[发明专利]一种基于传播算子的双基地MIMO雷达生命探测方法

说明书

本发明公开了一种基于传播算子的双基地MIMO雷达生命探测方法，该方法包括：对雷达的回波信号进行匹配滤波，构造虚拟阵列的输出信号矩阵，通过对其进行有限次初等行列变换后分解并构造出传播算子，求解传播算子的最小化代价函数，得到传播算子的解，对矩阵进行特征值分解得到对角矩阵实现参数匹配，通过对角矩阵计算方位角的估计从而得到生命位置。本发明距离、角度定位精度高，可增强对目标的定位、跟踪及检测能力，抗干扰能力强，同时具有精细的速度分辨潜力，在灾害环境下检测能力强。

技术领域

本发明涉及一种雷达信号处理技术，具体的说涉及一种基于传播算子的双基地MIMO雷达生命探测方法。

背景技术

多输入多输出(Multiple-input Multiple-output，MIMO)系统是近年来通信、探测等领域研究的热点技术之一，在军事和民用上都有着广泛的应用。MIMO雷达技术的核心内容是利用多组相互正交的信号，对目标进行照射，接收天线接收目标回波信号并对它进行匹配滤波处理，从而得到目标空间位置等参数的估计。与传统的相控阵雷达技术相比，MIMO雷达对目标参数估计有着更高的精度。本发明重点关注双基地MIMO雷达。

穿墙生命探测技术是近年来发展的新技术，它发射电磁波，穿透非金属介质(砖墙、废墟等)，不需要任何电极或传感器接触生命体，就可以在较远的地方探测到生命体的生命信号，适用于军事侦察、反恐、消防、特殊病人监护以及自然灾害的人员救援等广泛领域。而传统穿墙生命探测雷达存在探测距离短、多目标识别与定位能力差、抗干扰能力差、抗目标闪烁能力差等问题，因而可以采用MIMO技术建立MIMO条件下的穿墙信道模型、设计恰当的正交发射波形、设计基于空间分集的信号检测算法，提高系统的抗干扰能力、抗目标闪烁能力、提高探测距离、多目标识别和定位能力、呼吸心跳信号的检测能力；同时，通过MIMO天线间距优化技术，减小阵元之间的必要距离，推进系统的小型化。

方位角估计是双基地MIMO雷达目标定位的关键，典型的估计算法有Capon算法、MUSIC算法、基于旋转不变技术参数估计算法、传播算子算法、高阶子空间分解算法、平行因子算法、基于稀疏表示的估计算法等。中国专利文献CN111487599公布了一种利用谱峰搜索算法的角度估计算法，其提高了角度估计的精度，减小了阵列增益误差和阵列相位误差。不足的是，搜索需要较大的运算量。中国专利文献CN107064926公布了一种基于传播算子的方位角估计算法，其降低了一定的运算复杂度，且算法鲁棒性较高。然而，其方法运算量依然较大，其合理性与实用性还需在实践中加以验证，可通过进一步优化降低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有方位角估计方法的不足，提供一种基于传播算子的、运算复杂度更低的、应用于生命探测的双基地MIMO雷达方位角估计方法。

为达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种基于传播算子的双基地MIMO雷达生命探测方法，包括如下步骤：

步骤1：计算双基地MIMO雷达虚拟阵列的输出信号；

步骤2：对所述输出信号进行有限次初等行列变换，将所述输出信号以及变换之后的输出信号分别分解并分别构造出传播算子；

步骤3：分别求解两个传播算子的最小化代价函数，得到两个传播算子的解并获得信号子空间的估计；

步骤4：对两个信号子空间矩阵分别进行特征值分解得到由特征值组成的对角矩阵，实现两个对角矩阵的参数匹配，得到目标相对发射阵列和接收阵列的方位角的估计值，从而得到生命位置。

进一步的，步骤1中，计算双基地MIMO雷达虚拟阵列的输出信号的步骤包括：