[发明专利]一种基于观测矩阵的压缩感知MIMO雷达干扰抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于观测矩阵的压缩感知MIMO雷达抑制方法，包括压缩感知MIMO雷达等效理想波束的构造、带通式波束形成系数向量的求解以及针对接收信号矩阵的干扰抑制观测；其中：构造等效理想波束用于求解波束形成稀疏向量；求解带通式波束形成系数向量用于构造空域干扰抑制观测矩阵；对接收信号矩阵的干扰抑制观测用于通过等效波束，抑制感兴趣角度区间外的干扰。本发明从观测矩阵设计的角度出发，通过设计特定结构的观测矩阵，实现压缩感知雷达对感兴趣角度区间外干扰的抑制，显著的提高了干扰背景下压缩感知雷达的探测性能。

技术领域

本发明具体涉及一种基于观测矩阵的压缩感知MIMO雷达干扰抑制方法。

背景技术

目前存在的基于Capon波束形成的杂波抑制方法，在噪声与杂波的协方差矩阵已知的情况下，利用目标的角度先验信息求得指向目标的波束形成系数，由波束形成系数构成观测矩阵，通过观测矩阵使得压缩感知MIMO雷达对目标所在角度进行能量聚焦，实现除目标以外噪声与杂波的抑制。然而，在实际雷达系统中，目标的先验信息往往不准确或不够精确，在这种情况下，杂波抑制方法将无法保证目标信息的准确估计。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种利用观测矩阵的设计实现压缩感知MIMO雷达对先验信息不足的干扰进行抑制的基于观测矩阵的压缩感知MIMO雷达干扰抑制方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种基于观测矩阵的压缩感知MIMO雷达抑制方法，包括压缩感知MIMO雷达等效理想波束的构造、带通式波束形成系数向量的求解以及针对接收信号矩阵的干扰抑制观测；其中：构造等效理想波束用于求解波束形成稀疏向量；求解带通式波束形成系数向量用于构造空域干扰抑制观测矩阵；对接收信号矩阵的干扰抑制观测用于通过等效波束，抑制感兴趣角度区间外的干扰。

其包括如下步骤：

1)令Ω代表CS-MIMO雷达感兴趣的角度扇区，即角度通带，代表角度阻带，即感兴趣扇区外角度范围，两者满足并根据角度通带与角度阻带的划分建立压缩感知MIMO雷达对应的理想等效波束

2)求解带通式波束形成系数向量为w，其长度为接收阵元数N，w中的N个元素分别作用于N个接收阵元上，形成聚焦于目标通带的理想等效波束；

3)针对P个CS-MIMO雷达感兴趣的角度通带，构造得到空域干扰抑制观测矩阵W；

4)考虑接收信号矩阵为Y＝[y₁,y₂,…,y_N]，则在得到空域干扰抑制观测矩阵W后，将W作用与接收信号矩阵Y并得到波束形成数据矩阵

5)求解波束形成数据矩阵的向量化数据向量采用正则化正交匹配追踪算法ROMP求解优化问题s.t.y＝Γ′θ，得到稀疏向量θ，其中Γ′为观测后等效感知矩阵。

进一步地，压缩感知MIMO雷达回波角度空间划分的过程如下：

1.1)令与分别表示角度通带内与角度阻带内的角度；

1.2)构造理想等效波束的特性P与S分别为角度通带与角度阻带内的离散角度数。

进一步地，求解带通式波束形成系数向量的过程如下：将通带式波束形成系数的设计问题归纳为如下的优化问题s.t.||w^H||_F≤ε其中表示空间所有离散角度对应的接收导引矢量矩阵，其中||w^H||_F≤ε限制了通道加权过程中背景白噪声的增益，保证了在随机噪声背景下的加权稳定性。采用凸优化问题求解工具CVX工具箱来求解上述优化问题，得到最优通带式波束形成系数向量w。