[发明专利]一种基于波形相似度的双基地MIMO雷达故障阵元诊断方法

摘要

本发明公开了一种基于波形相似度的双基地MIMO雷达故障阵元诊断方法，双基地MIMO雷达接收阵列信号经过匹配滤波后会形成由多个虚拟阵元组成的虚拟阵列，发射或接收阵列中故障阵元所对应的虚拟阵元输出信号不包含目标信息，仅为噪声，由于噪声与信号具有独立不相关的特点，因此故障阵元所对应的虚拟阵元输出信号波形与其余虚拟阵元输出信号波形高度不相似，即故障阵元与其余阵元的输出信号互相关值接近于零，从而通过比较各虚拟阵元输出信号之间的波形相似性，能诊断出双基地MIMO雷达发射和接收阵列中故障阵元的位置。本发明方法无需使用辅助阵元和测量设备，在低信噪比情况下能对任意位置出现故障阵元进行准确和快速的自诊断。

主权项

1.一种基于波形相似度的双基地MIMO雷达故障阵元诊断方法，其特征在于：具体包含如下步骤：步骤1，对存在故障阵元的双基地MIMO雷达接收信号进行匹配滤波，获得M×N个虚拟阵元在Q个脉冲周期的输出信号Y＝(A_r⊙A_t)S+Z；其中，M为发射阵元数，N为接收阵元数，(·)^T表示转置运算，为第(n‑1)×M+m(n＝1,2,...,N,m＝1,2,...,M)个虚拟阵元在Q个脉冲内的输出信号，A_t和A_r分别为发射和接收阵列流型矩阵，S是目标系数矩阵，为噪声项，⊙表示Khatri‑Rao积；当第p_t(p_t∈Ω_T)个发射阵元出现故障，则发射阵列流型矩阵A_t中的第p_t行为零；当第p_r(p_r∈Ω_R)个接收阵元出现故障，接收阵列流型矩阵A_r中的第p_r行为零，其中Ω_T和Ω_R分别为故障发射和接收阵元位置集合；则，存在故障阵元的双基地MIMO雷达的第(n‑1)×M+m(n＝1,2,…,N,m＝1,2,…,M)个虚拟阵元输出信号可表示为其中，y_m,_n(q)表示第(n‑1)×M+m个虚拟阵元在第q个脉冲周期的输出信号，z_m,n表示该虚拟阵元在Q个脉冲周期内输出的噪声向量；步骤2，对经过匹配滤波后形成的虚拟阵元输出信号进行分析，计算第(n₀‑1)×M+m₀个虚拟阵元与其余虚拟阵元输出信号的互相关值其中，m＝1,2,...,M，n＝1,2,...,N且m≠m₀,n≠n₀，则第(n₀‑1)×M+m₀个虚拟阵元与其余虚拟阵元输出信号互相关均值为其中|·|表示取模运算，(·)*表示复共轭运算；步骤3，为了提高故障阵元诊断的稳定性，将第m₀(m₀＝1,...,M)个发射阵元所形成的N个虚拟阵元的互相关均值进行再次平均，即可得到对应第m₀个发射阵元的波形相似度值将第n₀(n₀＝1,...,N)个接收阵元所形成的M个虚拟阵元的互相关均值进行再平均，即可得到对应第n₀个接收阵元的波形相似度值则发射阵列与接收阵列中各阵元的波形相似度值矢量分别为W＝[w₁,w₂,…,w_M]和V＝[v₁,v₂,…,v_N]；步骤4，选取合适的门限值σ_t和σ_r对发射阵列波形相似度值矢量W和接收阵列波形相似度值矢量V分别进行门限检测，得到在矢量W和V中低于门限值的元素及其在矢量中位置，根据该位置来确定发射和接收阵列中故障阵元的位置。