[发明专利]一种智能反射面辅助的MIMO雷达目标检测方法与电子设备

说明书

本发明提供了一种智能反射面辅助的MIMO雷达目标检测方法，包括：根据目标探测方位、智能反射面与接收阵列之间的信道状态信息，对智能反射面上的每个阵元的相移量进行优化计算得到每个阵元的优化相移量；根据得到的智能反射面的每个阵元的优化相移量对智能反射面进行控制，雷达发射探测信号并进行接收回波信号；对待检测距离单元的接收信号计算其空间谱；根据得到的空间谱，检测在该空间谱的感兴趣方向是否出现峰值，如果出现峰值，那么则表示该方向的该距离单元上存在目标。本发明利用智能反射面来增强MIMO雷达接收阵列的信号强度，改善目标检测的性能，具有更好的空间谱分辨率。本发明还提供了相应的电子设备。

技术领域

本发明属于雷达探测技术领域，更具体地，涉及一种智能反射面辅助的MIMO雷达目标检测方法与电子设备。

背景技术

智能反射面是一种由大量低成本的被动无源反射元件组成的平面，每个元件能都能够独立地对入射信号进行相位和幅度的改变。目前，已有研究将智能反射面运用到无线通信中。通过将智能放射面放置于发送方与接收方之间，使得接收方能更好地接收发送方发送的信号。文献《Towards Smart Wireless Communications via IntelligentReflecting Surfaces:A Contemporary Survey》(IEEE Communications SurveysTutorials,2020)总结和展望了智能反射面在无线通信中的巨大潜力和应用前景。智能反射面在雷达领域也有一定的应用，尤其是微波成像领域。在文献《Review of MetasurfaceAntennas for Computational Microwave Imaging》(IEEE Transactions on Antennasand Propagation,vol.68,no.3)中对智能反射面在微波成像中的应用进行了综述。由此可见，智能反射面在雷达和无线通信中都具有较大的应用潜力。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种智能反射面辅助的MIMO雷达目标检测方法。利用智能反射面，改善MIMO雷达接收阵列的接收信号强度，改善雷达探测性能，提高雷达目标的空间分辨率。本发明目的在于利用智能反射面，改善雷达目标探测性能。

为了达到上述目的，本发明提供了一种智能反射面辅助的MIMO雷达目标检测方法，首先对智能反射面进行优化，然后进行目标探测。具体包括以下步骤：

步骤S1：根据目标探测方位、智能反射面与接收阵列之间的信道状态信息，对智能反射面上的每个阵元的相移量进行优化计算得到每个阵元的优化相移量。

考虑窄带集中式MIMO雷达系统，发射天线阵列和接收天线阵列分别安装有M和N根天线，天线按照半波长间距成线形放置。智能反射面上安装有K个阵元，天线也按照半波长间距线形放置。智能反射面与接收天线阵的夹角为α，目标的回波方向与接收天线阵列的夹角为θ，目标回波方向与智能反射面的夹角为θ'。接收天线阵列的接收信号可以表示为：

其中表示接收信号矩阵，和分别表示发射天线阵列、接收天线阵列和智能反射面的导向矢量，且表示为：

为发射信号矩阵，为第m根天线发射的长度为L的信号且SS^H＝I。β(θ)为目标在θ方向的雷达截面积系数。是维度为K的对角矩阵，其中β_n∈[0,1]和θ_n∈[0,2π)分别为智能反射面上第n个阵元对入射信号进行反射后的幅度衰减值和相移量。是智能反射面和接收阵列之间的信道矩阵。为高斯噪声矩阵。

通过合理的设置智能反射面的相移量可以优化接收天线阵列的接收信号，但是智能反射面上阵元的幅度衰减值和相移量存在一定的联系。智能反射面上的阵元对入射信号进行反射后的幅度衰减值和相移量之间满足一定的近似函数关系β(θ_n)，可以表示为：