FDA-MIMO雷达单脉冲距离角度联合估计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113945922A(43)申请公布日2022.01.18(21)申请号202111022943.0(22)申请日2021.09.01(71)申请人西安电子科技大学地址710000陕西省西安市雁塔区太白南路2号(72)发明人兰岚许京伟廖桂生朱圣棋(74)专利代理机构西安嘉思特知识产权代理事务所(普通合伙)61230代理人刘长春(51)Int.Cl.G01S13/88(2006.01)G06F17/16(2006.01)G06F17/15(2006.01)权利要求书3页说明书12页附图4页(54)发明名称FDA-MIMO雷达单脉冲距离角度联合估计方法(57)摘要本发明公开了一种FDA‑MIMO雷达单脉冲距离角度联合估计方法，包括：构建FDA‑MIMO雷达的角度‑距离依赖的收发导向矢量；利用FDA‑MIMO雷达针对目标的回波数据，获得单脉冲接收信号矢量z；其中，z的表达式被构建为z＝β1s(u,δ)+n，β1表示目标反射复系数，n表示高斯色噪声矢量；基于s(u,δ)、z、预先获取的初始角度u0和初始距离δ0，依次构建单脉冲矢量r、贝叶斯修正矢量μ和斜率修正矩阵C；利用u0、δ0构建初始的距离‑角度矢量h0，并利用h0、r、μ和C，获得修正的距离‑角度矢量hAMP；将hAMP投影到关于u和δ取值范围的预定值域空间，得到估计的距离‑角度矢量含有目标的距离估计值和角度估计值。本发明突破了对快拍数的限制，参数估计的稳健性较高，运算复杂度小，工CN113945922A程实用性较强。CN113945922A权利要求书1/3页1.一种FDA‑MIMO雷达单脉冲距离角度联合估计方法，其特征在于，包括：构建FDA‑MIMO雷达的角度‑距离依赖的收发导向矢量s(u,δ)；其中，所述FDA‑MIMO雷达具有M个发射天线、N个接收天线，阵元间距为d；利用所述FDA‑MIMO雷达针对目标的回波数据，获得单脉冲接收信号矢量z；其中，z的表达式被构建为z＝β1s(u,δ)+n，β1表示目标反射复系数，n表示高斯色噪声矢量；基于s(u,δ)、z、预先获取的初始角度u0和初始距离δ0，依次构建单脉冲矢量r、贝叶斯修正矢量μ和斜率修正矩阵C；利用u0、δ0构建初始的距离‑角度矢量h0，并利用h0、r、μ和C，获得修正的距离‑角度矢量hAMP；将hAMP投影到关于u和δ取值范围的预定值域空间，得到估计的距离‑角度矢量其中，含有目标的距离估计值和角度估计值。2.根据权利要求1所述的FDA‑MIMO雷达单脉冲距离角度联合估计方法，其特征在于，所述构建FDA‑MIMO雷达的角度‑距离依赖的收发导向矢量s(u,δ)，包括：利用所述FDA‑MIMO雷达在发射端阵元间引入的频率步进量Δf，目标的采样时刻与目标的真实延时之间的时间差Δτ，构建目标的等效距离δ为：δ＝2ΔfΔτ；利用δ构建目标距离依赖的发射导向矢量a(δ)为：a(δ)＝[ejπ(1‑1)δ,ejπ(2‑1)δ…,ejπ(M‑1)δ]T；其中，T表示转置操作；构建目标的等效角度u为：u＝sin(θ)；其中，θ表示目标的角度；利用u分别构建目标角度依赖的发射导向矢量c(u)和目标角度依赖的接收导向矢量b(u)为：其中，λ0表示发射波长；利用a(δ)、c(u)和b(u)构建FDA‑MIMO雷达的角度‑距离依赖的收发导向矢量s(u,δ)为：其中，表示克罗内克积操作，⊙表示哈达玛积操作。3.根据权利要求2所述的FDA‑MIMO雷达单脉冲距离角度联合估计方法，其特征在于，所述单脉冲矢量r的构建过程，包括：利用u0、δ0和构建的s(u,δ)的表达式，得到初始角度‑距离依赖的收发导向矢量s0＝s(u0,δ0)；对s0关于角度求导数得到su，对s0关于距离求导数得到sδ；‑1构建和权矢量w为：w＝Qs0；其中，Q表示高斯色噪声加相干源干扰的协方差矩阵；‑1构建与角度相关的差权矢量dx为：dx＝Qsu；‑1构建与距离相关的差权矢量dy为：dy＝Qsδ；利用w、dx和获得的单脉冲接收信号矢量z，构建与角度相关的单脉冲矢量元素rx为：2CN113945922A权利要求书2/3页并利用w、dy和z构建与距离相关的单脉冲矢量元素ry为：其中，H表示共轭转置运算，表示取复数κ的实部；T利用rx和ry，构建单脉冲矢量r为：r＝[rx,ry]。4.根据权利要求3所述的FDA‑MIMO雷达单脉冲距离角度联合估计方法，其特征在于，所述贝叶斯修正矢量μ的构建过程，包括：利用w、dx和s0构建与角度相关的贝叶斯修正矢量元素μx为：利用w、dy和s0构建与距离相关的贝叶斯修正矢量元素μy为：T利用μx和μy构建贝叶斯修正矢量μ为：μ＝[μx,μy]。5.根据权利要求4所述的FDA‑M