任意阵列流形的单基地MIMO雷达波达方向估计方法

摘要

本发明公开了一种基于任意阵列流形的单基地MIMO雷达波达方向估计方法。主要解决现有技术只适用于线性阵列和计算量大的问题。其实现步骤是：1）根据阵列流形写出单基地MIMO雷达的导向矢量；2）对MIMO雷达的导向矢量流形展开，获得范得蒙导向矢量，采用空间平滑思想进行导向矢量变换，求出从MIMO导向矢量到变换后导向矢量的转换矩阵；3）利用接收阵列与发射波形进行匹配滤波，形成自相关矩阵；4）对自相关矩阵进行特征分解，得到特征值和特征向量，选取特征向量形成噪声子空间；5）利用噪声子空间形成空间零谱函数，采用多项式求根方法得到方位角。本发明可实现对任意阵列流形的单基地MIMO雷达波达方向快速估计，且运算量小，可用于目标定位和雷达追踪。

主权项

1.一种任意阵列流形的单基地MIMO雷达波达方向估计方法，包括如下步骤：1）根据阵列流形写出单基地MIMO雷达的导向矢量A(θ)，其中θ为方位角；2）对MIMO雷达的导向矢量A(θ)流形展开，获得范得蒙导向矢量D(θ)，对D(θ)进行空间平滑处理，处理后的导向矢量记为D_S(θ)，利用最小二乘法得出从MIMO雷达导向矢量A(θ)到平滑处理后的导向矢量D_S(θ)的转换矩阵G；3）对雷达的接收数据与发射波形进行匹配滤波，将匹配滤波结果记为X(t)，再利用滤波结果X(t)形成自相关矩阵R_x；4）对自相关矩阵R_x进行特征分解，得到一系列特征值λ_m及其对应的特征向量e_m，m=1,2,…,N²,其中N为阵元数；将特征值λ_m进行从小到大排序，依次选取N²-P个小特征值，P为同一距离门内的目标个数，取这些特征值对应的特征向量形成噪声子空间${\hat{E}}_n=[e_{P+1},···e_m···,e_{N^2}];$5）利用噪声子空间形成MUSIC空间零谱函数：$f\left(\theta \right)={\left|\right|{{\hat{E}}_n}^{H}A\left(\theta \right)\left|\right|}^2=A^H\left(\theta \right){\hat{E}}_n{{\hat{E}}_n}^{H}A\left(\theta \right),$其中|| ||²表示2-范数，表示矩阵的共轭转置；6）把步骤5）中的A(θ)用步骤2）中的GD_s(θ)代替，并令z=e^jθ，则f(θ)可转化为：令f(z)=0，采用多项式求根的方法求得P个方位角的复指数形式z_k，其中k=1,2…P；7）利用接收角的复指数形式z_k求得第k个接收方位角θ_k：θ_k=angle(z_k)，其中angle()表示求相位角。