[发明专利]基于循环前缀的MIMO雷达超低副瓣距离重建方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种基于循环前缀的MIMO雷达超低副瓣距离重建方法，能有效改善目标距离像的性能。

背景技术

随着现代雷达技术的发展，具有多个发射和多个接收天线的多输入多输出(MIMO)雷达已经引起了雷达研究人员相当大的兴趣。不同于传统的相控阵雷达，MIMO雷达利用多个发射天线发射多个正交或接近正交的波形，可增加自由度和分辨率，提高发射波束模式设计的灵活性，增强同时跟踪多个运动目标的能力。

在雷达信号处理中，距离副瓣电平是一个非常关键的技术指标。我们知道雷达中最常使用的线性调频(LFM)信号经过脉冲压缩后的距离副瓣电平仅为-13.2dB，采用匹配函数加窗会降低距离副瓣，但同时带来了距离主瓣展宽的缺点。当同时存在多个目标时，强目标高的距离副瓣会淹没弱目标，造成雷达漏警。同样对于高分辨雷达距离像来说，散射点之间的主瓣和副瓣互相影响使得距离像的性能也大为降低，所以如何降低距离副瓣是一个值得研究的课题。尤其对于MIMO雷达，各个天线发射波形不同，如果各个天线发射信号不能很好地正交，发射信号之间会互相干扰，进一步抬高距离副瓣电平，这就是现有MIMO雷达中广泛采用时域正交序列的原因。但是，当各时域正交序列之间有时间延迟时，这些序列将变得不再正交，从而影响距离重建的性能。另外，传统MIMO雷达波形往往不具有时域恒模特性，这会降低发射机的工作效率，进而影响距离重建的性能。

现有的MIMO雷达的发射波形一般采用线性调频(LFM)波形或正交频分复用(OFDM)波形进行距离重建，简称为传统OFDM方法和LEM方法。但是，LFM波形不能保证完全正交，从而使得距离副瓣电平较高，距离重建性能较差；现有的OFDM波形虽然可将内部符号间的码间干扰(ISI)信道转换成多个无ISI的子信道，但是发射的OFDM波形一般不包括循环前缀，并且在接收端采用传统的匹配滤波方法进行距离重建，这样的处理方式使OFDM波形没有完全转换成无ISI的子信道，从而降低了距离重建性能。

发明内容

针对上述已有技术的不足，本发明的目的在于提出了一种基于循环前缀的MIMO雷达超低副瓣距离重建方法，该方法借鉴通信波形和通信信号处理理论，能够实现超低距离副瓣的目标距离像重建。

为达到上述技术目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

一种基于循环前缀的MIMO雷达超低副瓣距离重建方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，设计第m个长度为N的正交频分复用(OFDM)子载频信号为U_m(k)，k＝0,2,…,N-1，m＝0,2,…,M-1，其中，M是发射天线个数，N是子载频个数；对U_m(k)进行N点离散傅立叶逆变换(IDFT)，得到第m个发射天线的基带信号u_m(t)，根据u_m(t)得到第m个发射OFDM信号为其中，rect(·)为矩形函数，t为距离上快时间，T为信号时间窗；

步骤2，在第m个发射OFDM信号前插入循环前缀(CP)，形成第m个发射天线的发射基带信号为其中T_cp为循环前缀的长度；对M个发射天线的发射基带信号s₁(t)...s_m(t)...s_M(t)进行上变频后，送到对应的M个发射天线进行发射；

步骤3，M个上变频后的发射天线的发射基带信号s₁(t)...s_m(t)...s_M(t)，在遇到目标后，反射到达Q个接收天线并经下变频处理得到Q个接收天线的基带接收信号，其中，第q个接收天线的基带接收信号为x_q(t)，q＝0,1,…,Q-1；将Q个接收天线的基带接收信号写成向量形式为基带接收信号向量x_r(t)＝[x₀(t),…,x_q(t),…,x_Q-1(t)]^T，其中，[·]^T表示矩阵转置；

步骤4，对基带接收信号向量x_r(t)进行数字波束形成，得到数字波束形成后的信号其中，A_r(θ)是接收导向矢量的转置；

步骤5，对数字波束形成后的信号z(t)进行模/数转换，得到离散接收信号z(n)，0≤n＜N+2L-2，N是子载频个数，L是目标占据的距离单元个数；