最小冗余多输入多输出雷达的天线阵列设置方法技术

本发明专利技术公开了一种最小冗余多输入多输出雷达的天线阵列设置方法，主要解决现有技术设计复杂和计算量大的问题。其技术方案是：首先，选用一种稀疏线阵作为MIMO雷达的发射阵列；其次，通过计算发射阵列的差分合成阵列的最大连续虚拟阵元数目，得到接收阵列的单位阵元间隔；最后，选用一种稀疏线阵，根据单位阵元间隔得到MIMO雷达的接收阵列。本发明专利技术避免了计算机的搜索寻优，减少了运算量和设计难度，当给定总阵元数时，通过直接计算获得发射阵元数和接收阵元数的最优解，得到性能更好的最小冗余MIMO雷达天线阵列，可用于最小冗余多输入多输出雷达对目标方位的估计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于信号处理
，尤其涉及一种天线阵列设置方法，可用于最小冗余多输入多输出雷达对目标方位的估计。
技术介绍
多输入多输出MIMO雷达是E.Fisher等人在2004年国际雷达年会上首次提出的一种新体制雷达，受到了学者们的广泛研究。MIMO雷达通过发射一组正交或不相干波形，在接收端利用匹配滤波器组来抽取各个发射信号分量，从而带来远远大于实际阵元数的自由度，提高了雷达的总体性能。为了充分利用MIMO雷达所提供的自由度DOF，Chen Chun-Yang等人提出将最小冗余线阵MRA扩展到MIMO雷达上，称作最小冗余MIMO雷达，从而获得尽可能多的DOF，同时提高主瓣抗干扰能力，然而利用这种方法得到的最优阵列结构需要高代价的计算机穷搜。Jian Dong等人提出利用差集DS、循环差集CDS和几乎差集ADS的组合方法来设计阵列，但这种方法只能给出发射和接收阵列配置的分析解，且实际上已知的差集和循环差集的数量也是有限的。后来Jian Dong等人又针对发射阵列位置最优给出统计优化算法：遗传算法和模拟退火法，但这些算法也需要巨大的计算量。Andreas Kirschner等人提出利用已知最小冗余阵列MRA的一种相对容易的MIMO雷达，但现有已知的最小冗余阵列阵元数小于等于17，没有简单的方法来预测更大的最小冗余阵列，不适用于大型阵列的设计。综上，现有的几种最小冗余MIMO雷达天线阵列虽然均能获得多于阵元数目的自由度，但都存在各自的局限和不完善，因此需要一种新的更简单的阵列设计方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述已有几种最小冗余MIMO雷达天线阵列的不足，提出一种新的通用最小冗余多输入多输出雷达的天线阵列设置方法，以减小计算量，实现对大阵元数最小冗余MIMO雷达天线阵列的构造。为实现上述目的，本专利技术的技术思路是:通过选用一种已知线阵来作为最小冗余MIMO雷达的发射阵列；通过计算发射阵列的差分合成阵列的最大连续虚拟阵元数目，得到接收阵列的单位阵元间隔；通过选用一种已知线阵，根据单位阵元间隔得到最小冗余MIMO雷达的接收阵列。其实现步骤包括如下：1)根据给定总阵元数K，计算最优的发射阵元数M和接收阵元数N：1a)从嵌套式阵列NA、超嵌套式阵列SNA和均匀线阵ULA中，确定任意一种线阵，作为发射阵列的阵列结构；1b)从嵌套式阵列NA、超嵌套式阵列SNA和均匀线阵ULA中，确定任意一种线阵，作为接收阵列的阵列结构；1c)对于任意给定的总阵元数K，根据所选择的发射阵列和接收阵列的阵列结构，计算发射阵元数M：若发射阵列为均匀线阵ULA，接收阵列为均匀线阵ULA，则若发射阵列为均匀线阵ULA，接收阵列为嵌套式阵列NA，则若发射阵列为均匀线阵ULA，接收阵列为超嵌套式阵列SNA，则若发射阵列为嵌套式阵列NA，接收阵列为均匀线阵ULA，则若发射阵列为嵌套式阵列NA，接收阵列为嵌套式阵列NA，则若发射阵列为嵌套式阵列NA，接收阵列为超嵌套式阵列SNA，则若发射阵列为超嵌套式阵列SNA，接收阵列为均匀线阵ULA，则若发射阵列为超嵌套式阵列SNA，接收阵列为嵌套式阵列NA，则若发射阵列为超嵌套式阵列SNA，接收阵列为超嵌套式阵列SNA，则其中表示向下取整操作。1d)根据得到的发射阵元数M，计算接收阵元数N：N＝K-M；2)根据发射阵元数M，得到发射阵列的阵元位置{uT,m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种最小冗余多输入多输出雷达的天线阵列设置方法，包括以下步骤：1)根据给定总阵元数K，计算最优的发射阵元数M和接收阵元数N：1a)从嵌套式阵列NA、超嵌套式阵列SNA和均匀线阵ULA中，确定任意一线阵，作为发射阵列的阵列结构；1b)从嵌套式阵列NA、超嵌套式阵列SNA和均匀线阵ULA中，确定任意一种线阵，作为接收阵列的阵列结构；1c)对于任意给定的总阵元数K，根据所选择的发射阵列和接收阵列的阵列结构，计算发射阵元数M：若发射阵列为均匀线阵ULA，接收阵列为均匀线阵ULA，则若发射阵列为均匀线阵ULA，接收阵列为嵌套式阵列NA，则若发射阵列为均匀线阵ULA，接收阵列为超嵌套式阵列SNA，则若发射阵列为嵌套式阵列NA，接收阵列为均匀线阵ULA，则若发射阵列为嵌套式阵列NA，接收阵列为嵌套式阵列NA，则若发射阵列为嵌套式阵列NA，接收阵列为超嵌套式阵列SNA，则若发射阵列为超嵌套式阵列SNA，接收阵列为均匀线阵ULA，则若发射阵列为超嵌套式阵列SNA，接收阵列为嵌套式阵列NA，则若发射阵列为超嵌套式阵列SNA，接收阵列为超嵌套式阵列SNA，则其中表示向下取整操作。1d)根据得到的发射阵元数M，计算接收阵元数N：N＝K‑M；2)根据发射阵元数M，得到发射阵列的阵元位置{uT,m}：{uT,m}＝{a1,a2,…,am,…,aM}·d，其中am表示发射阵列结构的第m个阵元的位置系数，1≤m≤M，M为发射阵列的阵元数目，d表示单位阵元间隔，取值为半波长；3)根据发射阵列的阵元位置{uT,m}，计算发射阵列的差分合成阵列的最大连续虚拟阵元数目，得到接收阵列的单位阵元间隔D；4)根据接收阵元数N和单位阵元间隔D，得到接收阵列的阵元位置{uR,n}：{uR,n}＝{b1,b2,…,bn,…,bN}·D，其中bn表示接收阵列结构的第n个阵元的位置系数，1≤n≤N，N为发射阵列的阵元数目。...

【技术特征摘要】
1.一种最小冗余多输入多输出雷达的天线阵列设置方法，包括以下步骤：1)根据给定总阵元数K，计算最优的发射阵元数M和接收阵元数N：1a)从嵌套式阵列NA、超嵌套式阵列SNA和均匀线阵ULA中，确定任意一线阵，作为发射阵列的阵列结构；1b)从嵌套式阵列NA、超嵌套式阵列SNA和均匀线阵ULA中，确定任意一种线阵，作为接收阵列的阵列结构；1c)对于任意给定的总阵元数K，根据所选择的发射阵列和接收阵列的阵列结构，计算发射阵元数M：若发射阵列为均匀线阵ULA，接收阵列为均匀线阵ULA，则若发射阵列为均匀线阵ULA，接收阵列为嵌套式阵列NA，则若发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明磊，陈伯孝，孙磊，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，西安中电科西电科大雷达技术协同创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61