[发明专利]一种基于长基线发射阵列FDA-MIMO雷达的参数估计方法

说明书

一种基于长基线发射阵列FDA‑MIMO雷达的参数估计方法，涉及雷达目标定位技术领域，针对现有技术中雷达的测角精度低的问题，所述方法基于长基线发射阵列FDA‑MIMO雷达阵列模型实现，所述长基线发射阵列FDA‑MIMO雷达阵列模型包括接收阵列和发射阵列；本申请的发射阵列间的距离(即D)远大于波长，本申请所提模型才能在角度和距离精度上都优于传统模型。提升角度估计精度的原理在于，D远大于波长，极大地提升了阵列孔径，由此测角误差减小。提升距离估计精度的原理在于本发明模型的D在克拉美罗界中与距离相耦合，适当地优化D，可以实现高精度测距。

技术领域

本发明涉及雷达目标定位技术领域，具体为一种基于长基线发射阵列FDA-MIMO雷达的参数估计方法。

背景技术

与传统雷达参数估计相比，多输入多输出(MIMO)雷达具有提高雷达系统自由度、增强目标探测能力和抗干扰能力等优点，近年来受到广泛关注。然而，低分辨率雷达受频谱拥挤环境的影响，存在带宽小与测距精度要求高的矛盾。频控阵(FDA)技术的出现，以及FDA与MIMO雷达的结合(称为FDA-MIMO雷达)，使得解决这一问题成为可能。FDA-MIMO雷达能够实现距离超分辨，区分同一角度上不同距离的两个目标，在近年来备受关注。虽然FDA-MIMO雷达的角度分辨率优于传统MIMO雷达，但FDA-MIMO雷达的测角精度低于传统MIMO雷达。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术中雷达的测角精度低的问题，提出一种基于长基线发射阵列FDA-MIMO雷达的参数估计方法。

本发明为了解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种基于长基线发射阵列FDA-MIMO雷达的参数估计方法，所述方法基于长基线发射阵列FDA-MIMO雷达阵列模型实现，所述长基线发射阵列FDA-MIMO雷达阵列模型包括接收阵列和发射阵列；

接收阵列包括N个天线，天线间距为d＝λ2，λ为发射信号波长；

发射阵列包括4个天线，天线间距分别为0、Nd、D、D+Nd，D为基线长度，D＞＞λ每根天线发射频率与载频的频偏分别为0、Δf、Δf₁和Δf+Δf₁，Δf为第二根天线与第一根天线的频差，Δf₁为第三根天线与第一根天线的频差；

所述方法包括以下步骤：

步骤一：发射阵列发射FDA-MIMO信号，接收阵列接收L个周期的回波信号，并将L个周期的回波信号进行混频、滤波、MIMO正交处理、AD采样后得到接收信号，并将接收信号转换为4N行L列的矩阵y；

步骤二：利用矩阵y构造协方差矩阵并对协方差矩阵进行特征分解，然后设置特征值阈值，并将特征值大于阈值的K个特征值对应的特征向量构成信号子空间矩阵U_S；

步骤三：根据信号子空间矩阵U_S，并利用MR-ESPRIT算法得到三种旋转不变子空间关系；

步骤四：利用三种旋转不变子空间关系进行角度距离联合解模糊，得到模糊数的估计；

步骤五：根据模糊数的估计得到角度和距离的参数估计。

进一步的，所述协方差矩阵表示为：

其中，(·)^H为向量的共轭转置。

进一步的，所述步骤二中K通过盖式圆盘法得到。

进一步的，所述步骤三的具体步骤为：

步骤三一：根据天线数量得到六个矩阵，六个矩阵分别为：