多载频mimo雷达高速目标角度估计方法
【专利摘要】本发明公开了一种多载频MIMO雷达高速目标角度估计方法，主要解决现有技术估计高速相干和非相干混合目标角度精度差的问题。其实现步骤是：1）利用多载频MIMO雷达得到高速目标回波信号；2）对高速目标回波信号进行通道分离，得到通道分离后的信号；3）对通道分离后的信号进行离散傅里叶变换DFT，得到高速目标信号；4）对高速目标信号，利用双边相关变换TCT算法进行聚焦变换，得到聚焦后的高速目标信号；5）对聚焦后的高速目标信号，利用酉旋转不变子空间ESPRIT算法估计其高速目标角度。本发明能实现对高速相干和非相干混合目标角度的精度估计，可用于高速目标检测。
【专利说明】多载频MIMO雷达高速目标角度估计方法
【技术领域】
[0001]发明属于雷达【技术领域】，具体涉及到雷达对于高速目标的角度估计方法，可用于对高速相干和非相干目标进行估计，提高多载频多输入多输出MMO雷达对高速目标检测性能。
【背景技术】
[0002]MIMO雷达是近几年发展起来的一种新体制雷达，目前研究的MMO雷达系统大体分为两大类，一类是分布式MMO雷达，这类MMO雷达发射天线间隔很宽，使得目标对于每个发射天线呈现出相对独立的反射特性，且不同发射天线发射的信号经目标散射后的回波信号是不相关的，可以有效对抗空间扩展目标的角闪烁，从而提升雷达的检测与参数估计性能。另一类是集中式MIMO雷达，这种雷达天线间距较小，类似于传统阵列，具有更高的分辨率和参数估计性能。
[0003]波达方向DOA估计一直是空间谱估计领域的研究热点，很多学者在这一领域提出 了众多算法。美国的 Schmidt R O 等人 1986 年在 IEEE Transaction on Antenna andPropagation期刊第34卷第3期第276页至280页提出的多重信号分类MUSIC算法开创了空间谱估计算法研究的新时代，促进了特征子空间类算法的兴起和发展，已成为空间谱估计理论体系中的标志性算法。然而MUSIC算法所必须的谱峰搜索，大大增加了算法的运算量。美国的 Roy R 等人 1986 年在 IEEE Transaction on Acostics, Speech and SignalProcessing期刊第34卷第10期第1340页至1342页提出的ESPRIT算法通过数值求解得到信号D0A，一般情况下比利用角度搜索的MUSIC方法运算量要低。
[0004]随着MMO雷达的提出，MMO雷达的波达方向估计引起了众多学者的极大兴趣。如陈多芳等人2008年在Electronics Letters期刊第44卷第12期第770页至771页提出的双基地MMO雷达ESPRIT算法，在估计双基地MMO雷达到达角上有较好的性能。X.Zhang等人2010年在IEEE Communications Letters期刊第14卷第12期第1161页至1163页提出的双基地MMO雷达降维MUSIC算法，以较小运算量实现MMO雷达角度估计。
[0005]多载频MIMO雷达，是MIMO雷达中的一种，该雷达通过发射站发射多频信号，通过接收站接收信号。采用多载频MIMO雷达对高速目标进行角度估计时，由于接收站接收的信号经过通道分离后，各通道的多普勒频率不在同一多普勒单元，不能直接进行角度估计，针对这一问题，秦国栋等人2010年在电子学报第38卷第12期第2763页至2768页，利用Keystone变换校正多普勒单元走动，并且利用MUSIC算法进行角度估计，具有良好的角度估计性能。但是上述现有方法对存在高速相干目标时，无法正确估计角度，会降低雷达对高速目标的检测性能。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于针对多载频MIMO雷达高速目标角度估计的不足，提出一种多载频MIMO雷达闻速目标角度估计方法，以提闻闻速相干目标的角度估计精度。[0007]本发明的技术方案是这样实现的:
[0008]本发明采用的发射和接收阵列均为均匀线阵，且阵列相邻阵元间距为半波长，基于多载频MIMO雷达的特点，结合宽带信号估计算法，通过聚焦变换将通道分离后的不同频点的数据聚焦到同一频点上，再利用酉旋转不变子空间ESPRIT方法对高速目标角度进行估计，具体实现步骤包含如下:
[0009](I)利用多载频MMO雷达得到高速目标回波信号，并对该回波信号进行通道分离及离散傅里叶变换DFT，得到高速目标信号X ；
[0010](2)利用双边相关变换TCT算法对高速目标信号X进行聚焦，得到聚焦后的高速目标信号Xft和聚焦信号频率f y ;
[0011](3)根据聚焦后的高速目标信号XFT，利用酉旋转不变子空间ESPRIT算法估计高速目标角度:
[0012]3a)利用聚焦后的高速目标信号Xft，构造信号重构矩阵Z:
【权利要求】
1.一种多载频MIMO雷达高速目标角度估计方法，包括如下步骤: (1)利用多载频MIMO雷达得到高速目标回波信号，并对该回波信号进行通道分离及离散傅里叶变换DFT，得到高速目标信号X ； (2)利用双边相关变换TCT算法对高速目标信号X进行聚焦，得到聚焦后的高速目标信号Xft和聚焦信号频率^ ; (3)根据聚焦后的高速目标信号XFT，利用酉旋转不变子空间ESPRIT算法估计高速目标角度: 3a)利用聚焦后的高速目标信号Xft，构造信号重构矩阵Z:
2.根据权利要求1所述的一种多载频MMO雷达高速目标角度估计方法，其中步骤3b)中的NrXNr维稀疏矩阵QN，其表示如下: 当队为偶数时，
3.根据权利要求1所述的一种多载频MMO雷达高速目标角度估计方法，其中步骤3b)中的2MX2M维稀疏矩阵Q2M，其表示为:
【文档编号】G01S7/41GK103913732SQ201410142859
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年4月10日 优先权日:2014年4月10日
【发明者】秦国栋, 鲍丹, 董阳阳, 蔡晶晶, 刘高高, 武斌, 李鹏, 冯小平 申请人:西安电子科技大学