L型阵列MIMO雷达低复杂度空间目标二维角度估计方法

摘要

本发明的目的在于提供L型阵列MIMO雷达低复杂度空间目标二维角度估计方法，包括如下步骤：L型阵列由两个相互垂直的均匀线阵组成，阵元间距均为半个波长，两线阵各有M个和N个阵元，所有阵元都为收发共置阵元，发射正交窄带信号，接收信号通过匹配滤波处理，得到大孔径虚拟阵列的回波信号；设计降维矩阵，对回波信号进行降维处理；对降维信号的协方差矩阵进行特征分解，得到二维空间谱函数；解耦二维空间谱函数中的二维角度，对其中一维角度进行空间谱估计；将得到的空间谱估计值回代空间谱函数，对另一维角度进行多项式求根估计；根据三角函数关系，求得目标的方位角和俯仰角。本发明大大降低了算法的运算复杂度，有利于雷达系统的实时处理。

主权项

L型阵列MIMO雷达低复杂度空间目标二维角度估计方法，其特征是：(1)L型阵列由两个相互垂直的均匀线阵组成，阵元间距均为半个波长，两线阵各有M个和N个阵元，所有阵元都为收发共置阵元，发射正交窄带信号，接收信号通过匹配滤波处理，得到大孔径虚拟阵列的回波信号；(2)设计降维矩阵Δ，对回波信号进行降维处理得到降维信号；(3)对降维信号的协方差矩阵进行特征分解，得到二维空间谱函数；(4)解耦二维空间谱函数中的二维角度，对其中一维角度进行空间谱估计；(5)将得到的空间谱估计值回代空间谱函数，对另一维角度进行多项式求根估计；(6)根据三角函数关系，求得目标的方位角θ和俯仰角所述的设计降维矩阵Δ、对回波信号进行降维处理，按如下方式进行：(1)利用匹配滤波后目标回波信号的联合导向矢量A(μ,ν)与其等效虚拟阵列的导向矢量G(μ,ν)之间的关系A(μ,ν)＝TG(μ,ν)，其中设计降维矩阵Δ为：Δ＝T(T^HT)^‑1/2，其中T为(M+N‑1)²×(MN+M+N‑2)维降维矩阵，(·)^H表示矩阵的共轭转置；(2)对匹配滤波后的目标回波信号进行降维处理$Z={\Delta }^H\tilde{Z}={\Delta }^{H}A(\mu ,\nu )\kappa +{\Delta }^H\tilde{N}={\left(T^{H}T\right)}^{1/2}G(\mu ,\nu )\kappa +N$其中为匹配滤波后的接收信号，κ为L次快拍采样的目标散射系数和多普勒频移，和均为高斯白噪声，L为采样拍数。