[发明专利]基于双模式雷达的协作式距离和角度参数估计方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于双模式雷达的协作式距离和角度参数估计方法及装置，包括：构建发射‑接收信号模型，所述发射‑接收信号模型包括PA雷达、FDA雷达；根据所述发射‑接收信号模型获取接收信号，所述接收信号包括PA雷达接收数据、FDA雷达接收数据；根据所述PA雷达接收数据进行角度估计得到第一角度估计值；根据所述FDA雷达接收数据、所述第一角度估计值进行联合距离估计得到无模糊距离估计值；根据所述FDA雷达接收数据、所述第一角度估计值进行联合角度估计得到最终角度估计值。本发明方法，将PA雷达与FDA雷达的优点相结合，不同于分时模式，本实施例占用时间资源更少，可以同时实现角度、距离的高精度估计。

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，具体涉及一种基于双模式雷达的协作式距离和角度参数估计方法及装置。

背景技术

脉冲雷达是雷达的一种。能够辐射较短的高频脉冲，然后天线转接到接收机接收信号，因此发射和接收信号在时间上是分开的。脉冲雷达用于测距，尤其适于同时测量多个目标的距离。当前常用的雷达大多数是脉冲雷达。

脉冲雷达接收信号中包含了感兴趣信号(Signal Of Interest，简称SOI)的距离、角度信息，通过波束形成输出可以估计目标距离和角度参数。但由于阵元稀疏分布或高脉冲重复频率，估计得到的参数信息可能会出现模糊。传统相控阵雷达通过波束形成实现高天线增益因此具有高角度分辨率，但由于其不具有距离维自由度，无法直接估计距离模糊度，进而导致距离估计精度降低。同时，频率分集阵列雷达具有距离维自由度，具有距离模糊分辨能力，但是其距离和角度信息在发射域内耦合。如何解决模糊并同时实现高精度的距离、角度参数估计是当前的一个难点。“W.Wang and H.Shao,“Range-anglelocalization of targets by a double-pulse frequency diverse array radar,”IEEEJournal of Selected Topics in Signal Processing,vol.8,no.1,pp.106-114,February 2014.”中提出了一种利用双脉冲FDA雷达进行参数估计的方法(以下简称：双脉冲法)，其算法为：结合PA和FDA两种雷达，使用分时模式，在第一个脉冲使用零频率增量估计SOI的角度，在第二个脉冲使用非零频率增量估计距离参数；“J.Xu,G.Liao,S.Zhu,L.Huang and H.C.So,“Joint range and angle estimation using MIMO radar withfrequency diverse array,”IEEE Transactions on Signal Processing,vol.63,no.13,pp.3396-3410,July 2015.”中提出了一种基于FDA-MIMO体制下联合距离角度估计，其算法为：利用MIMO体制优势，在发射域进行波束形成，实现无模糊估计；“C.Cui,J.Xu,R.Gui,W.Wang and W.Wu,“Search-free DOD,DOA and range estimation for bistatic FDA-MIMO radar,”IEEE Access,vol.6,pp.15431-15445,March 2018.”中提出了一种基于旋转不变技术的双基地FDA-MIMO雷达无需搜索的参数估计方法，其算法为：在双基地模式下，利用非线性频率增量，使用旋转不变技术，得到参数估计结果。

但是，双脉冲法由于PA和FDA雷达的分时工作，需要较长的时间资源；FDA-MIMO体制下的参数估计由于发射域内距离自由度与角度耦合，仅能直接在接收域估计角度，导致角度估计精度低；若FDA雷达采用非线性的频率增量，会导致发射域内波束能量损失，使得估计性能下降；最后，传统PA雷达由于不具有距离维自由度，无法直接由接收端波束形成输出估计距离模糊数，使得距离估计精度低。

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双模式雷达的协作式距离和角度参数估计方法及装置。

本发明的一个实施例提供了一种基于双模式雷达的协作式距离和角度参数估计方法，包括：