[发明专利]基于阵元相位差的时分MIMO雷达运动补偿方法

权利要求书

1.一种基于阵元相位差的时分MIMO雷达运动补偿方法，其特征在于，包括如下：

(1)设时分MIMO雷达有M个发射阵元和N个接收阵元，形成MN个等效虚拟接收阵元，且相邻的发射天线间距D_t与相邻的接收天线间距d_r满足关系式：

D_t＝N·d_r；

(2)设M个发射阵元按空间顺序依次发射信号，在每个发射阵元工作时间内，N个接收阵元同时接收信号，在一个发射周期内分离出MN路接收数据，重复L个周期，分离出L组MN路接收数据；

(3)对L组MN路接收数据依次进行去调频、距离维FFT、多普勒维FFT、非相干积累、恒虚警检测、质心凝聚处理，检测出K个目标，对每一个检测目标构建检测单元向量S_p，实现步骤如下：

(3a)对L组MN路接收数据去调频处理，在第l个发射周期内，由第m个发射阵元发射信号，并由第n个阵元接收的回波信号，对回波信号经过去调频处理，得到对应的差拍信号s_mn(l,t)，其中：1≤m≤M，1≤n≤N，1≤l≤L，0＜t＜T_r，T_r为以发射阵元的工作时间；

(3b)对差拍信号s_mn(l,t)进行离散采样得到数字信号，并对数字信号沿着距离维进行FFT处理，得到处理后的数据S_mn(l,c_r)，c_r表示的是距离单元；

(3c)对距离维FFT处理后的数据S_mn(l,c_r)沿着速度维进行FFT处理，得到距离多普勒数据矩阵S_mn(c_v,c_r)，c_v表示的是多普勒单元；

(3d)重复步骤(3b)-(3c)，得到MN个距离多普勒数据矩阵，对MN个距离多普勒数据矩阵进行非相干积累处理，得到非相干积累数据矩阵S：

(3e)对非相干积累后的数据矩阵S进行恒虚警检测，得到恒虚警检测数据矩阵S_cfar(c_v,c_r)；

(3f)对恒虚警检测数据矩阵S_cfar(c_v,c_r)进行质心凝聚处理，检测出K个目标，记录这些目标所在的检测单元坐标序号(v_p,r_p)，其中v_p为被检测目标多普勒维的索引号，r_p为被检测目标距离维的索引号，p的取值范围为1≤p≤K；

(3g)对每一个检测目标，提取MN个距离多普勒维矩阵S_mn(c_v,c_r)在坐标序号(v_p,r_p)下的数据，按虚拟接收阵列的空间顺序得到检测单元向量S_p：

S_p＝[S₁₁(v_p,r_p),S₁₂(v_p,r_p),...S_1N(v_p,r_p),S₂₁(v_p,r_p),S₂₂(v_p,r_p),...S_2N(v_p,r_p),...,S_M1(v_p,r_p),S_M2(v_p,r_p),...S_MN(v_p,r_p)]，

其中，检测单元向量S_p分量的行标从1变化到M，列标从1变化到N，p的取值范围为1≤p≤K，K为大于0的整数，v_p为被检测目标多普勒维的索引号，r_p为被检测目标距离维的索引号；

(4)利用相邻接收阵元的相位差构建相位补偿矢量：

(4a)利用检测单元向量S_p计算MN个虚拟接收阵元相邻阵元间的相位差：

其中：表示的是第i个虚拟接收阵元和第i+1个虚拟接收阵元的相位差，i＝1，2,…,MN-1，S_i表示的是检测单元向量的第i个分量，“*”表示的是求共轭，angle[]表示的是求相位；

(4b)根据相位差计算相邻阵元的固有空间相位差的平均值

(4c)计算运动目标在第j+1个虚拟接收阵元上的引起的相位项

(4d)计算目标运动引起的耦合到虚拟接收阵元上的相位校正项

(4e)根据相位校正项构建相位补偿向量φ_c：

其中，相位补偿向量φ_c一共包含MN个分量，这些分量又包括M组值，每组值又具有N项；

(5)用构建的运动补偿向量对检测单元向量进行相位校正，得到相位校正后的检测单元向量：

(6)对校正后的检测单元向量S_pc进行数字波束形成DBF处理，得到一个被检测目标的准确角度；

(7)重复步骤(4)到步骤(6)，得到K个被检测目标的准确角度。