[发明专利]非平稳噪声下相干信源MIMO雷达角度估计方法

摘要

本发明公开了非平稳噪声下相干信源MIMO雷达角度估计方法，所述非平稳噪声下相干信源MIMO雷达角度估计方法，具体步骤包括：1、系统初始化；2、获取MIMO雷达匹配滤波处理的信号数据，计算出信号协方差矩阵；3、利用常规子空间算法实现非相干类信源的角度估计；4、构造为新的Toeplitz矩阵；5、剔除非相干信源，得到相干信源的协方差矩阵；6、利用m‑Capon算法对相干信源角度估计，估计出目标的波达方向；7、估计出目标的波离方向。本发明实现了对相干信源的角度估计。

主权项

1.非平稳噪声下相干信源MIMO雷达角度估计方法，其特征在于，MIMO雷达有M个发射阵元、N个接收阵元，阵列间距为λ/2，λ为工作波长，远场P个目标对应的波离方向(Direction of departure，DOD)为波达方向(Direction of arrival，DOA)为θ_p，所述非平稳噪声下相干信源MIMO雷达角度估计方法包括如下步骤：(1)系统初始化；MIMO雷达有M个发射阵元、N个接收阵元，阵列间距为λ/2，λ为工作波长，远场P个目标对应的波离方向(Direction of departure，DOD)为波达方向(Direction of arrival，DOA)为θ_p；(2)获取MIMO雷达匹配滤波处理的信号数据y(t_l)，其中y(t_l)＝Aα(t_l)+n(t_l)，公式中，ξ_p表示目标p的反射系数，f_dp表示目标p的多普勒频移，和表示发射阵列、接收阵列对目标p的方向矢量，n(t_l)表示接收噪声，l＝1，2，L，L表示积累的脉冲数，表示Kronecker积，计算出信号协方差矩阵R其中R为其中，A＝[A_C，A_NC]，为噪声协方差矩阵，第i，j个脉冲周期的噪声互相关矩阵满足：(3)利用常规子空间算法实现非相干类信源的角度估计；混合信源协方差矩阵Q可以改写为下面的表达形式：上式中α₀(t_l)为相干信源的生成信源，β_i＝2πdsinθ_i/λ；ρ_l为第l个相干信源的相干因子，将上式代入公式可得数据协方差矩阵R的第一行元素为：其中，R_1，i(i＝1，L，NM)表示R的第1行中第i个元素，η＝(ρ₁+L+ρ_G)|α₀(t)|²，，将协方差矩阵R的第1行矢量V根据公式构造为新的Toeplitz矩阵R_T；用T(·)表示对矩阵进行Toeplitz重构，则矩阵RT可以表示为：其中，Q′＝diag(S)，diag(·)表示由矢量形成对角阵，I为NM×NM维单位阵，Q′_NC＝diag{[|α_G+1(t_l)|²，L，|α_P(t_l)|²]^T]，(4)剔除非相干信源，得到相干信源的协方差矩阵子空间<A_NC>和子空间<A_C>的斜投影算子为可得：其中，新的矩阵R_C为：则R_C只有相干信源信息，CVTR后对R_C特征值分解会有G个非零特征值和NM‑G个零特征值；(5)利用m‑Capon算法和拉格朗日乘子法可求解出目标的波达方向对相干信源角度估计，估计出目标的波达方向(6)估计出目标的波离方向p＝1，2，L，G其中，e₁为第1个元素是1，其余是0的M×1维向量，表示的第m个元素，Γ(·)表示求相角运算。