[发明专利]基于嵌套阵列的MIMO雷达抗干扰方法

说明书

本发明公开了一种基于嵌套阵列的MIMO雷达抗干扰方法，主要解决现有MIMO雷达分辨率低和抑制干扰能力差的问题。其实现步骤是：1)获得目标返回信号；2)对目标返回信号依次进行快拍取样、匹配滤波和向量化，得到向量化后的接收数据y；3)估计y的协方差矩阵并向量化，得到观测矢量z；4)去除z的重复元素，得到虚拟的差分阵列接收数据z₁；5)将z₁划分为N₁个子阵接收数据，得到秩恢复的接收数据协方差矩阵R_ss；6)根据R_ss得到波束形成器权矢量W；7)根据W进行波束形成，增强期望目标信息并抑制干扰。本发明能有效提高MIMO雷达的分辨率和抑制干扰的性能，可用于抑制干扰。

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，特别涉及MIMO雷达抗干扰方法，可用于抑制不感兴趣的方位信号。

背景技术

MIMO技术的概念最早来自于无线通信领域，是指利用多个发射天线和多个接收天线进行发射和接收，一方面通过空间分集可以改善信道的衰落，另一方面通过空间复用可以增加信道的容量。近几年才开始被应用于雷达系统当中，MIMO雷达的概念一经提出便将雷达信号处理的研究引入一个全新的领域，其在抗衰减、提高分辨率以及抗干扰等方面有着巨大的潜力，研究并发掘这些潜力对于提高目标检测、参数估计以及目标跟踪、识别具有深远的意义。

根据发射天线和接收天线的间距大小，可以将MIMO雷达分为分布式MIMO雷达和集中式MIMO雷达两大类。分布式MIMO雷达，其收发天线相距很远，可以从不同的视角观察目标。集中式MIMO雷达，其收发天线相距较近，各个天线对目标的视角近似相同。

对于现有的集中式MIMO雷达的天线阵列一般基于均匀线阵，发射天线之间和接收天线之间的间距很近，因而集中式MIMO雷达更容易受到干扰。目前，对于现有集中式MIMO雷达主要采用自适应波束形成进行空域滤波的方法抑制干扰，该方法的主要思想是在发射端发射宽波束或全向波束，在接收端进行自适应波束形成，实现空域滤波，达到增强期望信号、抑制干扰的目的。

但是，该抑制干扰方法在收发阵元数一定的限制条件下，由均匀线阵构造的虚拟阵列所获得的自由度比较有限，当干扰个数大于收发阵元数乘积时，现有集中式MIMO雷达将不能准确抑制干扰。同时，当对抑制干扰的精度要求很高时，现有方法主要是通过增大雷达天线的孔径，这时如果继续使用天线阵列为均匀线阵就需要用到非常多的天线资源，导致系统的成本与复杂度的增加，无法工程实现。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于嵌套阵列的MIMO雷达抗干扰方法，以在收发阵元数一定的限制条件下，获得更高的自由度和阵列孔径，提高抑制干扰的能力。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：

(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：