基于时域频率分集的MIMO雷达慢速目标检测方法.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CN112834991A(43)申请公布日2021.05.25(21)申请号202011619784.8(22)申请日2020.12.31(71)申请人中国人民解放军空军工程大学地址710038陕西省西安市灞桥区长乐东路甲字一号(72)发明人郭艺夺宫健冯为可胡晓伟葛启超刘小龙(74)专利代理机构成都初阳知识产权代理事务所(特殊普通合伙)51305代理人邓金涛(51)Int.Cl.G01S7/292(2006.01)G01S7/41(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图6页(54)发明名称基于时域频率分集的MIMO雷达慢速目标检测方法(57)摘要本发明涉及机载雷达技术领域，具体涉及基于时域频率分集的MIMO雷达慢速目标检测方法，包括如下步骤：S1、建立基于时域频率分集的MIMO雷达信号模型；S2、在S1的基础上分析杂波的空时特性，得出多普勒频率所具有的距离依赖性；S3、利用距离的先验信息，并基于杂波多普勒域进行距离依赖性补偿；S4、采用补偿后的数据作为样本，来估计待检测单元的杂波协方差矩阵；S5、利用估计得到的待检测单元的杂波协方差矩阵和目标导向矢量计算STAP权矢量，以对慢速目标进行检测。CN112834991ACN112834991A权利要求书1/2页1.一种基于时域频率分集的MIMO雷达慢速目标检测方法，其特征在于包括如下步骤：S1、建立基于时域频率分集的MIMO雷达信号模型；S2、在S1的基础上分析杂波的空时特性，得出多普勒频率所具有的距离依赖性；S3、利用距离的先验信息，并基于杂波多普勒域进行距离依赖性补偿；S4、采用补偿后的数据作为样本，来估计待检测单元的杂波协方差矩阵；S5、利用估计得到的待检测单元的杂波协方差矩阵和目标导向矢量计算STAP权矢量，以对慢速目标进行检测。2.根据权利要求1所述的基于时域频率分集的MIMO雷达慢速目标检测方法，其特征在于：所述MIMO雷达信号模型为虚拟模型，该MIMO雷达信号模型的建立过程为：假设机载MIMO雷达的发射阵列和接收阵列均为集中放置的均匀线阵，发射阵列的发生阵元为M且阵元间距为dt，接收阵列的接收阵元为N且阵元间距为dr，同时假设同一个发射阵元不同脉冲之间的信号复包络相同，得出第m个发射阵元在第k个脉冲重复频率的发射信号形式为0≤t≤Tp，其中为第m个发射波形的复包络，Tp为雷达脉冲持续时间，t为时间变量，fk为发射信号第k个脉冲的频率，其表达式为：fk＝f0+Δfk，f0为发射信号载频，fk＝(k‑1)Δf，Δf为脉冲间的频率间隔。3.根据权利要求2所述的基于时域频率分集的MIMO雷达慢速目标检测方法，其特征在于：由于MIMO雷达发射的正交信号，有m≠i,其中τ是任意的时间延迟，上标*表示共轭运算。4.根据权利要求3所述的基于时域频率分集的MIMO雷达慢速目标检测方法，其特征在于：假设空间中每一点处的发射功率均相同，对于位于距离R和角度θ的远场点，在第k个脉冲，信号由第m个阵元发射第n个阵元接收的时间延迟表示成在第k个脉冲由第n个阵元接收的信号为式中ξ为点源的散射系数。5.根据权利要求4所述的基于时域频率分集的MIMO雷达慢速目标检测方法，其特征在于：对每一个接收阵元进行匹配滤波可以分离出对应不同发射波形的M个信号，忽略二次以上高次项后，在第k个脉冲，由第m个阵元发射再由第n个阵元接收到的信号表示为γ包括脉压增益、发射和接收增益，fd＝2(vasinθ+v)/λ0为目标的多普勒频率，λ0＝c/f0为载波波长；因此，在发射‑接收‑波形三维空间中的目标信号表示为：为Kronecker积，分别为发射导向矢量，接收导2CN112834991A权利要求书2/2页向矢量和波形导向矢量；其中，b(R,v)＝bR(R)⊙bv(v)、其中，⊙表示Hadamard积，上标T表示转置操作，和分别取决于距离和目标运动速度，fPRF为脉冲重复频率。6.根据权利要求5所述的基于时域频率分集的MIMO雷达慢速目标检测方法，其特征在于：假设每个等距离环内包括Nc个统计独立的杂波散射单元，固定杂波的回波信号表示成其中，ζi表示第i个杂波块的散射系数；可得目标和杂波的回波信号模型中，其波形导向矢量b(R,v)中目标速度和距离之间是耦合在一起的，待检测单元接收到的总信号包括目标、杂波和噪声，即x＝xt+xc+xn，xn表示均值为0，方差为的白噪声。7.根据权利要求6所述的基于时域频率分集的MIMO雷达慢速目标检测方法，其特征在于：其中，距离补偿矢量对接收到的原始回波信号进行补偿为R表示先验距离信息，采用h(R)进行补偿，可得表示接收的原始回波信号，包括杂波和噪声，即8.根据权利要求7所述的基于时域频率分集的MIMO雷达慢速目标检