[发明专利]机载MIMO雷达的多普勒通道关联两级降维方法

摘要

本发明公开了一种机载MIMO雷达的多普勒通道关联两级降维方法，构建机载MIMO雷达杂波信号模型和目标空时二维导向矢量；利用多普勒滤波对回波数据时域降维处理；将空域发射-接收二维波束形成权矢量分解成接收权和发射权的Kronecker积，并建立二元二次代价函数；利用交替迭代计算最优权；用最优权进行收、发二维自适应波束形成，抑制杂波，本发明所求权矢量的维数大大降低，用较少的样本可得到较优的协方差矩阵估计，小样本下杂波抑制性能显著提高。同时避免了高维数采样协方差矩阵求逆，计算量大幅减小。用本发明杂波抑制后，利于进一步检测目标、目标定位、跟踪，并形成航迹。本发明应用于如导航系统等的各种实际系统中。

主权项

1.一种机载MIMO雷达的多普勒通道关联两级降维方法，其特征是：机载MIMO雷达的多普勒通道关联两级降维过程包括如下步骤：步骤1.构建机载MIMO雷达杂波模型，雷达天线接收地面反射的杂波，设定雷达天线在一个相干处理时间间隔内发射K个脉冲时，对K个脉冲的回波数据进行匹配，经匹配滤波处理后输出KMN×1维杂波加噪声数据矢量y；步骤2.构建目标空时二维导向矢量b，若待测距离单元有目标存在，将匹配滤波后的目标信号的空时二维导向矢量表示成目标多普勒导向矢量、发射阵列导向矢量和接收阵列导向矢量的Kronecker积的形式b(fs,0,fd,0)=ad(fd,0)⊗at(fs,0)⊗ar(fs,0),]]>其中b为目标经匹配滤波后的空时二维导向矢量，f_s,0为目标的归一化空间频率，f_d,0为目标多普勒频率，a_d(f_d,0)为K×1维目标多普勒导向矢量，a_t(f_s,0)为以目标的归一化空间频率为变量的M×1发射阵列导向矢量，a_r(f_s,0)为以目标的归一化空间频率为变量的N×1维接收阵列导向矢量，代表Kronecker积；步骤3.利用多普勒滤波对机载MIMO雷达天线接收的经匹配后的回波数据进行多普勒通道关联时域降维处理，得到降维后的数据矢量z和降维后的目标空时二维导向矢量c；步骤4.建立空域降维处理的代价函数，对时域降维后的数据矢量z进行空域处理，建立降维空时自适应处理的代价函数：minwwHRzws.t.wH[a~t(fs,0)⊗ar(fs,0)]=1,]]>式中，R_z＝E{zz^H}为降维后的杂波和噪声协方差矩阵，w为空域发射-接收二维波束形成权矢量，为时域降维后的mM×1维等效发射导向矢量，a_r(f_s)为N×1维接收阵列导向矢量；步骤5.分解二维波束形成权矢量，将空域发射-接收二维波束形成权矢量w表示成发射权v和接收权u的Kronecker积，即并建立关于这两个权值的二元二次代价函数；步骤6.利用交替迭代方法计算最优发射权矢量v和最优接收权矢量u；步骤7.利用求得的最优发射权矢量v和最优接收权矢量u，对降维后的雷达数据进行收、发二维自适应波束形成，将步骤6求解出的最优发射权矢量v和最优接收权矢量u代入二维波束形成权矢量w式中，利用二维波束形成权矢量w对经时域降维后的待测距离单元的空时数据矢量进行加权求和，使阵列输出功率最小，利用求出的最优权矢量进行收、发二维自适应波束形成，完成空域二次降维，使杂波得到抑制。