多波束集中式MIMO雷达时空资源-波形选择管理方法技术

本发明专利技术属于雷达目标跟踪领域，具体涉及一种多波束集中式MIMO雷达时空资源‑波形选择管理方法。本发明专利技术综合考虑目标检测与目标跟踪，实现了系统资源在跟踪过程中高效分配的同时提升目标跟踪精度。在求解相关算法时，所提算法首先通过目标成功照射限制和目标有效检测概率限制选择可行子阵划分、采样周期、发射能量、被照射目标集和子阵波束指向集参数组合，自适应分配雷达系统资源；接着，进一步改善跟踪精度，联合发射波形参数，形成可行子阵划分、采样周期、发射能量、被照射目标集、子阵波束指向集和发射波形参数组合，最后根据目标函数最小化原则来选则最优子阵划分、采样周期、被照射目标集、子阵波束指向集和发射波形参数组合。

Time and space resource waveform selection management method of multibeam centralized MIMO Radar

【技术实现步骤摘要】
多波束集中式MIMO雷达时空资源-波形选择管理方法
本专利技术属于雷达目标跟踪领域，具体涉及一种多波束集中式MIMO雷达时空资源-波形选择管理方法。
技术介绍
MIMO(Multiple-InputMultiple-Output)雷达是21世纪初出现的一种新型雷达体制，MIMO雷达是目前研究和发展的一个热点。根据发射和接收天线各单元的间距大小,可以将MIMO雷达分为分布式MIMO雷达和集中式MIMO雷达两类(见文献：P.StoicaandJ.Li,“MIMOradarwithcolocatedantennas,”IEEESignalProcess.Mag.,vol.24,no.5,pp.106–114,Sep.2007；A.M.Haimovich,R.S.Blum,andL.J.Cimini,“MIMOradarwithwidelyseparatedantennas,”IEEESignalProcess.Mag.,vol.25,no.1,pp.116–129,Jan.2008；J.LiandP.Stoica,MIMORadarSignalPro本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.多目标跟踪的集中式MIMO雷达自适应资源管理方法，具体步骤如下：/n设总的目标数是D，各目标分别被标记为1，2，…，D，当前时刻为t

【技术特征摘要】
1.多目标跟踪的集中式MIMO雷达自适应资源管理方法，具体步骤如下：
设总的目标数是D，各目标分别被标记为1，2，…，D，当前时刻为tk-1，tk-1之前所有目标的状态为其中tk-1(i)为第i个目标的更新时刻，且tk-1(i)≤tk-1；为第i个目标在tk-1(i)的状态向量，Pi(tk-1(i))为第i个目标的在tk-1(i)时刻的状态误差协方差矩阵。所提方法主要实现如何最佳分配系统的工作参数，包括：(1)发射多少个正交探测波形(形成多少个子阵)；设集中式MIMO雷达总的阵元数为M，则其可能划分的子阵个数为Kj＝2j-1，j＝1，2，…，(log2M+1)；(2)目标多久被照射一次(采样周期是多少)，下一时刻tk的采样周期T＝tk-tk-1，T从预设的采样周期集合中选取；(3)在每个采样时刻，发射多少能量，考虑一个有S种不同能量的能量库，则可能的发射能量为(4)哪些目标被探测波形照射，设可能的被照射目标集为(5)传输什么种类的波形，设可能的发射波形参数(6)每个子阵的波束指向(子阵波束指向集是什么)，设可能的子阵波束指向集总结来说，所提方法主要实现子阵个数Kj、采样周期Tl、发射能量es、被照射目标集qn、发射波形参数θp、子阵波束指向集uq的自适应选择；
步骤1：针对可能的子阵划分个数Kj＝2j-1，j＝1，2，…，(log2M+1)，采样周期Tl确定虚拟目标的个数对于每一个可能的子阵划分个数与采样周期，根据各个目标预测位置upre，i与对应的半功率波束宽度φ(Kj)之间的关系判断虚拟目标的个数；
步骤1.1：获得向量首先，建立所有目标的预测角向量然后对向量进行升序排序，形成向量
步骤1.2：建立虚拟目标：将向量中的最大元素分别与m＝1，2，...，D-1作差，保存第一个使得式(1)成立的m；



目标m和目标D之间对应的所有目标抽象地看作一个虚拟目标，表示这些目标可以同时被一个波束所覆盖，对于这一个虚拟目标的波束指向如下所示：



在中删除目标m和目标D之间的所有目标，对于剩下的之间的m-1个目标利用类似的方法进行判断，直到将所有目标都进行了划分，记虚拟的目标个数为波束指向表示为
步骤2：对于每个可能的子阵划分个数、采样周期(Kj，Tl)对，获得可能的子阵数、采样周期、子阵波束指向集和被照射目标集(Kj，Tl，qn，uq)组合；如果在个虚拟目标方向中选择y个方向，有种方向选择方法；同时将Kj个波束分配到y个方向，有种分配方法，相应的形成Kj个子阵的子阵波束指向集uq，被照射的虚拟目标所包含的实际目标形成被照射目标集qn；所以，对于一个固定的y，有种可能的组合；当所有可能的组合数为台则，所有可能的组合数为
步骤3：联合每个可能的传输能量和获得的(Kj，Tl，qn，uq)组合，对于每个可能的子阵数、发射能量、采样周期、子阵分配集和被照射目标集，计算被照射目标集中各目标的检测概率Pdi(tk，Kj，Tl，es，uq)；



其中回波信噪比SNRi(tk，Kj，Tl，es，uq)为：



其中，Bw为波束指向位置处方位的双程波束宽度，Bw＝1.76/M，是预测方位角方差，SNRmaxi(tk，Kj，Tl，es，uq)为波束指向方向的预测信噪比，SNRmaxi(tk，Kj，Tl，es，uq)计算如下：



其中，ni为指向目标i的波束数，M为雷达阵元数，ηA为天线有效面积占空比，为目标i平均RCS的估计值，λ1为波长，为预测的目标距雷达的径向距离，N0为噪声功率谱密度，N0＝vT0F0，v为波尔兹曼常数，T0为雷达接收机温度，F0为雷达接收机噪声系数，Kj为MIMO子阵个数，由于真实的RCS与径向距离不知道，所以在公式(5)中使用估计值和预测值，其中由α滤波器估计得到，利用tk时刻的采样周期Tl预测得到。保存满足有效目标检测条件的参数组合，建立可行的子阵划分、采样周期、发射能量、被照射目标集、子阵波束指向集参数组合
有效目标检测限制：



步骤4：基于以上步骤所选取可行的子阵划分、采样周期、发射能量、被照射目标集、子阵波束指向集参数组合；进一步考虑发射波形参数，形成子阵划分、采样周期、发射能量、被照射目标集、子阵波束指向集和发射波形参数组合(Kw，Tw，qw，ew，uw，θp)w＝1，…，W，p＝1，…，P，计算每一参数组合对应的量测误差协方差矩阵Rprei(tk，Kw，Tw，ew，uw，θp)；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：程婷，李茜，檀倩倩，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51