[发明专利]基于分布式相干处理MIMO米波雷达的目标定位方法

摘要

本发明公开了一种基于分布式相干处理MIMO米波雷达的目标定位方法，主要解决米波雷达探测精度较差的问题。其实现步骤包括：(1)将任意一个米波雷达的粗估计位置设定为参考点并在参考点附近生成等权值的初始粒子；(2)对独立的发射-接收路径的回波数据在参考点处进行相干处理并且写成系统回波向量形式；(3)利用似然函数对粒子权值进行更新并且归一化；(4)对更新权值后的粒子进行加权求和，得到目标位置的最小均方误差估计。本发明提高了米波雷达的测量精度，在非高斯噪声环境下具有更好的目标位置估计性能，且在多维目标定位中减少了运算量，可用于发射雷达与接收雷达均静止的米波雷达系统。

主权项

1.一种基于分布式相干处理MIMO米波雷达的目标定位方法，包括如下步骤：(1)生成初始粒子1a)利用分布式相干处理MIMO米波雷达系统中的任意一米波雷达对目标位置进行粗估计，并将该粗估计点作为参考点，建立以其为坐标系原点的新坐标系；1b)根据米波雷达千米级误差的探测精度，在新坐标系原点周围1千米范围内均匀产生具有相等权值的粒子作为先验知识的离散拟合；(2)对接收的回波信号的进行相干处理2a)将每个接收米波雷达每次接收的脉冲回波信号进行模数转换采样，得到采样数据；2b)将采样数据与所有发射米波雷达的发射波形复共轭分别相乘，得到各个独立的发射-接收路径的回波数据：rik(t)=αiksi(t)ej2πfc(t-τik)+nik(t)]]>其中，i表示发射米波雷达的序号，i＝1，2...，M，M为发射米波雷达的数目；k表示接收米波雷达的序号，k＝1，2，...，N，N为接收米波雷达的数目；α_ik为目标在第i个发射第k个接收路径的反射系数；s_i(t)为第i个发射雷达的频率分集发射波形，f_c表示发射信号载频；n_ik(t)表示为第i个发射米波雷达到第k个接收米波雷达路径的噪声；τ_ik为目标引起的第i个发射天线和第k个接收天线的路径的时延项，计算表达式为：τik=((xti-x)2+(yti-y)2+(xrk+x)2+(yrk-y)2)/c]]>其中x，y分别是目标的x轴和y轴坐标；x_ti，y_ti分别是第i个发射米波雷达的x轴和y轴坐标，t表示发射米波雷达标记；x_rk，y_rk分别是第k个接收米波雷达的x轴和y轴坐标，r表示接收米波雷达标记；c为光速；2c)将步骤2b)各回波数据的时延项在参考点处进行泰勒级数展开，得到：τik=Σq=0n1q!(x∂∂x+y∂∂y)qτik(0,0)+o(n+1)]]>=(xti2+yti2+xrk2+yrk2)/c+τik′+o(2)]]>其中为泰勒级数展开的首项；o(2)为高阶余项；τ′_ik是泰勒级数展开的一阶项，也是在参考点处相位对准之后的时延项，其计算表达式为：τik′=-[x·(xtixti2+yti2+xrkxrk2+yrk2)+y·(ytixti2+yti2+yrkxrk2+yrk2)]/c]]>根据三角函数公式，相位对准后的时延项进一步写成：τik′=-xc(cosθit+cosθkr)-yc(sinθit+sinθkr)]]>其中为第i个发射米波雷达相对于参考点的角度，为第k个接收米波雷达相对于参考点的角度；将τ′_ik替换步骤2b)中回波数据的时延项τ_ik，得到分布式相干处理MIMO米波雷达的回波数据；2d)将步骤2c)中同一接收米波雷达的回波数据按照发射米波雷达的序号顺序排列，构成该接收米波雷达的回波向量；再按照接收米波雷达的序号顺序将各接收米波雷达的回波向量进行排列，构成整个系统的回波向量；(3)对粒子权值进行更新3a)将步骤2d)得到的整个系统的回波向量看成一个关于目标位置的条件概率分布，并求出描述这个条件概率分布的概率密度函数，也就是目标位置的似然函数；3b)将步骤1b)中各粒子的权值通过目标位置的似然函数进行更新，并将更新后的粒子权值进行归一化；(4)对目标位置进行估计4a)将各粒子以及它们各自更新后的粒子权值通过贝叶斯定理，得到目标位置后验概率的离散拟合的计算式为：p(X|r(t))=Σm=1Nsωmδ(X-Xm)]]>其中，p(X|r(t))为目标位置的后验概率，Ns为粒子数目，m为粒子序号，X^m表示为第m个粒子，ω^m为第m个粒子更新的权值，δ(X-X^m)为狄雷克函数，表示粒子的分布情况；4b)利用得到的目标位置后验概率的离散拟合，通过贝叶斯估计方法，对步骤3b)所述的更新权值后的粒子进行加权求和，得到目标位置的最小均方误差估计。