[发明专利]用于MIMO雷达的运动目标相位补偿方法

说明书

本发明提供一种用于MIMO雷达的运动目标相位补偿方法。技术方案是：设时分复用调频连续波MIMO雷达对应的虚拟天线阵列为有MN个天线阵元，虚拟天线阵列按照特定的时分复用时序获得每轮接收信号，即：首先，虚拟天线阵列的第1阵元接收信号；然后，虚拟天线阵列按照第1阵元、第2阵元、第3阵元、第4阵元、…、第MN阵元的顺序接收信号。在信号处理过程中，利用虚拟天线阵列第1阵元的接收信号提取目标运动引入的相位项矢量，构建相位补偿矩阵对虚拟天线阵列的接收信号进行相位校正。本发明无需计算目标速度，无需设计冗余虚拟阵元，在不降低雷达角度分辨率的情况下实现了运动目标的相位修正。

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，涉及一种用于MIMO(Multiple InputMultiple Output，多输入多输出)雷达的运动目标相位补偿方法。

背景技术

MIMO雷达与单输入多输出雷达相比，可利用较少规模的天线阵列实现口径较大的虚拟天线阵列，从而提高雷达的角度分辨率。调频连续波雷达具有成本低、结构简单、体积小的特点，同时，能对目标的距离及速度进行精确测量，结合天线阵列的应用，可以实现对目标的角度测量。调频连续波MIMO雷达综合上述两种雷达的优点，利用结构更加简单的天线阵列实现更高的雷达角度分辨率。

时分复用调频连续波MIMO雷达[R.Feger,C.Wagner,S.Schuster,S.Scheiblhofer,H.Jager,A.Stelzer,“A 77-GHz FMCW MIMO Radar Based on an SiGeSingle-Chip Transceiver.”IEEE Transactions on Microwave TheoryTechniques57.5(2009):1020-1035.]是一种采用时分复用技术实现发射波形正交的调频连续波MIMO雷达，在该雷达中，通过特定的时分复用时序控制信号的发射与接收。但是，这种方法的缺点在于：虚拟天线阵列的接收信号的相位不仅由目标的角度决定，还与目标速度有关，通常情况下，目标运动引入的相位项是一个固定的常数，如果不对该相位项进行补偿，将会导致目标角度计算错误。

国内外机构开展了相关的时分复用调频连续波MIMO雷达的运动目标相位修正方法研究，主要有以下几种方法：

1、通过冗余虚拟阵元的设计，提取目标运动引起的相位，进而对天线阵列进行相位补偿[C.M.Schmid,R.Feger,C.Pfeffer,A.Stelzer.Motion compensation andefficient array design for TDMA FMCW MIMO radar systems.European Conferenceon Antennas and Propagation IEEE,2012:1746-1750.]。这种方法可以恢复出目标的真实相位，但是，冗余虚拟阵元的存在减小了虚拟天线阵列的有效口径，降低了雷达的角度分辨率。

2、利用单个天线的接收信号探测目标，并计算目标运动速度，从而计算目标运动引入的相位项，最后对目标回波信号进行相位补偿[Z.Dominik,and A.Ziroff.Phasemigration effects in moving target localization using switched MIMO arrays.european radar conference(2015):85-88.]。这种方法的缺点在于：需要精确计算目标速度，否则将会导致目标回波信号的相位修正结果不准确。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于MIMO雷达的运动目标相位补偿方法，用于时分复用调频连续波MIMO雷达，校正虚拟天线阵列的接收信号相位，能够避免现有技术中存在的问题，在此过程中，不需要设计冗余虚拟阵元，也不需要计算目标的速度。