[发明专利]一种基于分块平滑内插的MIMO雷达虚拟稀疏面阵测角方法

权利要求书

1.一种基于分块平滑内插的MIMO雷达虚拟稀疏面阵测角方法，该方法在确保测角误差在可接受范围内的前提下，为提高稀疏面阵阵型MIMO雷达的角分辨力，并有效抑制高副瓣和栅瓣，在内插法的基础上进行改进，该方法包括：

步骤1：将稀疏面阵放置于立体坐标面内，第i个天线阵元的位置坐标为P个远场目标入射到稀疏面阵中，其窄带信号集为{s_k(t)}，k＝1,2,3……P，二维角度集为/θ_k和/分别表示第k个目标的方位角和俯仰角，则第k个目标相对于参考点的位置矢量为其中/位置矢量中各部分分别表示目标相对于参考点在x、y、z正方向上的方向矢量；利用MIMO雷达虚拟孔径测角技术可得到第i个虚拟阵型天线的差拍基带信号：

其中，e_i(t)为与信号不相关的零均值复高斯白噪声，由角度引起的天线相位差函数为：

其中，λ表示雷达天线波长，定义各天线对应的观测矢量为不同角度的相位差函数构成的矢量

步骤2：各天线在同一时间的差拍基带信号数据构成稀疏的差拍基带信号矩阵，对其补零并通过2D-FFT进行目标角度观测区域的估计，设置步长后对其均匀划分，再按行排列得到观测集；

步骤3：实际天线阵型对应的观测矢量构成实际观测矢量矩阵，期望天线阵型对应的观测矢量构成期望观测矢量矩阵；对于该稀疏面阵阵型，由于第一行天线较为密集，其余行天线个数较少且结构相似，由此对该面阵进行分块，第一行为第一部分，其余天线作为第二部分；对于第一部分天线的实际观测矢量矩阵及差拍基带信号矩阵，采用空间平滑的方式对其处理，设置空间平滑选取的子阵大小为1×30，平滑的数据处理方式采用取平均值方式；第二部分天线不作处理，得到新的实际观测矢量矩阵及差拍基带信号矩阵；

步骤4：在目标角度所在观测区域已知的条件下，根据式(2)，得到实际阵型天线和期望阵型天线对应的观测矢量；将实际和期望的观测矢量矩阵按行排列，得到实际流形矩阵A和期望流形矩阵通过求解内插函数B找到两者的关系，该内插函数满足式(3)；

步骤5：将分块平滑后的差拍基带信号矩阵按行排列，左乘内插函数B，再按照之前的排列方式反向排列，得到内插后的差拍基带信号矩阵，通过2-FFT计算出目标二位角度信息。