数据重新排列成一个矩阵，重新排列后的矩阵的行数为正交频分复用波形信号子载波的个数，列数为正交频分复用雷达的一维等距线阵阵元的个数；

(4b)采用二维循环滑窗取样方法，对重新排列后的矩阵进行取样，得到样本子阵；

(4c)将样本子阵重新排列为一个矩阵，将该矩阵作为采样样本；

(5)按照下式，计算空间动目标的二维搜索矢量：

aW(θ,R)=aMs(θ)⊗aNx(R)]]>

其中，a_W(θ,R)表示空间动目标的二维搜索矢量，W表示采样样本的协方差矩阵特征值的个数，且W＝Ns×Ms，Ns表示滑窗所用窗的行数，Ms表示滑窗所用窗的列数，θ表示空间动目标的波达角度，R表示空间动目标与正交频分复用雷达的距离，a_Ms(θ)表示空间动目标的方向导向矢量，表示做克罗内克相乘操作，a_Ns(R)表示空间动目标的距离导向矢量；

(6)计算包含空间动目标的距离信息和角度信息的谱强度：

(6a)按照下式，计算采样样本的协方差矩阵：

R=1(N-Ns+1)×(M-Ms+1)XXH]]>

其中，R表示采样样本的协方差矩阵，N表示正交频分复用波形信号子载波的个数，Ns表示滑窗所用窗的行数，且1＜Ns＜N，M表示正交频分复用雷达的一维等距线阵阵元的个数，Ms表示滑窗所用窗的列数，且1＜Ms＜M，X表示采样样本，H表示矩阵的共轭转置操作；

(6b)按照下式，对采样样本的协方差矩阵做特征值分解：

RV＝αV

其中，R表示采样样本的协方差矩阵，V表示采样样本的协方差矩阵特征向量，α表示采样样本的协方差矩阵特征向量对应的特征值；

(6c)对分解后的特征值从大到小进行排序，从排序后的特征值中取出m个小特征值，从采样样本的协方差矩阵特征向量V中取出与m个小特征值对应的特征向量v_i，构成噪声子空间，其中，m＝Ns×Ms-P，Ns表示滑窗所用窗的行数，Ms表示滑窗所用窗的列数，P表示空间动目标的个数，v_i表示噪声子空间中第i个特征向量，且P+1≤i≤Ns×Ms；

(6d)按照下式，计算包含空间动目标的距离信息和角度信息的谱强度：

S(θ,R)=1Σi=P+1W|aWH(θ,R)vi|2]]>

其中，S(θ,R)表示包含空间动目标的距离信息和角度信息的谱强度，θ表示空间动目标的波达角度，R表示空间动目标与正交频分复用雷达的距离，Σ表示累加操作，P表示空间动目标的个数，W表示采样样本的协方差矩阵特征值的个数，且W＝Ns×Ms，Ns表示滑窗所用窗的行数，Ms表示滑窗所用窗的列数，a_W(θ,R)表示二维搜索矢量，H表示矩阵的共轭转置操作，v_i表示噪声子空间中第i个特征向量，且P+1≤i≤Ns×Ms，|·|²表示取模平方操作；

(7)联合估计距离值和角度值：

对包含空间动目标的距离信息和角度信息的谱强度作三维图，从三维图中搜索谱峰出现时的位置，将谱峰对应的X坐标值作为空间动目标的角度值，谱峰对应的Y坐标值作为空间动目标的距离值。