基于波束空间的方位超分辨方法.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CN113625265A(43)申请公布日2021.11.09(21)申请号202110743163.9(22)申请日2021.06.30(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)发明人赵永波张廷潇牛奔陈胜胡毅立(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)G01S7/35(2006.01)G06F17/16(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图5页(54)发明名称基于波束空间的方位超分辨方法(57)摘要本发明公开了一种基于波束空间的方位超分辨方法，属于雷达技术领域，该方法包括：获取雷达接收的回波信号；确定回波信号对应的波束转换矩阵，并根据波束转换矩阵，将回波信号转换为波束空间信号；利用波束空间信号进行一维最大似然估计测角，得到第一角度估计值，并利用波束空间信号进行二维最大似然估计测角，得到第二角度估计值；分别确定第一子估计值与第一角度估计值之间的第一差异值、以及第二子估计值与第一角度估计值之间的第二差异值；根据第一差异值、第二差异值和预设角度门限值，确定待分辨目标的个数以及各待分辨目标的角度，不仅有效降低了信号处理维度，并且只需单次快拍即可实现方位维的准确超分辨。CN113625265ACN113625265A权利要求书1/2页1.一种基于波束空间的方位超分辨方法，其特征在于，包括：获取雷达接收的回波信号；确定所述回波信号对应的波束转换矩阵，并根据所述波束转换矩阵，将所述回波信号转换为波束空间信号；利用所述波束空间信号进行一维最大似然估计测角，得到第一角度估计值，并利用所述波束空间信号进行二维最大似然估计测角，得到第二角度估计值，所述第二角度估计值包括第一子估计值和第二子估计值；分别确定所述第一子估计值与所述第一角度估计值之间的第一差异值、以及所述第二子估计值与所述第一角度估计值之间的第二差异值；根据所述第一差异值、所述第二差异值和预设角度门限值，确定待分辨目标的个数以及各待分辨目标的角度。2.根据权利要求1所述的基于波束空间的方位超分辨方法，其特征在于，所述确定所述回波信号对应的波束转换矩阵的步骤，包括：构造第一预设数量个和波束权矢量及第二预设数量个差波束权矢量，所述和波束的指向与所述差波束的指向均在一个波束宽度内；根据所述和波束及差波束，按照如下公式确定所述回波信号对应的波束转换矩阵：其中，w∑i表示第m个和波束权矢量，w∑j表示第k个差波束权矢量，M表示构造的所述第一预设数量个和波束，K表示构造的所述第二预设数量个差波束，N表示所述雷达天线中的阵元数量，T表示所述回波信号对应的波束转换矩阵。3.根据权利要求2所述的基于波束空间的方位超分辨方法，其特征在于，所述和波束权矢量为：w∑m＝wtaylor⊙a(θ∑m)所述差波束权矢量为：wΔk＝wbayliss⊙a(θΔk)其中，wtaylor表示Taylor窗，wbayliss表示Bayliss窗，a(·)表示导向矢量，θ∑m第m个和波束权矢量的指向，θΔk表示第k个差波束权矢量的指向，w∑m表示第m个和波束权矢量，wΔk表示第k个差波束权矢量，⊙表示Hadamard积。4.根据权利要求2所述的基于波束空间的方位超分辨方法，其特征值在于，按照如下公式将所述回波信号转换为波束空间信号：Y＝THX其中，X表示雷达接收的回波信号，[·]H表示共轭转置操作，Y表示波束空间信号。5.根据权利要求4所述的基于波束空间的方位超分辨方法，其特征在于，按照如下公式进行一维最大似然估计测角，得到第一角度估计值：f1D(θ)表示一维最大似然估计的代价函数，θ∈Ω，Ω＝[θmin,θmax]为预设的角度搜索区HH‑1H间，其中，f1D(θ)＝YPbY，Pb表示一维最大似然估计的投影矩阵，Pb＝b(θ)[b(θ)b(θ)]b2CN113625265A权利要求书2/2页(θ)，b(θ)＝THa(θ)，a(·)表示导向矢量，为计算得到的第一角度估计值；按照如下公式进行二维最大似然估计测角，得到第二角度估计值：Hf2D(Θ)表示二维最大似然估计的代价函数，其中，f2D(Θ)＝YPBY，Θ＝(θ2D_1，C2D_2)，H‑1Hθ2D_1，θ2D_2∈Ω，PB表示二维最大似然估计的投影矩阵，PB＝B(Θ)[B(Θ)B(Θ)]B(Θ)，BH(Θ)＝TA(Θ)，A(Θ)＝[a(θ1)，a(θ2)]，为计算得到的第二角度估计值，为计算得到的第一子估计值，为计算得到的第二子估计值。6.根据权利要求1所述的基于波束空间的方位超分辨方法，其特征在于，所述分别确定所述第一子估计值与所述第一角度估计值之间的第一