[发明专利]一种基于时间分集阵子阵划分的空域覆盖范围增强方法

说明书

本发明公开了一种基于时间分集阵子阵划分的空域覆盖范围增强方法，包括：将MIMO雷达的发射阵元划分为多个子阵；在相邻子阵之间引入时延，并建立子阵划分时间分集阵信号模型；根据子阵划分时间分集阵信号模型获得多维模糊函数表达式；根据子阵划分时间分集阵信号模型，分别改变子阵内部的阵元间距和相邻子阵间距，获得子阵划分多维模糊函数表达式；根据子阵划分多维模糊函数表达式调节空域覆盖范围。该方法通过对多个发射阵元进行子阵划分并在相邻子阵之间引入时延，可以提高距离分辨率，同时通过改变相邻子阵间距和子阵内阵元间距，可以在提高发射阵元的距离分辨率的同时，提高其在单位脉冲时间内的空域覆盖范围。

技术领域

本发明属于雷达发射技术领域，具体涉及一种基于时间分集阵子阵划 分的空域覆盖范围增强方法。

背景技术

MIMO(Multiple Input Multiple Output，多进多出)雷达具有可控自由度 多、更高的距离和多普勒分辨率、对多目标的分辨能力、更高的目标参数精 度等优点，因此未来应用前景广阔。MIMO雷达系统根据天线间的排布方 式可以细分为统计(分布式)MIMO雷达系统和相参(集中式)MIMO雷达系统 两大类。

分布式MIMO雷达系统，各发射器在空间上相距较远，发射器与接收 器通常相隔数十或数百公里，各发射器通过发射不同角度的正交波形实现 全空域覆盖。集中式MIMO雷达系统与相控阵雷达系统的阵列构型较为相似，阵元间距相比分布式MIMO雷达系统更小，集中式MIMO雷达各路阵 元的信号同样相互正交，具有全空域覆盖的特性。通过使用正交波形，集中 式MIMO雷达可以抑制阵列辐射的能量在空域中的任意方向积累，从而在空域中实现低增益全角度的发射方向图。然而，完全正交的波形工程实现难 度大，导致方向图出现较大的波动。同时，全向方向图的发射增益较低，需 要增加接收信号的相干积累进行补偿，而长时间的增益积累会导致目标出 现回波跨距离单元、跨多普勒单元、跨接收波束的“三跨”问题。

针对以上提出的集中式MIMO雷达的诸多限制，近年来关于新型发射 分集MIMO雷达的讨论层出不穷。Francois Le Chevalier团队于2013年提 出在发射阵元间引入一个微小的时间变量，当引入的时间变量与信号带宽 的乘积为1时，可使得各发射阵元的发射信号在时域上满足相互正交，即时间分集阵。时间分集阵发射单一波形即可以实现全角度的发射方向图，然 而时间分集阵的距离分辨率会随发射阵元数的增加而下降，发射阵元数越多，距离分辨率越差。于是研究人员将发射阵元分成多个子阵，子阵内发射 相同信号，子阵间引入时延来减少累加项数，达到提高距离分辨率的目的， 但由此发射信号在时域上的正交性变差，导致时间分集阵全空域覆盖的特 性遭到破坏。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于时间分 集阵子阵划分的空域覆盖范围增强方法。本发明要解决的技术问题通过以 下技术方案实现：

本发明提供了一种基于时间分集阵子阵划分的空域覆盖范围增强方法， 包括：

S1：将MIMO雷达的发射阵元划分为多个子阵；

S2：在相邻子阵之间引入时延，并建立子阵划分时间分集阵信号模型；

S3：根据所述子阵划分时间分集阵信号模型获得多维模糊函数表达式；

S4：根据所述子阵划分时间分集阵信号模型，分别改变子阵内部的阵元 间距和相邻子阵间距，获得子阵划分多维模糊函数表达式；

S5：根据所述子阵划分多维模糊函数表达式获得空域范围内目标角度 与波束形成方向的对应关系，以调节空域覆盖范围。

在本发明的一个实施例中，所述S1包括：

将所述MIMO雷达的M个发射阵元划分为K个子阵，在第k个子阵中包 括M_k个发射阵元其中，1≤k≤K，M_k≤M。