專利名稱：雙基地多輸入多輸出雷達多目標定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種雷達定位方法，特別涉及多輸入多輸出類型系統(tǒng)的應用，具 體說是一種多輸入多輸出共址MIMO雷達系統(tǒng)的多目標快速定位方法。
背景技術(shù)：
多輸入多輸出(MIMO)雷達是借鑒通信領(lǐng)域的多輸入多輸出技術(shù)而提出一種具有 高探測性能和生存能力的新體制雷達。與傳統(tǒng)的雷達相比，MIMO雷達利用信號分集技術(shù)形 成很大的虛擬陣列孔徑，提高了探測目標的空間分辨率；利用空間分集技術(shù)抑制目標的閃 爍特性，同時，MIMO雷達在抗干擾、低截獲和載波抑制方面都具有很大的優(yōu)勢。目前MIMO雷 達主要分為兩類，一類為統(tǒng)計MIMO雷達，通過寬的收發(fā)天線陣元距離可以獲得目標RCS的 空間分集信息，從而抑制了目標閃爍特性，提高目標的檢測概率；另一類為共址MIMO雷達， 通過不同發(fā)射天線發(fā)射正交信號在接收端匹配形成一個很長的虛擬陣列，從而獲得信號分 集信號，這些虛擬陣元可以形成一個低旁瓣的窄帶波束，提高目標角分辨率和角度估計的 精度，獲得很好的估計性能。在MIMO雷達系統(tǒng)中，采用的目標方向估計大多數(shù)都是基于子空間類算法(如 MISIC算法或ESI3RIT算法等)。在文獻基于MUSIC和ESI3RIT的雙基地MIMO雷達角度估計 算法(電子與信息學報2010，32(9) =2129-2183)和基于多項式求根的雙基地MIMO雷達 多目標定位方法(電子與信息學報2010,32(9) =2197-2200)中，這兩種方法都是先估計 MIMO雷達接收數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣，然后對協(xié)方差矩陣進行特征值分解或奇異值分解，最后 利用峰值搜索或者多項式求根來確定目標方向。由于MIMO雷達可以形成很長的虛擬陣列， 因此得到一個高維數(shù)的接收數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣，以上這些算法對協(xié)方差矩陣進行特征值分 解的計算復雜度非常高，而且在低拍采樣條件收斂慢，計算復雜度高，不利于實時處理和硬 件的實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能避免空間譜搜索和特征值或奇異值分解，降低計算 復雜度，加快計算速度，且低拍采樣收斂速度快，有利于實時處理和硬件上的實現(xiàn)的雙基地 多輸入多輸出雷達多目標定位方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的(I)M個發(fā)射陣元發(fā)射相互正交的相位編碼信號，N個接收陣元接收相位編碼信 號，發(fā)射陣元距和接收陣元陣均為半個波長，且M 3,# 3;(2)每個接收陣元的接收機的匹配濾波器對接收到的相位編碼信號進行匹配濾 波；(3)對匹配后的信號數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣空間進行多級維納濾波前向遞推得到信號子 空間；(4)用ESPRIT算法進行高分辨波達方向估計，且配對算法是二維參數(shù)自動配對；
(5)根據(jù)這兩個角度的交叉點實現(xiàn)對多目標進行定位，得到空間目標的位置。所述對匹配后的信號數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣空間進行多級維納濾波前向遞推得到信號 子空間的方法為(1)選用通過匹配后的回波信號協(xié)方差矩陣和其行均值作為多級維納濾波前向遞 推初始化量；(2)對匹配后的回波信號協(xié)方差矩陣進行多級維納濾波前向遞推，得到前ρ個維 納濾波權(quán)值向量Wi構(gòu)造信號子空間，其中/ 1,2,...,尸,即^.,5]。所述自動配對的EsraiT算法進行二維波達方向估計的方法為(1)目標的相對發(fā)射端和接收端的發(fā)射角和接收角是通過發(fā)射端和接收端含有旋 轉(zhuǎn)不變因子信息的矩陣仍和叭，然后經(jīng)過特征值分解得到旋轉(zhuǎn)不變因子矩陣V P若空 間有P個目標，相對應的旋轉(zhuǎn)不變因子為
權(quán)利要求
1.一種雙基地多輸入多輸出雷達多目標定位方法，其特征是(1)M個發(fā)射陣元發(fā)射相互正交的相位編碼信號，N個接收陣元接收相位編碼信號，發(fā) 射陣元距和接收陣元陣均為半個波長，且M 3 ；(2)每個接收陣元的接收機的匹配濾波器對接收到的相位編碼信號進行匹配濾波；(3)對匹配后的信號數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣空間進行多級維納濾波前向遞推得到信號子空間；(4)用ESPRIT算法進行高分辨波達方向估計，且配對算法是二維參數(shù)自動配對；(5)根據(jù)這兩個角度的交叉點實現(xiàn)對多目標進行定位，得到空間目標的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙基地多輸入多輸出雷達多目標定位方法，其特征是所述 對匹配后的信號數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣空間進行多級維納濾波前向遞推得到信號子空間的方法 為(1)選用通過匹配后的回波信號協(xié)方差矩陣和其行均值作為多級維納濾波前向遞推初 始化量；(2)對匹配后的回波信號協(xié)方差矩陣進行多級維納濾波前向遞推，得到前ρ個維納濾 波權(quán)值向量Wi構(gòu)造信號子空間，其中/ 1,2,...,尸,即^.,%]。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙基地多輸入多輸出雷達多目標定位方法，其特征是 所述自動配對的EsraiT算法進行二維波達方向估計的方法為(ι)目標的相對發(fā)射端和接收端的發(fā)射角和接收角是通過發(fā)射端和接收端含有旋轉(zhuǎn)不 變因子信息的矩陣仍和叭，然后經(jīng)過特征值分解得到旋轉(zhuǎn)不變因子矩陣ν ρ若空間有 ρ個目標，相對應的旋轉(zhuǎn)不變因子為(2)從信號子空間Us中得到接收端含有旋轉(zhuǎn)不變子空間信息的矩陣鞏，利用發(fā)射端和 接收端的關(guān)系得到發(fā)射端含有旋轉(zhuǎn)不變子空間信息的仍 ΤφΓ，其中T為發(fā)射端和接收端之 間的一個變換矩陣，然后通過特征值分解得到旋轉(zhuǎn)不變因子矩陣V ^和V t ；(3)通過對V^和Vt的求解得到目標相對于發(fā)射端和接收端的角度eti，其中 i 1,2,...,尸，然后進行交叉定位得到目標的位置。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種雙基地多輸入多輸出雷達多目標定位方法。(1)M個發(fā)射陣元發(fā)射相互正交的相位編碼信號，N個接收陣元接收相位編碼信號，發(fā)射陣元距和接收陣元陣均為半個波長；(2)每個接收陣元的接收機的匹配濾波器對接收到的相位編碼信號進行匹配濾波；(3)對匹配后的信號數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣空間進行多級維納濾波前向遞推得到信號子空間；(4)用ESPRIT算法進行高分辨波達方向估計，且配對算法是二維參數(shù)自動配對；(5)根據(jù)這兩個角度的交叉點實現(xiàn)對多目標進行定位，得到空間目標的位置。本發(fā)明具有計算復雜度低、計算速度快、估計精度高的優(yōu)點，可用于跟蹤和制導中對海面或者低空目標的定位。
文檔編號G01S7/02GK102135617SQ20111000135
公開日2011年7月27日 申請日期2011年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月6日
發(fā)明者徐定杰, 李欣, 王偉, 王咸鵬, 郝燕玲, 馬躍華 申請人:哈爾濱工程大學