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专利号: 2020108815843
申请人: 西安电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种非均匀MIMO雷达的DOD/DOA估计算法,包含以下步骤:步骤一、将非均匀阵列配置为双基地MIMO雷达收发阵列;

将满足二阶嵌套阵列自由度的阵元位置为Η=[d1,d2,d3,d4,d5,d6]=[0,d,4d,7d,9d,

11d]的两个非均匀子阵分别作为双基地MIMO雷达收发阵列的发射阵列和接收阵列,发射阵列和接收阵列的阵元总数分别为M=N=6,该双基地MIMO雷达阵列的发射阵列和接收阵列产生的虚拟阵列均为W=[‑11d,‑10d,‑9d,‑8d,‑7d,‑6d,‑5d,‑4d,‑3d,‑2d,‑1d,0,d,2d,

3d,4d,5d,6d,7d,8d,9d,10d,11d], λ为电磁波波长,构造非均匀阵列差合矩阵将求得的差合矩阵 进行矢量化操作得到列向量 即vec(·)表示对矩阵的矢量化操作,即将矩阵元素按列排成一个T

列矢量,[·]为矩阵的转置,将列向量 中满足 b=1,2,...23的元素取出从大到小排列构成一个新向量 当 中有多个元素与U(b)相同时,只取相同元素中的一个,其余的舍去,得同时记录这23个元素在列向量 中的位置

索引集Γ, 为取出矩阵中第6行和与第6行间隔6行的第12行的数据;

步骤二、根据所设计的非均匀MIMO阵列,得到阵列接收数据X(t)和发射数据Z(t),进而H H得到发射信号和接收信号的数据协方差矩阵Rx=E[X(t)X(t) ]和Rz=E[Z(t)Z(t) ];

步骤三:对协方差矩阵Rx,Rz进行矢量化处理得到去冗余前数据矢量rx和rz,根据索引集Γ挑选出rx和rz中的有效数据,从而得到虚拟阵列接收数据 并由得到最终的接收数据矩阵Y;

步骤四、采用单快拍下的多参数联合估计算法对双基地MIMO雷达DOD/DOA进行联合估计,按如下步骤计算:a)根据接收域和发射域构造用于稀疏恢复的与DOA相关的一维字典Ξ和与DOD相关的一维字典Ω:将发射域划分为P份,则对应的发射阵列一维字典为

为第p个潜在的发射信号对应的DOD,

为第p个潜在发射信号导向矢

量,将接收域划分为Q份,则对应的接收阵列一维字典中为为第q个

潜在接收信号导向矢量, 为第q个潜在接收信号的DOA,那么可以用接收数据进行参数估计;

b)通过稀疏恢复算法对发射角和接收角进行联合估计:

2

其中Z为Q×(M ‑2M‑1)的辅助变量,min(·)为取最小值,||·||0为矩阵的0范数,稀疏信号S包含了发射角和接收角信息,通过贪婪算法对稀疏信号进行恢复重构,可以得到辅助变量Z的估计值 再次利用贪婪算法对 进行恢复重构,可以得到稀疏信号的估计值横行非零元素位置对应发射角的索引值,纵行非零元素位置对应接收角的索引值,通过横纵坐标非零元素索引值,便可得到DOD和DOA的估计值,而且对于目标源发射角和接收角的估计是一起进行的,所以最后通过 的横纵坐标可唯一确定目标源位置,因此能够实现自动配对。

2.根据权利要求1所述的一种非均匀MIMO雷达的DOD/DOA估计算法,其中步骤二中的根据所设计的非均匀MIMO阵列,得到阵列接收数据X(t)和发射数据Z(t),进而得到发射信号H H和接收信号的数据协方差矩阵Rx=E[X(t)X(t) ]和Rz=E[Z(t)Z(t) ],按如下步骤计算:H H

由Rx=E[X(t)X(t)]和Rz=E[Z(t)Z(t) ]得到发射信号和接收信号的数据协方差矩阵,HE[·]为统计均值,[·] 为复共轭转置,X(t)=AθS(t)+Nx(t)为雷达发射阵列端的输出信号,Aθ=[a (θ1) ,...,a(θk) ,...,a(θK)]为发射阵列流形矩阵,为第k个发射信号导向矢量,θk∈[‑90°,90°]为信号的DOD;Z(t)=BφS(t)+Nz(t)为接收阵列端的输出信号,Bφ=[b(φ1),...,b(φk),...,b(φK)]接收阵列流形矩阵, 为第k个接收T

信号的导向矢量,φk∈[‑90°,90°]为第k个接收信号DOA,S(t)=[s1(t),...,sK(t)]为入射信号的幅度,Nx(t),Nz(t)分别表示发射阵列和接收阵列的通道噪声,dζ表示第ζ个阵元的位置,K表示信号源数目,k=1,2,...,K表示信号源的标号。

3.根据权利要求1所述的一种非均匀MIMO雷达的DOD/DOA估计算法,其中步骤三中的对协方差矩阵Rx,Rz进行矢量化处理得到去冗余前数据矢量rx和rz,根据索引集Γ挑选出rx和rz中的有效数据,从而得到虚拟阵列接收数据 并由得到最终的接收数据矩阵Y,按如下步骤计算:

去冗余前发射阵列数据矢量rx=vec(Rx),接收阵列数据矢量rz=vec(Rz),根据步骤一中求得的位置索引集Γ找到rx和rz中对应位置的有效数据,得到最终的虚拟接收阵列接收H数据 最终的虚拟发射阵列接收数据 由Y=E[rxrz ]得到互相关数据矩阵也被称之为最终的接收数据矩阵。