[发明专利]双基地MIMO雷达中一种基于张量的角度估计方法

说明书

本发明涉及双基地MIMO雷达中一种基于张量的角度估计方法。主要解决天线阵列存在多时隙幅相误差情况下的目标定位问题。其实现步骤为：1)构建含有多时隙幅相误差的基带接收信号张量模型；2)利用奇异值分解(SVD)算法，在含有多时隙幅相误差的基带接收信号中分离出理想状态下的基带接收信号；3)对理想状态下的基带接收信号进行空间平滑和实值化处理；4)实值化的理想基带接收信号利用HOSVD算法来获得幅相误差条件下目标的DOD和DOA。本发明在发射和接收阵列含有多时隙幅相误差情况能够得到目标的角度估计，并且本发明不涉及迭代，降低了复杂度，对相干目标和非相干目标的情况都能适用。

技术领域

本发明属于雷达目标定位技术领域，特别针对双基地MIMO雷达中一种基于张量的角度估计方法。

背景技术

多输入多输出(MIMO)雷达可以充分利用信号的波形分集增益和空间分集增益，相比传统的相控阵雷达具有更大的优势，在自由度、空间分辨率和目标检测等方面大大提高了雷达的性能。双基地MIMO雷达利用发射和接收阵列信号之间的方向相关性，能够有效地估计目标波离方向(DOD)和波达方向(DOA)。

近年来，出现了很多关于双基地MIMO雷达角度估计的算法，其中经典的有多重信号分类(MUSIC)算法、旋转不变性技术(ESPRIT)算法和传播算子方法(PM)等。后来为了利用接收信号的多维结构，提出了基于张量的平行因子(PARAFAC)算法和高阶奇异值分解(HOSVD)算法，张量虽然是矢量与矩阵的高维度扩展，但是它具有多维数据自身特有的多维结构，有较强的噪声抑制能力，因此可以进一步提高估计目标的精度。然而，目前大部分算法适用的是理想环境，比如发射和接收阵列都是校准良好的，但是天线阵列存在幅相误差是一个不能忽视的问题，发射和接收阵列中的幅相误差会影响角度估计精度，进而影响目标定位的效果。

目前，已有很多文献介绍了如何校正传统天线阵列的幅相误差。有文献提出了ESPRIT-like算法，主要是利用仪器传感器方法(ISM)估计DOD和DOA，但是其需要特征值分解，计算量比较大并且角度不能实现自动配对。有文献提出了一种可以消除幅相误差的的角度估计算法，利用任意两个不同目标的导向矢量具有相同的幅相误差来消除干扰，但这种方法没有考虑天线阵列的幅相误差随时隙变化的情况，并且要求存在校准良好的发射和接收天线。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术的不足，在天线阵列含有多时隙幅相误差情况下，提出双基地MIMO雷达中一种基于张量的角度估计方法，以获得目标的具体位置。

技术方案：本发明所述的双基地MIMO雷达中一种基于张量的角度估计方法包括：

构建含有多时隙幅相误差的基带接收信号张量模型；

利用奇异值分解(SVD)算法，在含有多时隙幅相误差的基带接收信号中分离出理想状态下的基带接收信号；

对理想状态下的基带接收信号进行空间平滑和实值化处理；

实值化的理想基带接收信号利用HOSVD算法来获得幅相误差条件下目标的DOD和DOA。

进一步的，构建含有多时隙幅相误差的基带接收信号张量模型，具体包括：

设定双基地MIMO雷达系统存在均匀线性分布的M根发射天线和N根接收天线，在感兴趣的范围内有K个目标，则系统在第p∈{1,2,…,P}个时隙，第q∈{1,2,…,Q}个脉冲处接收到的基带信号为：