1.一种基于平行因子分解的近场极化MIMO雷达参数估计方法,其特征在于:该方法包括下列步骤:S1、建立一个基于交叉偶极子—磁环天线均匀线阵的双基地MIMO雷达的系统模型,所述系统模型中,发射端由2M+1个交叉偶极子—磁环天线构成的均匀线性发射阵列,接收端由2N+1个交叉偶极子—磁环天线构成的均匀线性接收阵列,发射阵元间距和接收阵元间距分别用dt和dr表示,并且满足dt≤λ/2,dr≤λ/2,其中λ为电磁波波长;
S2、对K个不相关的近场窄带完全极化目标进行定位,第k个目标的二维发射角和二维接收角分别用θtk和θrk表示,其中k=1,2,...K;
l
S3、在第l个快拍期间内,获取接收阵元接收到的数据,其表示为:X =Ar(θrk,ρrk,rrk,(l) T (l)ηrk)diag{b }At (θtk,ρtk,rtk,ηtk)S+Z ,其中,Ar(θrk,ρrk,rrk,ηrk)为K个接收阵列的导向矢(l) (l)量,At(θtk,ρtk,rtk,ηtk)为K个发射阵列的导向矢量,S为发射波形矩阵;b 为散射系数,Z为噪声矩阵,ρrk为接收阵列到目标的距离,rrk为第k个目标的二维接收极化角,ηrk为第k个目标二维接收相位差,θrk为第k个目标的二维接收角,θtk为第k个目标的二维发射角,ρtk为发射阵列到目标的距离,rtk为第k个目标的二维发射极化角,ηtk为第k个目标二维发射相位差,其中0≤rtk,rrk≤π/2,0≤ηtk,ηrk≤2π;
S4、在L次快拍下,获取接收端匹配滤波器的输出信号矩阵,其表示为:Y=(Qt⊙Vt⊙Qr⊙Vr)B+N,其中,Qt为发射信号导向矢量;Qr为接收信号导向矢量;Vt为发射阵列的空间响(1) (L) (1) (L)应;Vr是接收阵列的空间响应;B=[b ,…,b ];N=[n ,…,n ],其中 是滤波后的噪声矢量;
S5、将步骤(4)中的接收端匹配滤波器的输出信号矩阵排列成一个五阶PARAFAC张量分解模型,表示为: 再将五阶PARAFAC张量分解模型转换为一个三阶PARAFAC张量分解模型,即:
S6、根据三阶PARAFAC张量分解模型,采用复平行因子分解算法对At,Ar和B进行估计,得出At,Ar和B的估计值,分别记为 和S7、根据表达式 来对 进行特征分解,得到特征向量Pt=[ot1,ot2,…,otK]和特征值Rt=diag{λt1,λt2,…λtK},其中,Ψt为K×K维矩阵,Δ1为尺度模糊矩阵, Jt1=[Ι2M,02M],Jt2=[02M,I2M],I2M为2M×2M的单位矩阵,02M为2M×2M的零矩阵,Ι2为2×2维单位矩阵,At为发射阵列的导向矢量;
S8、根据得到的特征向量和特征值得出Π的估计值为 其中,round{·}是一个四舍五入的函数,Re{Pt}表示取Pt的实部;根据Π的估计值得到Vt的估计值为:其中, 表示由 的第2m‑1行到第
2m行构成的子阵;根据Vt的估计值得出第k个目标二维发射相位差:第k个目标的二维发射极化角为: 其中, 表示 的第二行第k列的元素, 表示 的第一行第k列的元素;
S9、根据表达式 得出wtk的估计值
为: 根据wtk的估计值得到第k个目标的二维发射角为:S1 0 、根 据 表达 式 得 出 V r的 估计 值 为 :其中,Jr1=[Ι2N,02N],Jr2=[02N,I2N],I2N为2N×2N的单位矩阵,02N为2N×2N的零矩阵,Δ2为尺度模糊矩阵,Ψr是K×K维矩阵,根据Vr的估计值得出第k个目标的二维接收相位差为: 第k个目标的二维接收极化角为:其中, 表示 的第二行第k列的元素, 表示 的第一行第k列的元素;
S11、根据表达式 得出wrk的估计
值为: 根据wrk的估计得到值第k个目标的二维接收角为:第k个目标的位置为:
2.根据权利要求1所述的一种基于平行因子分解的近场极化MIMO雷达参数估计方法,其特征在于:在步骤S2中,当对K个不相关的近场窄带完全极化目标进行定位时,2M+1个发射阵元在发射端同时发射2M+1个正交信号,遇到目标后被反射形成回波由接收阵元接收;
并设定在同一个信号周期内,目标的横截面闪烁维持恒定,不同目标的横截面闪烁波动互不相关,且不同脉冲时间内的起伏统计也相互独立。
3.根据权利要求1所述的一种基于平行因子分解的近场极化MIMO雷达参数估计方法,其特征在于:在步骤S9中,得出wtk的估计值的具体过程为:首先根据得 到 : 其 中
unvec(·)是矩阵化算子,它是vec(·)的逆运算;通过 其中是副对角线为1,其余元素均为0的置换矩阵,进一步得到:最终得出wtk的估计值。
4.根据权利要求1所述的一种基于平行因子分解的近场极化MIMO雷达参数估计方法,其特征在于:在步骤S10中,得出Vr的估计值的具体过程为:首先根据 和 具有相同的置换矩 阵 来得 到 : 根 据条 件 和得到: 最终得出Vr的估计值。
5.根据权利要求1所述的一种基于平行因子分解的近场极化MIMO雷达参数估计方法,其特 征在 于:在步 骤S1 1 中,得 出w rk 的估 计值 的具 体过 程为 :根 据得到: 其中,unvec(·)是矩阵化算子,它是vec(·)的逆运算;通过 其中是副对角线为1,其余元素均为0的置换矩阵,然后得到:最终得出wrk的估计值。