[发明专利]基于嵌套阵列的MIMO雷达抗干扰方法

权利要求书

1.一种基于嵌套阵列的MIMO雷达抗干扰方法，包括如下步骤：

(1)建立基于嵌套阵列的MIMO雷达模型：

(1a)设MIMO雷达发射和接收的阵元数分别为M和N，其中接收阵列采用二阶嵌套阵列，发射阵列由该嵌套阵列的首尾阵元构成，M＝2，N≥2；

(1b)用发射阵列发射的正交信号Φ照射一个目标和Q个干扰，通过接收阵列接收目标的返回信号X；

(2)使用接收阵列对目标的返回信号进行匹配滤波，得到接收阵列的接收数据：并对进行向量化，得到向量化后的接收数据为：其中，(·)^H表示共轭转置操作，X为N×L维的接收数据矩阵，L表示快拍数，Φ为M×L维的各个阵元发射波形矩阵，vec(·)表示矩阵的向量化操作；

(3)根据向量化后的接收数据y，得到虚拟的差分阵列接收数据z₁：

(3a)估计向量化后的接收数据y的协方差矩阵：

(3b)对协方差矩阵R_yy进行向量化，得到观测矢量：z＝vec(R_yy)；

(3c)去除z中重复的元素，得到虚拟的差分阵列接收数据：z₁＝Dis(z)；其中，Dis(·)表示去除向量中重复元素操作；

(4)将虚拟差分阵列接收数据z₁划分为N₁个元素数量相等的子阵接收数据，得到z₁秩恢复的接收数据协方差矩阵R_ss；

(5)根据秩恢复的接收数据协方差矩阵R_ss，得到最小方差无失真响应波束形成器权矢量：

(5a)将步骤(4)中第1个子阵接收数据作为参考，得到该子阵接收数据的导向矢量，即MIMO雷达的虚拟导向矢量：

其中，(·)^T表示转置操作，θ为任意方位，λ为发射波波长，d_r1为二阶嵌套阵列的第一级均匀线阵阵元间距，N'为每个子阵接收数据的元素个数，且N'＝N₁；

(5b)根据秩恢复的接收数据协方差矩阵R_ss和MIMO雷达的虚拟导向矢量a₁(θ)，得到最小方差无失真响应波束形成器权矢量为：

其中，(·)^-1表示对矩阵求逆操作，θ₀为期望目标的方位角度；

(6)根据权矢量W在接收端进行最小方差无失真响应波束形成，得到接收波束方向图：Y＝W^Ha₁(θ)，Y为得到接收波束方向图函数，该方向图将波束主瓣对准期望的目标方位，并在干扰方位形成零陷，实现对干扰的抑制。

2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(1b)中接收阵列接收目标的返回信号X，其表示如下：

其中，(·)^T表示向量转置操作，S为接收的N×L维目标信号矩阵，L表示快拍数，J为接收的N×L维干扰信号矩阵，β₀为目标的反射系数，β_q为第q个干扰的反射系数，q＝1,2,…,Q，Q为干扰源数目，θ₀为期望目标的方位角度，θ_q为第q个干扰的方位角度，a_t(θ₀)和a_r(θ₀)分别为目标信号的发射和接收导向矢量，a_t(θ_q)和a_r(θ_q)分别为第q个干扰信号的发射和接收导向矢量，Φ＝[Φ₁,Φ₂,…,Φ_m,…,Φ_M]^T为各个阵元发射波形的矩阵，Φ_m为第m个阵元的发射波形，m＝1,2,…,M，V为N×L维的高斯白噪声。