[发明专利]一种非正交波形下集中式MIMO雷达的目标点迹融合方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，特别涉及一种非正交波形下集中式MIMO雷达的目标点迹融合方法。

背景技术

在多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)无线通信理论取得巨大成功的推动下，一种新体制雷达——MIMO雷达正逐渐成为雷达界的研究热点。广义上讲，MIMO雷达定义通过发射多种信号(时域分集、频域分集)探测某一信道(即目标)，并采用相似的多种方式进行信号接收处理的任意雷达系统，在此定义之下，相控阵雷达为MIMO雷达的特例；集中式MIMO雷达是相控阵雷达的发展，并且集中式MIMO雷达能够全向发射信号，也能够同时发射多波束，而非相控阵雷达采用聚焦波束辐射能量。相比于传统雷达，集中式MIMO雷达具有工作模式灵活、雷达的角度分辨力和参数估计精度高、对多径杂波的抑制性能好的优点。

集中式MIMO雷达发射非正交波形，包括全相关和部分相关波形，形成单个发射波束或者多个发射波束。在全相关波形下，集中式MIMO雷达此时等效为传统相控阵雷达，即发射单个波束，通过控制发射相位实现波束扫描，用于实现快速目标搜索。在部分相关波形下，在全空域形成若干发射波束，其中包含一个扫描波束和若干固定波束。前者用于搜索，后者用于跟踪，以实现真正意义上的边扫描边跟踪的工作模式。另外，部分相关波形下的雷达各个阵元发射部分相关波形，并在目标位置进行线性加权组合进而形成后向散射回波，然后将该后向散射回波辐射至雷达各个接收阵元并分别进行脉冲压缩处理和其他常规目标检测处理。然而，一方面，不同于机械扫描雷达，集中式MIMO雷达随着天线旋转即可确定目标的位置和点迹方位，因此在非正交波形下，需要通过角度测量确定各个目标点迹的具体位置。另一方面，由于非正交波形下集中式MIMO雷达包含的阵元的发射波形各不相同，需要进行脉冲综合，使得集中式MIMO雷达各个方位回波的脉压系数均不相同，并且在实际处理中，由于目标方位未知，使得非正交波形接收处理中存在脉冲综合损失，致使传统相控阵雷达上的单脉冲测角技术将难以适用。此外，不同波束有可能接收来自同一目标的反射能量，尤其在接收副瓣较高且接收增益存在波动的情况下，该现象会频繁发生，直接造成雷达目标检测时的虚警概率提高。

发明内容

针对上述非正交波形下集中式MIMO雷达目标检测存在的问题，本发明提出一种非正交波形下集中式MIMO雷达的目标点迹过滤方法，适用于非正交相关波形下集中式MIMO雷达的多波束联合测角、点迹过滤和融合，能够提高MIMO雷达的目标角度测量精度，降低MIMO雷达目标检测的虚警概率。

为达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种非正交波形下集中式MIMO雷达的目标点迹融合方法，包括以下步骤：

步骤1，建立MIMO雷达在笛卡尔坐标系中的几何模型，MIMO雷达的接收阵元的个数为N，接收波束的个数为L，威力辐射空域范围为Ω；

计算每个接收波束的中心指向及脉冲压缩处理系数；

步骤2，将MIMO雷达的威力辐射空域范围Ω对应的检测区域均匀划分为K个检测子区域，K表示预设的检测子区域个数；

对k和i进行初始化，令k＝1，i＝1；

步骤3，利用第i个接收波束的中心指向计算得到第i个接收波束在第k个检测子区域的增益，进而利用第i个接收波束在第k个检测子区域的增益，计算得到第k个检测子区域以第i个接收波束的中心指向为基准的接收合成信号；

确定第i个接收波束的中心指向所在的检测子区域为第k_i个检测子区域，利用第k_i个检测子区域以第i个接收波束的中心指向为基准的接收合成信号进行目标检测，得到第i个接收波束的目标检测结果集合D_i；

其中，目标检测结果集合D_i包括检测得到的M_i个目标点迹的距离、速度以及强度，M_i表示目标检测结果集合D_i包含的目标点迹总数，M_i为整数，M_i≥0；

步骤4，令i加1，返回步骤3，直至i＝L，得到L个接收波束的目标检测结果集合D₁，D₂，…D_L；

步骤5，令k加1，返回步骤3，直至k＝K；

对m进行初始化，令m＝1；转至步骤6；