[发明专利]基于分布式处理的MIMO雷达克拉美罗界计算方法

说明书

本发明属于雷达技术领域，涉及关于雷达信号处理中的参数估计性能评价指标克拉美罗界(CRB)的计算，适用于分置天线MIMO雷达参数估计时的分布式处理问题。本发明中定义目标参数θ：首先将第nm个接收信号按采样值顺序排列成一列构成接收信号r_nm，然后计算接收信号r_nm的协方差矩阵C_nm，再估计局部待估参量ξ_nm，并根据估计值计算目标参数θ的最大似然估计值最后计算目标参数θ的CRB_θ，根据分别计算出对应于x,y,v_x,v_y的克拉美罗下界。采用本发明计算得的克拉美罗界能够用于评估分置天线外辐射源MIMO雷达网络分布式联合参数估计的性能；对雷达性能评估起到极大的作用。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，涉及关于雷达信号处理中的参数估计性能评价指标克拉美罗界(CRB)的计算，适用于分置天线MIMO雷达参数估计时的分布式处理问题。

背景技术

外辐射源雷达(也称无源雷达或被动雷达)利用周围环境中的广播、电视、卫星、手机基站或WiFi等信号来对目标进行探测、估计、分类或成像等处理。外辐射源雷达可以从直达波中提取发射信号样本，作为处理目标回波的参考信号，进而实现对目标的探测和参数测量。由于外辐射源雷达不需要昂贵的发射机硬件，自身也不发射电磁波，使得外辐射源雷达具有反隐身、隐蔽性好、易于部署等特点。此外，由于外辐射源雷达利用外部环境中已经存在的电磁波作为发射信号，不占用额外频段、不干扰现有的无线通信系统，具有节省频谱资源、绿色环保的优点。随着近些年来卫星、手机和其他高性能信号的覆盖范围越来越广，外辐射源雷达的吸引力越来越大，应用也越来越广。当前，外辐射源雷达已被广泛应用于包括战区监视、空中交通管制、沿海监控等商业和军事的诸多领域。

为了提升外辐射源雷达系统的参数估计性能，我们引入了MIMO(Multiple InputMulti ple Out)技术，MIMO技术起源于无线通信系统，是3G和4G移动通信的重要基础技术。由于这种技术在无线通信领域的巨大成功，著名的雷达信号处理专家Fisher在2004年首次将MIMO用于雷达，并且提出了MIMO雷达的概念。MIMO雷达的多个发射机和接收机分布在空间不同位置，各发射机和接收机分布在空间不同位置，各发射源可以采用不同的信号，各接收机探测到信号被传递到中心处理单元进行集中处理，这就是所谓的集中式处理。也可以各接收子单元先对接收信号进行处理，然后再将所得结果传递到融合中心处理，此为分布式处理。本发明采用分布式处理方法。

在雷达的参数估计问题中，为了衡量雷达系统的参数估计性能，需要一个量化的综合评价指标。克拉美罗界(Cramer-Rao Bound，简称CRB)为任何无偏估计量的方差的下限。即不可能求得一个方差小于下限的无偏估计量，为比较无偏估计量的性能提供了一个标准，是常用的估计性能评价指标。

在参数估计的众多方法中，对于先验概率信息未知的信号通常采用最大似然估计法，该方法是一种具有理论性的点估计法，以似然函数最大处的参量作为估计量。这种估计方法的优点是无需知道待估参量的先验信息，也无需知道代价函数，因此不仅适用于先验信息未知的随机变量估计，也适用于非随机的未知参量估计。