一种非线性FDA-MIMO雷达多普勒扩展补偿方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115856864A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202211607495.5(22)申请日2022.12.14(71)申请人电子科技大学地址611731四川省成都市高新区（西区）西源大道2006号(72)发明人张顺生丁俊淞(74)专利代理机构电子科技大学专利中心51203专利代理师周刘英(51)Int.Cl.G01S13/524(2006.01)G01S7/41(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图2页(54)发明名称一种非线性FDA-MIMO雷达多普勒扩展补偿方法(57)摘要本发明公开了一种非线性FDA‑MIMO雷达多普勒扩展补偿方法，属于雷达信号处理技术领域。本发明包括：构建非线性频偏FDA‑MIMO雷达的发射端阵列与接收端阵列；根据预设频率增量计算发射端阵列的阵元发射信号；进而得到接收端阵列的目标回波信号，并得到脉冲压缩后的信号数据，并搜索目标速度，根据得到的目标速度对信号数据进行多普勒扩展补偿后，再进行目标检测。本发明避免了传统方法要求FDA‑MIMO雷达各阵元间载频不能相差过大的问题，利用速度搜索的方式实现了非线性频偏FDA‑MIMO雷达种多普勒扩展补偿。相较于基于插值滤波的重采样算法，本发明可以更精准补偿每个阵元的多普勒偏移，实现阵元间的相干积累，使非线性频偏FDA‑MIMO雷达在低信噪比条件下具有检测运动目标的能力。CN115856864ACN115856864A权利要求书1/3页1.一种非线性FDA‑MIMO雷达多普勒扩展补偿方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤S1、构建非线性频偏FDA‑MIMO雷达的发射端阵列与接收端阵列；步骤S2、根据预设频率增量计算步骤S1中发射端阵列的阵元发射信号；步骤S3、根据步骤S2中阵元发射信号得到接收端阵列的目标回波信号，并得到脉冲压缩后的信号数据；步骤S4、根据步骤S3得到的信号数据搜索目标速度；步骤S5、根据步骤S4得到的目标速度对步骤S3的信号数据进行多普勒扩展补偿,并利用恒虚警率技术进行目标检测。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1具体为：预设FDA‑MIMO雷达的发射端与接收端的阵元数，并根据发射信号的中心频率设置发射阵元间距与接收阵元的阵元间距：其中，dT为发射阵元间距，dR为接收阵元间距，波长f0为发射信号的中心频率，c为光速。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2具体包括：S21、根据预设频偏Δf计算发射端阵列的各发射阵元的阵元载频：2fm＝f0+mΔf其中，fm为发射端阵列的第m个阵元的阵元载频，Δf为频偏，且m＝0，…，MT‑1，MT为发射阵列的阵元总数；S22、根据各发射阵元的阵元载频fm计算发射端阵元的发射信号：sm(t)＝φm(t)exp(j2πfmt)其中，sm(t)为发射端第m个阵元的发射信号，φm(t)为发射端第m个阵元发射的基带信号，其表达式为：其中，j为虚数，t为时间变量，B为发射基带信号带宽，Tp为脉宽，表示脉宽为Tp的矩形脉冲。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S3具体包括：步骤S31、根据阵元发射信号计算第n个接收阵元的目标回波信号yn(t)：Tyn(t)＝(F(t‑τr)⊙At(θ)⊙Ar(θ))V(v)Ψ(t)其中，n＝0，…，MR‑1，MR为接收阵列的阵元总数，τr为辐射信号从发射阵元经过目标反射到接收阵元的时间延迟，θ为目标的方位角，Ψ(t)表示回波包络矢量，⊙表示哈达玛积；F(t)为发射阵元的阵元载频组成的矢量，其表达式为：TF(t)＝[exp(j2πf0t)exp(j2πf1t)…exp(j2πfM‑1t)]2CN115856864A权利要求书2/3页At(θ)表示发射阵列导向矢量，其表达式为：其中，dT为发射阵元间距，dR为接收阵元间距，λ0为波长；Ar表示接收阵列导向矢量，其表达式为：V(v)表示发射阵元的阵元载频与目标速度的耦合矩阵，其表达式为：其中，v为目标速度，Tpr为脉冲重复间隔，K为脉冲数；S32、对目标回波信号yn(t)进行多通道混频与脉冲压缩，得到脉冲压缩后的回波信号。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S4具体包括：S41、取出第n个接收阵元在一个相干处理时间内经过接收机处理后的第m个通道的输出向量：其中，Anm(θ)表示发射接收阵列联合导向矢量，r表示目标距离，k表示脉冲序号，表示发射信号脉冲压缩后的信号数据，其表达式为：步骤S42、设定补偿函数为：其中，vs表示待搜索的速度；步骤S43、根据公式预测目标速度，其中，表3CN115856864A权利要求书3/3页示目标速度估计，FT[·]表示快速傅里叶变换，|·|表示取模。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S5