[发明专利]基于分布式Phased-MIMO联合处理的目标探测方法

摘要

本发明公开了一种基于分布式Phased-MIMO联合处理的目标探测方法。该方法通过将多个子阵分布式地布置在不同的位置，子阵内部通过发射波束形成发射相干信号获取相干增益，子阵之间信号相互正交照射到目标不同位置获取目标分集，接收阵列通过接收波束形成与匹配滤波对目标实现检测。本发明方法可以获得相干与非相干增益，并且消除干扰、抑制混响，抗目标闪烁特性。在分布式目标，子阵的波束宽度大于目标尺寸的情况下，检测性能优于传统的相控阵列。

主权项

1.一种基于分布式Phased-MIMO联合处理的目标探测方法，其特征是，包括如下步骤：1）在发射端布置M个发射子阵，各发射子阵包含M_k个发射换能器阵元；每个发射子阵内的各发射换能器阵元与功率放大器的输出端连接，所述功率放大器的输入端与相应的信号产生设备的输出端连接；各发射子阵内的发射换能器阵元布置成均匀线阵且相邻发射换能器阵元之间的间距小于等于所在的发射子阵的发射信号的半波长的最小值；各发射子阵之间的间距满足式（1）所示的要求：dt>RtλmaxD---(1)]]>在接收端布置N个接收子阵，每个接收子阵包含N_l个水听器阵元；每个接收子阵内的水听器阵元与相应的信号采集设备连接，各接收子阵内的水听器阵元布置成均匀线阵且相邻水听器阵元之间的间距小于等于相应的发射信号的半波长的最小值；各接收子阵之间的间距满足式（2）所示的要求：dr>RrλmaxD---(2)]]>其中，M为大于等于1的正整数，M_k为大于等于1的正整数且R_t表示发射端的相应发射子阵到目标中心的距离，D表示目标的尺寸，d_t表示相邻的发射子阵之间的间距，d_r表示相邻的接收子阵之间的间距，λ_max表示所有发射信号的波长的最大值；N表示大于等于1的正整数，N_l表示大于等于1的正整数且R_r表示接收端的相应接收子阵到目标中心的距离；2）各所述信号产生设备产生发射信号其中，E表示发射信号的总能量，M表示发射子阵的个数，atk(θk,fm)=[1,e-i2πfmdkcsinθk,···,e-i2πfmdkcsinθk(Mk-1)]T,]]>其中，[…]^T是转置符号，θ_k是目标中心到发射子阵k的到达角，k=1,2,...,M，f_m是发射子阵k发射的信号的第m个频率，m=1,2,...L，L是每个发射子阵发射的信号的频率数目，c是发射信号的传播速度，d_k是发射子阵k内的相邻发射换能器阵元之间的间距，M_k是发射子阵k包含的发射换能器阵元数目，i表示虚数；{S_k(f_m)}表示发射子阵k的发射信号，‖S_k(f_m)‖²=1/L，各所述信号产生设备的发射信号通过功率放大器放大后传送给相应的发射子阵内的各发射换能器阵元而转换成声波信号发射到欲探测水域；3）各接收子阵将接收到的相应的发射子阵的发射信号S_k(f_m)的回波R_lk(f_m)传送给相应的信号采集设备，所述信号采集设备对所接收到的回波R_lk(f_m)进行如式（3）所示的接收波束形成：Ylk(fm)=(brl(θl,fm))HRlk(fm)---(3)]]>式（3）中，(…)^H是共轭转置符号，brl(θl,fm)=[1,e-i2πfmdlcsinθl,···,e-i2πfmdlclsinθl(Nl-1)]T,]]>其中，θ_l是目标中心到接收子阵l的到达角，l=1,2，···，N，d_l是接收子阵l内的相邻水听器阵元之间的间距，N_l是接收子阵l包含的水听器阵元数目，i表示虚数；将Y_lk(f_m)按式（4）所示的方法进行匹配：T=Σl=1NΣk=1MΣm=1L||Sk*(fm)Ylk(fm)||2---(4)]]>式（4）中，∑表示求和符号，||…||²表示对矢量取模，S_k(f_m)表示发射子阵k的发射信号，N是接收子阵的个数，M是发射子阵的个数，L是每个发射子阵发射的信号的频率数目；将目标中心到所有各接收子阵的距离R_l所对应的T值绘制成R_l-T二维图像；然后观察R_l-T二维图像，如果在目标中心到接收子阵之间存在峰值，则表明存在目标。