[发明专利]基于波束空间的米波MIMO雷达低仰角估计方法

说明书

本发明公开了一种基于波束空间的米波MIMO雷达低仰角估计方法，该方法包括如下步骤：步骤1、建立MIMO雷达信号接收模型；步骤2、根据预设发射波束、预设接收波束将所述MIMO雷达信号接收模型从阵元空间转换到波束空间；步骤3、根据所述预设发射波束、所述预设接收波束构建波束空间复合导向矢量；步骤4、根据所述波束空间复合导向矢量、所述波束空间进行目标仰角估计得到直达波低仰角估计值。本发明提供的基于波束空间的米波MIMO雷达低仰角估计方法，通过构造波束空间，把阵元空间合成若干个波束，再对合成后的波束域的数据进行DOA估计，由于降低了运算的维数，因而运算量会大大下降，节省了大量运算时间，更加便于工程应用，且测角精度基本保持。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种基于波束空间的米波MIMO雷达低仰角估计方法。

背景技术

米波多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，简称MIMO)雷达由于具有抗反辐射导弹和反隐身等独特的优势，因而它越来越受到各个国家的重视。

在进行低角跟踪时，米波MIMO雷达接收的信号既有目标直达信号，又有镜面反射和漫反射等多径信号，以及背景噪声。多径信号的存在将会引起雷达垂直面的波瓣分裂和上翘，不仅影响对目标信号的检测，还严重影响目标的仰角测量。阵列超分辨技术可应用于雷达目标低仰角估计中，代表性的有空间平滑多信号分类(Multiple Signalclassification，简称MUSIC)算法、最大似然估计(maximum likelihood estimation，简称MLE)算法，但这些算法通常需要进行特征值分解和多维空间谱搜索，运算量大，不利于工程实现。而利用回波中直达信号和多径信号仰角之间的几何关系，可将二维空间谱搜索降为一维空间谱搜索，比如E.Bosse,R.M.Turner,M.Lecours,“Tracking swerlingfluctuating targets at low altitude over the sea,”IEEE Transactions onAerospace and Electronic Systems,1991,27(5):806-822提出的精确最大似然(Recursive Maximum Likelihood，简称RML)算法，通过利用反射系数ρ的先验信息，以及多径条件下复合导向矢量代替自由空间中的常规导向矢量，再利用最大似然方法进行直达波信号的空间信号到达方向(Direction of Arrival，简称DOA)估计。该算法待估参数少，且在减小运算量的同时也提高了测角精度。

但是，上述RML算法是基于阵元空间的雷达目标低仰角估计的方法，对于大型阵列雷达，当阵元数较多时，处理过程仍需上百个阵元的协方差矩阵计算和空间谱搜索，数据传输量大，运算量会很大，不利于工程实现。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于波束空间的米波MIMO雷达低仰角估计方法。

本发明实施例提供了一种基于波束空间的米波MIMO雷达低仰角估计方法，包括如下步骤：

步骤1、建立MIMO雷达信号接收模型；

步骤2、根据预设发射波束、预设接收波束将所述MIMO雷达信号接收模型从阵元空间转换到波束空间；

步骤3、根据所述预设发射波束、所述预设接收波束构建波束空间复合导向矢量；

步骤4、根据所述波束空间复合导向矢量、所述波束空间进行目标仰角估计得到直达波低仰角估计值。

在本发明的一个实施例中，所述步骤1具体包括：

步骤1.1、利用直达波信号的波达方向θ₁得到雷达接收信号中的直达波信号导向矢量、雷达发射信号中的直达波信号导向矢量，其中，

所述雷达接收信号中的直达波信号导向矢量表示为：