基于快速傅里叶变换的MIMO雷达系统角度估计方法

摘要

本发明公开了基于快速傅里叶变换的MIMO雷达系统角度估计方法：将雷达系统第l个脉冲接收的数据矩阵进行均匀划分，划分后的信号表示为：利用上述四个矩阵块定义新的信号；对H(l)，分别作两维快速傅里叶变换；将F₁₁(l)，F₁₂(l)，F₂₁(l)和F₂₂(l)作相干积累，记录峰值点及其对应的下标i_x和i_y，分别从F₁₁(l)，F₁₂(l)，F₂₁(l)和F₂₂(l)中获取下标i_x和i_y对应的点，从而构造矢量f(l)∈C^4×1；根据采样协方差矩阵求逆原理计算f(l)的协方差矩阵并对协方差矩阵作特征分解，利用噪声子空间u_n可得噪声投影矩阵p_n；根据接收数据矩阵Y(l)得到发射导向矢量和接收导向矢量b_r(θ)，利用MUSIC算法估计离开角度和到达角度。

主权项

1.基于快速傅里叶变换的MIMO雷达系统角度估计方法，其按如下步骤进行：(1)将MIMO雷达系统第l个脉冲接收的数据矩阵进行均匀划分，划分后的信号表示为：$Y\left(l\right)=\left[\begin{array}{cc}{Y}_{11}\left(l\right)& Y_{12}\left(l\right)\\ Y_{21}\left(l\right)& Y_{22}\left(l\right)\end{array}\right]$上式中，Y₁₁(l)，Y₁₂(l)，Y₂₁(l)，Y₂₂(l)分别表示数据矩阵Y(l)的四个矩阵块；(2)利用上述四个矩阵块定义新的信号为：$\bar{H}\left(l\right)=\left[\begin{array}{cc}{Y}_{11}\left(l\right)& 0\\ 0& 0\end{array}\right]$$\tilde{H}\left(l\right)=\begin{array}{}\end{array}\left[\begin{array}{cc}0& Y_{12}\left(l\right)\\ 0& 0\end{array}\right]$$\underset{‾}{H}\left(l\right)=\begin{array}{}\end{array}\begin{array}{}\end{array}\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ Y_{21}\left(l\right)& 0\end{array}\right]$$\underset{~}{H}\left(l\right)=\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ 0& Y_{22}\left(l\right)\end{array}\right]$(3)对H(l)，分别作两维快速傅里叶变换，可得：$F_{11}(k_1,k_2,l)=\mathrm{FFT}2\left[\bar{H}(k_1,k_2,l)\right]$$F_{12}(k_1,k_2,l)=\mathrm{FFT}2\left[\tilde{H}(k_1,k_2,l)\right]$$F_{21}(k_1,k_2,l)=\mathrm{FFT}2\left[\underset{‾}{H}(k_1,k_2,l)\right]$$F_{22}(k_1,k_2,l)=\mathrm{FFT}2\left[\underset{~}{H}(k_1,k_2,l)\right]$上式中，F₁₁(k₁,k₂,l)，F₁₂(k₁,k₂,l)，F₂₁(k₁,k₂,l)和F₂₂(k₁,k₂,l)分别表示F₁₁(l)，F₁₂(l)，F₂₁(l)和F₂₂(l)的第(k₁,k₂)个元素；H(k₁,k₂,l)和分别表示H(l)和的第(k₁,k₂)个元素；(4)将F₁₁(l)，F₁₂(l)，F₂₁(l)和F₂₂(l)作相干积累，记录峰值点及其对应的下标i_x和i_y，分别从F₁₁(l)，F₁₂(l)，F₂₁(l)和F₂₂(l)中获取下标i_x和i_y对应的点，从而构造矢量f(l)∈C^4×1；(5)根据采样协方差矩阵求逆原理即计算f(l)的协方差矩阵并对协方差矩阵作特征分解即：利用噪声子空间u_n可得噪声投影矩阵$p_n:p_n=u_n{u}_n^H;$(6)根据接收数据矩阵Y(l)得到发射导向矢量和接收导向矢量b_r(θ)，利用MUSIC算法估计离开角度和到达角度。