[发明专利]基于二维块稀疏恢复的虚拟孔径MIMO雷达目标探测方法

说明书

本发明公开了一种基于二维块稀疏恢复的虚拟孔径MIMO雷达目标探测方法，克服了传统虚拟孔径MIMO雷达存在的距离旁瓣高、小目标检测性能差等问题；该方法采用二维块稀疏恢复的方法，通过在目标散射信息反演的问题中利用由虚拟孔径间距离‑多普勒图的相似性与稀疏性先验信息，有效抑制了由波形不完全正交而引发的距离旁瓣，减小了强杂波与强目标旁瓣造成的弱小目标检测性能损失，提升了虚拟孔径MIMO雷达的检测性能。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，它特别涉及雷达目标检测技术中的虚拟孔径MIMO雷达目标检测方法。

背景技术

采用发射站间正交波形体制的MIMO雷达能够在接收端合成虚拟孔径，具有阵列自由度高、波束方向图性能好及角度分辨率高等优点，在雷达目标检测领域发挥着重要作用。

在MIMO雷达中，要在接收端完全分离多个发射通道的回波，要求在不同时延、不同多普勒频率调制的条件下各发射通道的波形间完全正交。实际上，这样的正交波形并不存在。实际应用中的虚拟孔径MIMO雷达由于波形的不完全正交，存在自相关与互相关函数不理想的问题。采用传统的匹配滤波方法进行距离多普勒维相关处理的距离像旁瓣较高，导致小目标被大目标旁瓣掩盖、目标检测性能下降等问题。

在文献P.Stoica,J.Li,and M.Xue,“Transmit codes and receive filters forradar,”IEEE Signal Processing Magazine,vol.25,no.6，pp.94–109，November 2008.与C.Ma,T.S.Yeo,C.S.Tan,Y.Qiang,and T.Zhang,“Receiver design for MIMO radarrange sidelobes suppression,”IEEE Transactions on Signal Processing,vol.58,no.10,pp.5469–5474,Oct 2010.中，提出了采用失配滤波器代替匹配滤波器的MIMO雷达相关接收机设计方法。但失配滤波器的旁瓣抑制效果有限，且会造成目标的信噪比损失，不具备噪声环境下的鲁棒性。

在文献N.Shahbazi，A.Abbasfar,and M.Jabbarian-Jahromi，“Robust design ofmeasurement matrix for CS-MIMO radar in clutter,”Electronics Letters,vol.53,no.23，pp.1548–1550,2017中提出了一种基于稀疏恢复的MIMO雷达目标检测方法以抑制由于波形不完全正交而导致的距离旁瓣。但该方法假设所有目标都具有相同的距离，不适用于实际应用中可能存在的距离分散的多目标场景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于二维块稀疏恢复的虚拟孔径MIMO雷达目标探测方法，将目标散射信息的反演问题建模为二维块稀疏恢复优化问题，并提出相应的优化问题求解方法，通过利用虚拟孔径间距离-多普勒图的相似性与稀疏性先验特性，提升目标散射信息求解的精确性，从而降低旁瓣、提升检测性能。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于二维块稀疏恢复的虚拟孔径MIMO雷达目标探测方法，包括：

构建距离维冗余字典与多普勒维字典；

建立二维块稀疏恢复优化模型，以建模目标散射信息反演问题；

通过基于光滑l0范数的优化问题迭代求解方法，获得多通道的距离-多普勒模糊图；

采用数字波束形成方法进行通道间相干处理，获得指定波束指向的距离-多普勒模糊图；

对距离多普勒图采用单元平均恒虚警处理，以检测目标并获取目标对应的距离、多普勒信息。