[发明专利]一种基于波束域的双基地MIMO雷达测角优化方法

说明书

本发明公开了一种基于波束域的双基地MIMO雷达测角优化方法，其思路为：确定双基地MIMO雷达，设定所述双基地MIMO雷达检测范围内存在K个目标，设定一个相干处理间隔的脉冲数为Q；确定每个脉冲包含K个目标的信号矩阵后进行匹配滤波，进而构建矩阵信号模型；利用凸优化的方法设计得到发射波束矩阵以接收波束矩阵以及优化信号模型；确定信号子空间，得到K个目标的波离角估计值和K个目标的波达角估计值；确定发射阵列感兴趣的角度区域Θ_e内I个采样点的映射角度值和接收阵列感兴趣的角度区域Θ_r内I个采样点的映射角度值；进而得到K个目标的波离角真实值和K个目标的波达角真实值后记为一种基于波束域的双基地MIMO雷达测角优化结果。

技术领域

本发明属于雷达参数估计技术领域，特别涉及一种基于波束域的双基地MIMO雷达测角优化方法，适用于双基地MIMO雷达中的波离角和波达角估计。

背景技术

MIMO雷达是近年来提出的一种新体制雷达，它借鉴了在通信领域得到广泛应用的多输入多输出技术，具有一些独特的优势。

MIMO雷达可以分为统计MIMO雷达和集中式MIMO雷达两个大类，统计MIMO雷达天线阵列各阵元之间有较大间隔，利用空间分集技术，各个发射阵元发射信号之间不相关，利用空间分集与发射分集技术形成多个通道，使雷达反射起伏面对MIMO雷达造成的影响大大降低；集中式MIMO雷达发射阵元和接收阵元都紧密排列，各发射阵元发射相互正交的信号，在空间中形成宽波束，利用波形分集技术和多个通道相干处理，相比传统相控阵雷达，可以改善弱目标和低速目标检测性能，并且能对更多的目标进行角度估计。

虽然统计MIMO雷达利用空间分集技术获得比集中式MIMO雷达更好的目标检测与参数估计性能，但在工程实现上还有许多尚未解决的问题；而波形分集技术比空间分集技术更容易实现，因此集中式MIMO雷达在工程上得到更为广泛的应用。

双基地MIMO雷达系统结构示意图如图1所示，双基地MIMO雷达发射和接收阵列分置，能够在接收端获得发射方位角信息和接收方位角信息，双基地MIMO雷达的方位角估计时进行目标定位研究的重点内容，目标相对于发射阵列的方位角称为波离角，目标相对于接收阵列的方位角称为波达角。

在双基地MIMO雷达系统中，发射站、接收站与目标在同平面内构成一个三角形；因此要确定目标方位，只需要估计目标的波离角与波达角，两个角度相交的位置即为目标的位置。

现阶段双基地MIMO雷达的测角方法主要是基于子空间类的算法，其中最经典的就是MUSIC和ESPRIT算法，MUSIC算法需要进行二维谱峰搜索，运算量巨大；ESPRIT算法利用了发射和接收阵列的不变性结构，避免谱峰搜索，计算量小；由于在实际情况中，目标的大体位置基本可知，尤其是在跟踪问题中，在此情况下，波束域算法常常被用来提高测角精度。

文献“Beamspace ESPRIT algorithm for bistatic MIMO radar”中介绍了一种基于波束域的ESPRIT算法，该种基于波束域的ESPRIT算法利用傅里叶变换矩阵将接收信号从阵元域转换到波束域从而达到提高测角精度的目的；然而，由于其采用的空域滤波器是由几个傅里叶变换波束合成的，其主瓣宽度和旁瓣电平不能进行有效的控制，造成主副瓣比过低，这是传统波束域ESPRIT测角方法的一个显著缺点。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提出一种基于波束域的双基地MIMO雷达测角优化方法，该种基于波束域的双基地MIMO雷达测角优化方法能够有效提高目标测角精度。

本发明的主要思路：本发明在现有波束域ESPRIT算法基础上，通过对空域滤波器进行设计，使其带宽可以按照我们的需求进行设计；与此同时，滤波器的旁瓣电平也可以进行有效的抑制，从而达到提高主副瓣比的目的；最后由于求解凸优化问题时存在插值误差，这会降低测角性能，因此本发明通过建立映射关系的方法对测量的角度值进行误差补偿。