专利名称：多输入多输出雷达空时孔径优化方法
技术领域：
本发明属于雷达技术领域，涉及多输入多输出雷达空时孔径优化方法，空时孔径的优化技术领域，具体的说是一种在给定维度的空时导向矢量下，对多输入多输出雷达收发阵元数和脉冲数优化，通过优化提高雷达信号处理的速度。
背景技术：
雷达对地面动目标进行检测时对地杂波的抑制是重要的环节一般采用空时自适应的处理方法，如果单采用空域或者时域来处理目标都会混杂在杂波中，然而如果将空域和时域结合起来即空时自适应处理对地杂波的抑制效果非常明显。多输入多输出MIMO雷达可以在接收端分离出发射通道，从而使通道数目倍增，获得许多优良的性能。在共站MIMO 雷达中，这种倍增的通道可以等效为接收阵元，称为虚拟阵元。用MIMO雷达进行空时自适应处理，空域的采样频率由收发阵元数目决定，时域采样频率由脉冲数决定，在实际设计雷达时，它的某些参数是已知的，比如收发阵元间距，脉冲重复频率，载波频率等，因此空域的孔径等效为收发阵元数，时域的孔径等效为脉冲数。在雷达信号处理过程中，是通过地杂波协方差矩阵来模拟地杂波，地杂波协方差矩阵的构建需要对接收到的回波信号采样，因此地杂波协方差矩阵的秩与空时采样频率有关，即收发阵元数和脉冲数有关。在关于地杂波协方差矩阵秩方面，有关学者作了许多研究Brennan，L. Ε.等人1974年在IEEE Trans. On Aerospace & Electronic Systems 上发表的《Rapid convergence rate in adaptive arrays》中，提出在空时自适应雷达中地杂波的秩遵循一定的准则。Chun-Yang Chen等人 2008 ^ ^ IEEE Trans, on Signal Processing ± ^ 《ΜΙΜ0 radar space-time adaptive processing using prolate spheroidal wave function))Brennan StjS 一准则推广到MIMO雷达中，得到地杂波的秩与空时孔径应满足的关系式。这一关系式只是描述了空时孔径和地杂波之间的关系，没有深入探讨空时孔径参数和雷达性能之间的关系。空时孔径参数决定着雷达阵列的布阵方式，它会影响雷达的性能，这里的性能包括雷达处理信息的速度和对目标检测的精度。雷达孔径的大小直接影响着目标检测精度的高低， 从理论上讲收发阵元数目和脉冲数越多越好，但是从成本和硬件实现考虑，需要用少的收发阵元数和脉冲数来实现雷达的性能。理论分析表明在空时导向矢量的维度一定时，收发阵元数和脉冲数之间存在最优的比例关系，如果采用这些比例关系分配雷达的收发阵元数和脉冲数，雷达将有更快的信号处理速度。但目前在MIMO雷达领域对于给定空时导向矢量的维度，收发阵元数和脉冲数满足何种比例时，使雷达有更快的信号处理速度的问题还没有人进行研究。
发明内容
本发明的目的在于提出一种多输入多输出雷达空时孔径优化方法，对给定维度的空时导向矢量，通过优化获得收发阵元数与脉冲数之间的最优的比例关系，提高雷达信号处理的速度。
为实现上述目的，本发明包括如下步骤(1)根据MIMO雷达发射阵元间距dT，接收阵元间距dK，确定发射阵元间距与接收阵元间距的比率-
权利要求
1. 一种多输入多输出雷达空时孔径优化方法，包括如下步骤(1)根据MIMO雷达发射阵元间距dT，接收阵元间距(^，确定发射阵元间距与接收阵元间距的比率-J =与;(2)根据MIMO雷达的径向速度v，脉冲重复周期T，确定在一个脉冲周期内空间合成孔n 2vT径与接收阵元间距的比率-.β = 丁·’(3)设定MIMO雷达空时导向矢量的维度P为能分解成三个正整数的合数；(4)选择地杂波协方差矩阵秩的估计式c= Ν+γ (M-I)+ β (L-I)，式中M表示发射阵元数，N表示接收阵元数，L表示脉冲数； min c(M,N,L)(5)通过如下代价函数M’〃优化雷达收发阵元数和脉冲数，得到接收阵[ i3 =常数元数N与发射阵元数M和接收阵元数N与脉冲数L的优化比 例为NNr —=Y— = P M L(6)按照优化比例在给定维度的空时导向矢量下，为MIMO雷达分配阵列收发阵元数和脉冲数。
全文摘要
本发明公开了一种多输入多输出雷达空时孔径优化方法，它属于雷达信号处理技术领域。其优化方案是利用地杂波协方差矩阵的秩与雷达发射阵元数、接收阵元数和脉冲数之间的关系，通过与地杂波协方差矩阵秩有关的代价函数优化接收阵元数、发射阵元数和脉冲数，确定接收阵元数与发射阵元数和接收阵元数与脉冲数的优化比例。利用本发明确定的比例关系分配雷达接收阵元数、发射阵元数和脉冲数使MIMO雷达能获得最快的信号处理速度。
文档编号G01S7/28GK102213757SQ20111008991
公开日2011年10月12日 申请日期2011年4月11日 优先权日2011年4月11日
发明者廖桂生, 李军, 龙利兵 申请人:西安电子科技大学