基于四阶累积量的单基地mimo雷达分布式目标角度估计方法
【专利摘要】本发明提供的是一种基于四阶累积量的单基地MIMO雷达分布式目标角度估计方法。M个收发共置的天线阵元，发射端发射相互正交的相位编码信号，接收端接收相互正交的相位编码信号；接收端每个接收阵元的匹配滤波器对接收到的正交信号进行匹配滤波进行分离，得到分布式目标接收信号矩阵；利用分布式目标接收信号矩阵，计算接收信号的四阶累积量矩阵；对四阶累积量矩阵进行特征值分解，求得相互正交的信号子空间与噪声子空间，利用多重信号分类算法构造空间谱函数；利用二维谱峰搜索计算分布式目标角度。本发明即使在色噪声环境下对中心波达方向角仍有很高的估计精度，且能够估计出分布式目标的扩展角度、实现中心波达方向角与扩展角的自动配对。
【专利说明】基于四阶累积量的单基地MIMO雷达分布式目标角度估计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种雷达信号处理方法，具体说是一种单基地多输入多输出MMO雷达系统的分布式目标角度估计方法。
【背景技术】
[0002]受到多输入多输出(MIMO)技术在通信领域得到成功应用的影响，提出了是具有高参数估计精度和强生存能力新体制雷达。与传统雷达相比，MMO雷达利用多个发射通道发射相互正交的编码信号，利用多个接收通道进行匹配滤波处理，因而具有了多通道获取信息的能力，同时产生了虚拟阵元，大大地扩展了阵列孔径，使得MMO雷达具有很高的目标检测性能。此外由于MIMO雷达阵列天线可以根据系统需求进行灵活布置，可以是收发分置的双基地雷达，也可以是收发共置的单基地雷达，使得MIMO雷达具有很强的生存能力。
[0003]目标角度估计是MMO雷达信号处理的一项重要的研究内容，目前国内外很多研究学者已经提出了多种针对MMO雷达的目标估计算法。在文献MMO雷达DOD和DOA联合估计算法(航空学报:2012，33 (I): 1-9)和基于单次快拍的双基地MMO雷达多目标估计方法(电子与信息学报:2013，35(5):1149-1155)中，这些算法都是基于点目标假设，在实际情况中，信号在传播过程中总会由于多径、散射等因素早称信号能量不集中，入射角在一定范围内呈现特定的统计分布，信源空间分布发生拓展，使得点目标假设不再准确，需要给出分布式目标模型。文献双基地MMO雷达相干分布式目标快速角度估计算法(电子与信息学报:2011，33 (7):1684-1687)提出了一种分布式目标的快速角度估计方法，首先建立了相干分布式目标信号模型，并证明了相干分布式目标的导向矢量具有Hadamard积旋转不变性，利用该特性得到了对相干分布式目标的二维收发中心角的估计。但是该方法是在基于高斯白噪声的假设下完成的，不能够抑制高斯色噪声，因此在高斯色噪声的情况下，该方法的性能会急剧下降，且该算法不能够估计出分布式目标的扩展角度。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种即使在色噪声环境下对中心波达方向角仍有很高的估计精度，且能够估计出分布式目标的扩展角度、实现中心波达方向角与扩展角的自动配对的基于四阶累积量的单基地MIMO雷达分布式目标角度估计方法。
[0005]本发明的目的是这样实现的:
[0006](I)M个收发共置的天线阵元，发射端发射相互正交的相位编码信号，接收端接收相互正交的相位编码信号，每个收发阵元的间距均为半波长；
[0007](2)接收端每个接收阵元的匹配滤波器对接收到的正交信号进行匹配滤波进行分离，得到分布式目标接收信号矩阵；
[0008](3)利用得到的分布式目标接收信号矩阵，计算接收信号的四阶累积量矩阵；
[0009](4)对四阶累积量矩阵进行特征值分解，求得相互正交的信号子空间与噪声子空间，利用多重信号分类算法构造空间谱函数；
[0010](5)利用二维谱峰搜索计算分布式目标角度，即中心波达方向角角和扩展角。
[0011]本发明还可以包括:
[0012]1、所述的分布式目标接收信号矩阵按如下方法得到:
[0013](I)接收阵列接收到的第q个发射脉冲重复周期的回波信号表示为:
[0014]
【权利要求】
1.一种基于四阶累积量的单基地MIMO雷达分布式目标角度估计方法，其特征是: (1)M个收发共置的天线阵元，发射端发射相互正交的相位编码信号，接收端接收相互正交的相位编码信号，每个收发阵元的间距均为半波长； (2)接收端每个接收阵元的匹配滤波器对接收到的正交信号进行匹配滤波进行分离，得到分布式目标接收信号矩阵； (3)利用得到的分布式目标接收信号矩阵，计算接收信号的四阶累积量矩阵； (4)对四阶累积量矩阵进行特征值分解，求得相互正交的信号子空间与噪声子空间，利用多重信号分类算法构造空间谱函数； (5)利用二维谱峰搜索计算分布式目标角度，即中心波达方向角角和扩展角。
2.根据权利要求1所述的基于四阶累积量的单基地MIMO雷达分布式目标角度估计方法，其特征是所述的分布式目标接收信号矩阵按如下方法得到: (1)接收阵列接收到的第q个发射脉冲重复周期的回波信号表示为:
3.根据权利要求1或2所述的基于四阶累积量的单基地MIMO雷达分布式目标角度估计方法，其特征是所述的四阶累积量矩阵构造按如下进行: (1)对于ηΧI维接收信号X，其四阶累积量由下式确定:
4.根据权利要求3所述的基于四阶累积量的单基地MIMO雷达分布式目标角度估计方法，其特征是所述对四阶累积量矩阵进行特征值分解为:
5.根据权利要求1或2所述的基于四阶累积量的单基地MIMO雷达分布式目标角度估计方法，其特征是所述对四阶累积量矩阵进行特征值分解为:
6.根据权利要求1或2所述的基于四阶累积量的单基地MIMO雷达分布式目标角度估计方法，其特征是所述的基于多重信号分类算法的空间谱函数构造方法为: (1)信号子空间由导向矢量矩阵的列向量张成，即
7.根据权利要求3所述的基于四阶累积量的单基地MIMO雷达分布式目标角度估计方法，其特征是所述的基于多重信号分类算法的空间谱函数构造方法为: (1)信号子空间由导向矢量矩阵的列向量张成，即
8.根据权利要求4所述的基于四阶累积量的单基地MIMO雷达分布式目标角度估计方法，其特征是所述的基于多重信号分类算法的空间谱函数构造方法为: (I)信号子空间由导向矢量矩阵的列向量张成，即
9.根据权利要求5所述的基于四阶累积量的单基地MIMO雷达分布式目标角度估计方法，其特征是所述的基于多重信号分类算法的空间谱函数构造方法为: (1)信号子空间由导向矢量矩阵的列向量张成，即
【文档编号】G01S7/41GK103926573SQ201410153039
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月17日 优先权日:2014年4月17日
【发明者】王伟, 王犇, 刘琦, 李欣, 黄平, 王冠男, 司佳希, 马跃华, 王慧 申请人:哈尔滨工程大学