[发明专利]一种MIMO雷达的波束成形方法、系统和设备

说明书

本发明公开了一种MIMO雷达的波束成形方法，其中方法包括：通过具有不同通信码的发射机编码M个发射信号，并发送M个发射信号到检测目标；分别利用每一个接收机接收检测目标返回的M个检测信号，并利用M个发射机对应的通信码对每一个接收机接收到的M个检测信号进行解码以生成M×N个接收信号；将M×N个接收信号中使用相同通信码解码得到的接收信号进行合并得到M个合并结果，并将M个合并结果进行下变频转换以得到M个输入信号；基于M个输入信号的协方差矩阵计算用于生成目标波束的目标权向量，以利用目标权向量加权合并全部输入信号生成目标波束。本发明提供的技术方案在不降低MIMO雷达抗干扰性能的前提下降低了实现波束成形的复杂度。

技术领域

本发明涉及雷达波束成形领域，具体涉及一种MIMO雷达的波束成形方法、系统和设备。

背景技术

MIMO(Multiple In Multiple Out，多输入多输出)雷达经过长时间的发展，雷达技术经验较丰富，所需的发射功率峰值较低、容易调制、成本低、信号处理简单，并随着毫米波技术的发展，在气象雷达、交通雷达以及车载雷达中广泛应用。但是随着雷达的应用场景越来越多，雷达之间的干扰也逐渐严重。例如在智能驾驶与智能交通领域，辅助驾驶的车载雷达日益增多，车载雷达对交通雷达之间干扰已经十分严峻。波束成形技术是天线技术与数字信号处理技术的结合，目的用于定向信号传输或接收，从而增强目标方向的信号，弱化其他干扰信号。波束成形技术针对接收端的信号处理，可以通过对多天线阵元接收到的各路信号进行加权合成，形成所需的理想信号。但是传统MIMO雷达在波束成形的实现过程中计算复杂程度较大，使得MIMO雷达如何在不降低抗干扰能力的同时，其实现方式又尽可能的简化成为亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施方式提供了一种MIMO雷达的波束成形方法、系统和设备，从而降低了波束成形计算中协方差矩阵的维度，简化了波束成形权向量的计算过程，即实现了在不降低雷达抗干扰能力的同时，降低了波束成形实现的复杂度。

根据第一方面，一种MIMO雷达的波束成形方法，所述MIMO雷达包括M个发射机和N个接收机，所述方法包括：通过具有不同通信码的发射机编码M个发射信号，并发送所述M个发射信号到检测目标；分别利用每一个接收机接收检测目标返回的M个检测信号，并利用M个发射机对应的通信码对每一个接收机接收到的所述M个检测信号进行解码以生成M×N个接收信号；将M×N个接收信号中使用相同通信码解码得到的接收信号进行合并得到M个合并结果，并将所述M个合并结果进行下变频转换以得到M个输入信号；基于所述M个输入信号的协方差矩阵计算用于生成目标波束的目标权向量，以利用所述目标权向量加权合并全部输入信号生成目标波束。

可选地，所述MIMO雷达包括移相器，在所述分别将N个接收机中使用相同通信码解码的接收信号进行合并，并将合并结果进行下变频转换以得到M个输入信号之前，所述方法还包括：通过所述移相器将所述M×N个接收信号导向波达方向。

可选地，所述基于所述M个输入信号的协方差矩阵计算目标权向量，包括：基于所述M个输入信号的协方差矩阵对波达方向的信干噪比进行最大寻优计算，并将寻优结束时生成的最佳权向量作为目标权向量。

可选地，所述基于所述M个输入信号的协方差矩阵对波达方向的信干噪比进行最大寻优计算，包括：计算所述M个输入信号的协方差矩阵；根据所述协方差矩阵与第一权向量计算波达方向的信干噪比；以所述信干噪比递增为约束条件调整所述第一权向量，并返回根据所述协方差矩阵与第一权向量计算波达方向的信干噪比的步骤；当满足预设条件时结束调整所述第一权向量，并将当前的第一权向量作为所述最佳权向量。

可选地，当满足预设条件时结束调整所述第一权向量，包括：当所述信干噪比在连续预设次数内的变化量小于预设阈值时，结束调整所述第一权向量。

可选地，所述计算波达方向的信干噪比公式如下：