正交波形下MIMO雷达目标的多波束联合测角和点迹融合方法技术

本发明专利技术公开了一种正交波形下MIMO雷达目标的多波束联合测角和点迹融合方法，其思路为：建立雷达在笛卡尔坐标系中的几何模型，并分别确定雷达接收阵元个数N、雷达接收波束个数L和雷达威力辐射空域范围Ω，将Ω对应的检测区域均匀划分成K个检测子区域，计算以第i个雷达接收波束中心指向为基准的第k个检测子区域的接收合成信号后进行常规检测处理，得到第i个雷达接收波束的目标检测结果集合Di，依次计算第m个雷达接收波束的目标检测结果集合Dm中Mm个目标点迹各自的角度测量值、第m个雷达接收波束的含角度测量值的目标点迹集合和L个雷达接收波束含角度测量值的目标点迹集合序列D后进行点迹融合，得到一个相干处理时间内L个雷达接收波束含角度测量值的目标点迹集合最终序列

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于雷达
，特别涉及一种正交波形下MIMO雷达目标的多波束联合测角和点迹融合方法，即正交波形下多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)雷达目标的多波束联合测角和点迹融合方法，适用于正交波形下集中式MIMO雷达目标的多波束联合测角和点迹融合。
技术介绍
雷达在当今和未来的电子战中的作用不可替代，但由于科学技术的高速发展，使得现代雷达面临着电子干扰、超低空突防、辐射导弹等威胁，因此必须改进旧的雷达或者发展新的雷达体制，进而更好地完成目标探测、跟踪和识别的任务；相控阵雷达是近年来发展较为成熟的一种先进雷达体制，具有扫描速度快、波束形状、波束指向变化快等特点。但相控阵雷达也存在难以消除的缺点，如雷达目标截面积闪烁、容易被地方反辐射导弹攻击、雷达系统自由度较低等。进入21世纪以来，在MIMO无线通信理论取得巨大成功的推动下，一种新体制雷达——MIMO雷达正逐渐成为雷达界的研究热点；广义上讲，MIMO雷达定义通过发射多种信号(时域分集、频域分集)探测某一信道(即目标)，并采用相似的多种方式进行信号接收处理的任意雷达系统，在此定义之下，相控阵雷达、多基地/组网雷达分别为MIMO雷达的特例；集中式MIMO雷达是相控阵雷达的发展，并且集中式MIMO雷达能够全向发射信号，也能够同时发射多波束，而非相控阵雷达采用聚焦波束辐射能量。相比于传统雷达，集中式MIMO雷达具有以下明显优势：1)工作模式更加灵活；集中式MIMO雷达通过合理控制每个通道的发射波形，动态管理雷达电磁能量，综合各种期望发射方向图，从而使雷达工作模式更加灵活。例如，执行目标搜索任务时采用全空域或宽波束辐射能量以增大空域覆盖范围，进行目标精确跟踪时则改用同时发射多波束指向不同目标以增强回波信号能量，提高雷达发射机能量利用率；2)提高雷达的角度分辨力和参数估计精度；由于雷达发射波形的多样性，且相比相控阵雷达，集中式MIMO雷达拥有更多的信号处理自由度，综合利用发射和接收阵列孔径提高雷达的角度分辨力和参数估计精度，用以增大雷达可探测目标的数量；3)改善雷达对多径杂波的抑制性能；实际雷达环境中，地面或海面雷达回波的多次散射将导致杂波信号的多径传播，在极端情况下，杂波信号经多径反射后到达雷达接收阵列的方向可能与目标的波达方向一致，此时雷达必须进行发射自适应波束形成才能有效抑制杂波；此外，传统相控阵雷达发射端不具备自适应处理的能力，然而集中式MIMO雷达能够实现发射—接收联合自适应波束形成，为抑制多径杂波提供了一条有效途径。集中式MIMO雷达发射全正交波形，形成全方位功率辐射方向图，即雷达辐射威力范围内的各个方位辐射能量近似相等，在正交波形下，集中式MIMO雷达通常采用泛探检测方式，即宽发多收，实现全方位内的目标同时检测，用于实现快速目标搜索，增强雷达工作的灵活性，提高目标检测的实时性；另外，正交波形下的雷达各个阵元发射相互正交波形，并在目标位置进行线性加权组合进而形成后向散射回波，然后将该后向散射回波辐射至雷达各个接收阵元并分别进行脉冲压缩处理和其他常规目标检测处理。不同于机械扫描雷达，集中式MIMO雷达随着天线旋转即可确定目标的位置和点迹方位，因而在全正交波形下，需要通过角度测量确定各个目标点迹的具体位置。但由于正交波形下集中式MIMO雷达包含的阵元的发射波形各不相同，需要进行脉冲综合，使得集中式MIMO雷达各个方位回波的脉压系数均不相同；并且在实际处理中，由于目标方位未知，使得正交波形接收处理中存在脉冲综合损失，致使传统相控阵雷达上的单脉冲测角技术将难以适用。另外，泛探处理模式下，不同波束有可能接收来自同一目标的反射能量，尤其在接收副瓣较高且接收增益存在波动的情况下，该现象会频繁发生，直接造成雷达目标检测时的虚警概率提高。
技术实现思路
针对上述正交波形下集中式MIMO雷达目标检测存在的问题，本专利技术的目的在于提出一种正交波形下MIMO雷达目标的多波束联合测角和点迹融合方法，以提高雷达目标的角度测量精度，降低雷达目标检测的虚警概率。为达到上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现。一种正交波形下MIMO雷达目标的多波束联合测角和点迹融合方法，包括以下步骤：步骤1，建立雷达在笛卡尔坐标系中的几何模型，并分别确定笛卡尔坐标系中雷达接收阵元个数N、雷达接收波束个数L和雷达威力辐射空域范围Ω，以及将第n个雷达接收阵元的发射信号记为sn，然后依次计算得到第n个雷达接收阵元在笛卡尔坐标系下的位置矢量pn、第i个雷达接收波束的中心指向θi、第i个雷达接收波束的3dB空域范围Ωi和第i个雷达接收波束的脉冲压缩处理系数ci；其中，i∈{1,2,…,L本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正交波形下MIMO雷达目标的多波束联合测角和点迹融合方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立雷达在笛卡尔坐标系中的几何模型，并分别确定笛卡尔坐标系中雷达接收阵元个数N、雷达接收波束个数L和雷达威力辐射空域范围Ω，以及将第n个雷达接收阵元的发射信号记为sn，然后依次计算得到第n个雷达接收阵元在笛卡尔坐标系下的位置矢量pn、第i个雷达接收波束的中心指向θi、第i个雷达接收波束的3dB空域范围Ωi和第i个雷达接收波束的脉冲压缩处理系数ci；其中，i∈{1,2,…,L}，n∈{1,2,…,N}，N表示笛卡尔坐标系中的雷达接收阵元个数，L表示笛卡尔坐标系中的雷达接收波束个数；步骤2，将雷达威力辐射空域范围Ω对应的检测区域均匀划分成K个检测子区域，计算得到第i个雷达接收波束的第k个检测子区域增益gi(k)，进而计算得到以第i个雷达接收波束中心指向为基准的第k个检测子区域的接收合成信号其中，k∈{1,2,…,K}，K表示雷达威力辐射空域范围Ω对应的检测区域均匀划分后包含的检测子区域个数；步骤3，对以第i个雷达接收波束中心指向为基准的第k个检测子区域的接收合成信号进行检测处理，得到第i个雷达接收波束的目标检测结果集合Di，所述目标检测结果集合Di由Mi个目标点迹组成，每一个目标点迹包含目标距离、目标多普勒频率和目标强度，Mi表示第i个雷达接收波束的目标检测结果集合Di包含的目标点迹总数；步骤4，初始化：m∈{1,2,…,L‑1}，m表示笛卡尔坐标系内L‑1个雷达接收波束中的第m个雷达接收波束，且m初始值为1；步骤5，计算得到第m个雷达接收波束的目标检测结果集合Dm中Mm个目标点迹各自的角度测量值，然后提取目标检测结果集合Dm中Mm个目标点迹各自的角度测量值中存在角度测量值的目标点迹，并按照第m个雷达接收波束的原始排列方式进行排列，得到第m个雷达接收波束的含角度测量值的目标点迹集合其中，m∈{1,2,…,L‑1}，Mm表示第m个雷达接收波束的目标检测结果集合Dm包含的目标点迹总数，L表示笛卡尔坐标系中的雷达接收波束个数；步骤6，令m加1，重复步骤5，直到得到第L‑1个雷达接收波束的含角度测量值的目标点迹集合并根据第L‑1个雷达接收波束的含角度测量值的目标点迹集合获取第L个雷达接收波束的含角度测量值的目标点迹集合进而得到L个雷达接收波束含角度测量值的目标点迹集合序列D；步骤7，对L个雷达接收波束含角度测量值的目标点迹集合序列D进行点迹融合，得到一个相干处理时间内L个雷达接收波束含角度测量值的目标点迹集合最终序列...

【技术特征摘要】
1.一种正交波形下MIMO雷达目标的多波束联合测角和点迹融合方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立雷达在笛卡尔坐标系中的几何模型，并分别确定笛卡尔坐标系中雷达接收阵元个数N、雷达接收波束个数L和雷达威力辐射空域范围Ω，以及将第n个雷...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏涛，张杏，吴凯，李强，陈艳利，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61