[发明专利]基于非凸优化的MIMO雷达动目标检测方法

摘要

本发明公开了一种基于非凸优化的MIMO雷达动目标检测方法，根据雷达参数对观测区域进行距离-角度-多普勒网格划分；根据雷达发射、接收阵列的位置、雷达观测区域参数计算发射、接收引导矢量；根据发射信号波形、引导矢量以及距离单元时延变换矩阵构造一个稀疏字典矩阵；将接收天线阵列接收到的回波信号进行序列化；根据以上模型将MIMO雷达动目标检测构造成一个范数最小化约束的优化问题；利用重赋权范数正则化方法求解上述优化问题，得到MIMO雷达动目标的距离-角度-多普勒成像，并检测出观测区域中的动目标。本发明能够获得比凸优化算法更加准确的动目标检测结果，检测结果具有更高的分辨率。

主权项

1.一种基于非凸优化的MIMO雷达动目标检测方法，所述MIMO雷达是一个收发天线阵列均为均匀线性阵的窄带相干MIMO雷达系统，且收发阵列中第一个天线位置相同，其特征在于，检测方法包括如下步骤：步骤1，根据雷达参数对观测区域进行距离-角度-多普勒网格划分，将远场雷达观测场景划分成N_r个距离分辨单元，N_a个角度分辨单元，N_d个关心的多普勒频移分辨单元，用度数来描述目标多普勒频移；步骤2，根据雷达发射、接收阵列的位置和雷达观测区域参数计算发射、接收引导矢量，具体如下：设定雷达系统具有M_t个发射天线和M_r个接收天线，则第a个角度单元的发射和接收引导矢量分别表示如下：aa=1e-j2πΔtsin(θa)λ0···e-j2π(Mt-1)Δtsin(θa)λ0T]]>ba=1e-j2πΔtsin(θa)λ0···e-j2π(Mt-1)Δtsin(θa)λ0T]]>式中，j表示虚数单位；Δ_t和Δ_r分别为MIMO雷达发射天线阵元间距和接收天线阵元间距；λ₀为雷达发射信号工作波长；θ_a为第a个角度分辨单元相对于阵列标准方向的方位角，a＝1,2,…N_a；步骤3，将接收天线阵列接收到的回波信号进行序列化，矢量化后的回波信号为：y＝vec(Y)式中，Y为接收天线阵列接收到的回波信号；即Y为一个M_r×(L+N_r-1)维的复数矩阵；C为复数矩阵；Y的定义如下：Y=Σr=1NrΣa=1NaΣd=1Ndαr,a,dbaaaTS~dJr+E]]>式中，L为发射信号的长度；{α_r,a,d}为关心区域内的分辨单元复反射系数；为包含观测区域内回波延时的补零发射波形矩阵；E为一个包括杂波、干扰和加性噪声的矩阵；J_r为一个变换矩阵，通过J_r描述包含不同距离单元时间延迟的反射波形；r＝1,2,…,N_r；d＝1,2,…,N_d；J_r的定义如下：步骤4，根据发射信号波形、引导矢量以及距离单元时延变换矩阵构造一个稀疏字典矩阵：A=v1,1,1v1,1,2···vNr,Na,Nd]]>式中，vr,a,d=vec[baaaTS~dJr]∈C(Mr(L+Nr-1))×1;]]>矢量化的回波信号表示为：y＝Ax+e式中，x=α1,1,1α1,1,2···αNr,Na,NdT;e=vec(E);]]>步骤5，根据以上模型将MIMO雷达动目标检测构造成一个l_1/2范数最小化约束的优化问题：minx{12||y-Ax||22+λ||x||1/21/2}]]>式中，λ为正则化参数；步骤6，利用重赋权l₁范数正则化方法求解步骤5中的优化问题，得到MIMO雷达动目标的距离-角度-多普勒成像，并检测出观测区域中的动目标。