[发明专利]一种MIMO雷达参数估计方法

说明书

本发明公开了一种MIMO雷达参数估计方法，属于雷达工程领域。所述方法包括如下步骤：建立MIMO雷达信号模型，获取目标的信号数据矩阵；对所述信号数据矩阵进行数据重组、数据矩阵扩展，得到协方差矩阵；对所述协方差矩阵做特征值分解，获得信号子空间；通过所述信号子空间获得信号子空间阵列；联合信号子空间阵列矩阵对其分解得到来波方向的俯仰角、方位角和多普勒频率。本发明算法可以提高对目标的多普勒频率、方位角以及俯仰角的估计精度，同时在多个远场目标相距较近的情况下可以获得高精度的参数估计结果，并且该方法在参数估计过程中实现参数自动配对，不需要进行谱峰搜索。

技术领域

本发明属于雷达工程领域，具体的涉及一种MIMO雷达参数估计方法。

背景技术

多输入多输出(MIMO，multipleinput multipleoutput)雷达通过多个阵元发射多束探测信号，多个阵元接收远场目标反射的散射回波信号，使得其在参数估计性能等方面有着极大地提升空间。MIMO雷达对目标进行估计的参数主要有远场目标的角度、位置、多普勒频率等各项参数，进而确定目标波达到达方向与目标位置信息。

传统的ESPRIT算法对目标来波方向进行估计的原理是：采用均匀线阵的信号模型，将虚拟接收阵列中的均匀线阵分为三个子阵，经匹配滤波处理后得到新的输出数据矩阵。然后求得新矩阵的协方差矩阵相关矩阵并进行特征值分解，较大的特征值对应的特征向量为信号子空间。然后将三个子阵用同样的方式求得对应的信号子空间，结合构造矩阵并对构造矩阵进行特征值分解，联合旋转不变因子估计目标来波方向的俯仰角和方位角信息。

采用传统的ESPRIT算法对MIMO雷达波达方向的俯仰角和方位角进行估计的误差较大，多个远场目标相距较近的情况下进行参数估计时的性能较差，并且没有考虑多普勒频率对角度估计的影响。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种MIMO雷达参数估计方法，用于解决现有技术中存在的参数估计性能较差、参数估计结果精度较低的问题。

为解决现有技术问题，本发明采取的技术方案为：

一种MIMO雷达参数估计方法，所述方法包括如下步骤：

建立MIMO雷达非圆信号模型，获取目标的接收信号数据矩阵；

对所述接收信号数据矩阵进行扩展、计算得到协方差矩阵；

对所述协方差矩阵做特征值分解，获取信号子空间；

通过所述信号子空间获取信号子空间矩阵；

联合信号子空间矩阵和构造矩阵得到来波方向的俯仰角、方位角和多普勒频率。

进一步的，所述协方差矩阵获取方法包括：

所述MIMO雷达非圆信号模型包括发射阵列、接收阵列和发射线性独立编码脉冲；

以发射阵列和接收阵列的第一个阵元为参考单元，获得第k个目标的发射信号导向矢量和接收信号导向矢量：

d_t＝Nd_r，KMN，

其中，a(θ_k)为第k个目标的发射信号导向矢量，为第k个目标的接收信号导向矢量，θ_k为第k个目标的波离角，为第k个目标的波达角，d_t为发射阵列阵元的间距，d_r接收阵列阵元的间距，M为发射阵列的阵元数，N为接受阵列的阵元数，K为目标总数，e为欧拉数，j为虚数单位，λ为波长，T表示对矩阵进行转置；

通过发射信号导向矢量和接收信号导向矢量获得第n个接收阵元的接收信号X_n为：