[发明专利]一种基于张量填充的阵元失效MIMO雷达DOA估计方法及装置

权利要求书

1.一种基于张量填充的阵元失效MIMO雷达DOA估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取阵元失效下MIMO雷达回波信号矩阵；

对阵元失效下MIMO雷达回波信号矩阵进行降维，得到降维后的回波信号矩阵；

将降维后的回波信号矩阵构造成三阶回波信号张量；

将三阶回波信号张量与较小维度的张量核进行截断卷积运算生成新的张量，并建立截断卷积核范数最小化的张量填充模型；

利用张量的截断卷积核范数与该张量的截断卷积矩阵核范数的等价关系，对所述张量填充模型进行松弛，并转化为优化模型；

利用增广拉格朗日交替方向乘子算法对优化模型进行求解以获得完整的回波信号张量；

根据完整的回波信号张量，利用RD-ESPRIT算法估计出目标DOA。

2.根据权利要求1所述的基于张量填充的阵元失效MIMO雷达DOA估计方法，其特征在于，获取阵元失效下MIMO雷达回波信号矩阵，包括：

获取阵元失效下的MIMO雷达回波信号；

对阵元失效下的MIMO雷达回波信号进行匹配滤波，并将MIMO雷达失效阵元所对应的虚拟阵元输出数据置为零；

阵元失效下具有M个发射阵元和N个接收阵元的MIMO雷达对采集到的回波信号进行匹配滤波，经过脉冲积累后，可获得MN个虚拟阵元回波信号矩阵为式中，为在Q个快拍下虚拟阵列回波信号矩阵；表示阵元失效下虚拟阵列流形矩阵；为高斯白噪声矩阵；S∈^P×Q为目标系数矩阵，其中_P为相互独立的远场目标；

Ω_T和Ω_R分别为失效发射阵元和失效接收阵元位置集合，将MIMO雷达失效阵元所对应的虚拟阵元输出数据置为零，则阵元失效下MIMO雷达回波信号矩阵可表示为式中，为置零处理后的回波信号矩阵；为置零处理后的高斯白噪声矩阵。

3.根据权利要求2所述的基于张量填充的阵元失效MIMO雷达DOA估计方法，其特征在于，对阵元失效下MIMO雷达回波信号矩阵进行降维，得到降维后的回波信号矩阵，包括：

对进行奇异值分解(SVD)，式中，(·)^H表示共轭转置；为把最大的P个奇异值对应的左奇异值矢量组成的矩阵；为最大的P个奇异值对应的右奇异值矢量组成的矩阵；Λ_s和Λ_n分别由P个大奇异值和剩余的MN-P个奇异值组成的对角矩阵；和分别由将剩余的MN-P个奇异值所对应的左奇异值矢量和右奇异值矢量组成的矩阵；

将与V_s相乘，生成降维后的回波信号矩阵式中，S∈^P×Q为目标系数矩阵，将S和V_s相乘，生成降维后的目标系数矩阵同理，可生成降维后的噪声矩阵

4.根据权利要求1所述的基于张量填充的阵元失效MIMO雷达DOA估计方法，其特征在于，将降维后的回波信号矩阵构造成三阶回波信号张量，包括：

中包含接收、发射和快拍方向信息，把快拍方向看作第三个维度可将堆叠成三阶张量回波信号张量中第(n,m,l)个元素可表示为式中，n＝1,2,…,N，m＝1,2,…,M，l＝1,2,…,P；为接收阵列流形矩阵，表示矩阵中第(n,p)个元素；为发射阵列流形矩阵，表示矩阵中第(m,p)个元素；S_SV(l,p)表示矩阵S_SV中第(l,p)个元素；为高斯白噪声张量中第(n,m,l)个元素。