一种存在通道幅相误差的双基地互质MIMO雷达目标定位方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114994651A(43)申请公布日2022.09.02(21)申请号202210544140.X(22)申请日2022.05.18(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号申请人电子科技大学长三角研究院（湖州）(72)发明人许杨郑植王文钦王成(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.G01S13/06(2006.01)G01S13/00(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图3页(54)发明名称一种存在通道幅相误差的双基地互质MIMO雷达目标定位方法(57)摘要本发明公开了一种存在通道幅相误差的双基地互质MIMO雷达目标定位方法，属于MIMO雷达参数估计技术领域。本发明包括：在阵列的远场放置一个角度已知的反射系数很大的目标进行幅相误差的估计；基于该估计结果对阵列进行补偿，获得准确的协方差矩阵；再将协方差矩阵的对角线元素取平均，以对抗校准后产生的等效的非均匀噪声；在去冗余和去连续阵元部分后构造增广协方差矩阵，再运用MUSIC算法谱峰搜索得到全部的DOD和DOA估计；借助使用DOA估计值构造的空域滤波矩阵分别提取每个目标的发射信号分量，再依次构造每个发射信号分量的增广协方差矩阵，之后依次用MUSIC算法估计DOD以实现角度的配对。本发明具有估计精度高，自由度高，能够进行欠定估计等优点。CN114994651ACN114994651A权利要求书1/3页1.一种存在通道幅相误差的双基地互质MIMO雷达目标定位方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤1，设置天线阵列：所述天线阵列包括发射阵列和接收阵列，均分别包括阵元间距互质的均匀线性阵列；所述发射阵列包含2Mt+Nt‑1个阵元，其中Mt和Nt互质，发射阵列的两个均匀线性阵列的阵元位置分别位于{0,Mtd0,2Mtd0,...,(Nt‑1)Mtd0}和{0,Ntd0,2Ntd0,...,(2Mt‑1)Ntd0}，d0＝λ/2表示单位阵元间距，λ表示信号波长；所述接收阵列包含2Mr+Nr‑1个阵元，其中Mr和Nr互质，接收阵列的两个均匀线性阵列的阵元位置分别位于{0,Mrd0,2Mrd0,...,(Nr‑1)Mrd0}和{0,Nrd0,2Nrd0,...,(2Mr‑1)Nrd0}；步骤2，估计幅相误差：在指定位置放置一个反射系数大于指定值的参考目标，并基于当前观测数据计算发射协方差矩阵和接收协方差矩阵，分别记为第一发射协方差矩阵Rt和第一接收协方差矩阵Rr，分别取矩阵Rt和Rr的第一列记为rt和rr；分别将rt的第2至第2Mt+Nt‑1个元素与第一个元素作比值，以得到对应发射阵元的幅相误差分别将rr的第2到第2Mr+Nr‑1个元素与第一个元素作比值，以得到对应接收阵元的幅相误差其中，m＝2,…,2Mt+Nt‑1，n＝2,…,2Mr+Nr‑1，rt(m)表示rt的第m个元素，rt(1)表示rt的第1个元素，rr(n)表示rr的第n个元素，rr(1)表示rr的第1个元素，xm表示第m个发射阵元的阵元位置，yn表示第n个接收阵元的阵元位置，表示第m个阵元的发射角，θn表示第n个阵元的接收角；步骤3，对协方差矩阵进行校准：撤除放置的参考目标，并基于当前观测数据计算发射协方差矩阵和接收协方差矩阵，分别记为第二发射协方差矩阵R′t和第二接收协方差矩阵R′r；基于步骤2计算得到的幅相误差γm、ηn构建发射幅相误差矩阵Γt和接收幅相误差矩阵Γr：计算校准后的协方差矩阵为和步骤4，构造增广协方差矩阵：将校准后的发射协方差矩阵的对角线元素替换为对角线元素的均值，得到矩阵将校准后的接收协方差矩阵的对角线元素替换为对角线元素的均值，得到矩阵将矩阵中对应于发射阵列的差分阵列中间连续均匀线性阵列部分的元素排列成托2CN114994651A权利要求书2/3页普利兹矩阵，得到增广发射协方差矩阵将矩阵中对应于接收阵列的差分阵列中间连续均匀线性阵列部分的元素排列成托普利兹矩阵，得到增广接收协方差矩阵其中，Qt＝MtNt+Mt‑1，Qr＝MrNr+Mr‑1；步骤5：基于谱峰搜索估计接收角和发射角：分别对矩阵进行特征值分解：其中，Ets为Qt×K维矩阵，由矩阵的K个最大特征值对应的特征向量组成，用于表示发射信号子空间；Λts为K×K维的对角矩阵，其对角元素为矩阵的K个最大特征值；Etn为Qt×(Qt‑K)维矩阵，由矩阵的(Qt‑K)个最小特征值对应的特征向量组成，用于表示发射噪声子空间；Λtn为(Qt‑K)×(Qt‑K)维的对角矩阵，其对角元素为矩阵的(Qt‑K)个最小特征值；Ers为Qr×K维矩阵，由矩阵的K个最大特征值对应的特征向量组成，用于表示接收信号子空间；Λrs