分离式MIMO雷达波系统中目标位置的估计方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于雷达波目标检测领域，特别是一种分离式MIMO雷达波系统中目标位置的估计方法和装置，方法包括：在待检测区域布设位置确定的发射机和接收机；测量P组所述发射机

【技术实现步骤摘要】
分离式MIMO雷达波系统中目标位置的估计方法和装置


[0001]本专利技术属于雷达波目标检测领域，特别是一种分离式MIMO雷达波系统中目标位置的估计方法和装置。

技术介绍

[0002]分离式MIMO雷达波天线系统可以实现目标位置的估计，已成为一种较为流行的雷达波定位系统。传统的分离式MIMO雷达波系统通过栅格搜索技术确定目标位置，该方法的计算复杂度较高。为此提出了基于测距的目标位置估计方法，主要的测距技术包括基于时间延迟(TD)测距技术，具体为：发射机发送雷达波信号，该信号由目标反射后，接收机接收到该信号，将从发射机
‑
目标
‑
接收机的传送时间称为时间延迟(TD)。时间延迟乘以信号传播速度即为信号传播距离。该方法在使用时，因为时间延迟的测量存在噪声，导致目标位置的估计也存在误差。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种分离式MIMO雷达波系统中目标位置的估计方法和装置，以解决现有技术中的不足，它能够提高雷达波系统中目标位置估计的准确度。
[0004]本专利技术采用的技术方案如下：
[0005]一种分离式MIMO雷达波系统中目标位置的估计方法，所述方法包括：在待检测区域布设位置确定的发射机和接收机，其中；所述发射机的数量为M，所述接收机的数量为N，M和N均大于1的正整数；测量P组所述发射机
‑
目标物体
‑
所述接收机之间的时间延迟TD；其中，P＝M*N；所述测量得到的时间延迟TD包含噪声；将测量得到的所有时间延迟TD值发送至数据处理装置，所述数据处理装置处理数据，获得位置估计结果和其误差项，所述误差项包含所述噪声；利用噪声均值为零的性质消除所述误差项中的所述噪声获得补偿值；根据所述补偿值修正所述位置估计结果实现目标位置的估计。
[0006]如上所述的分离式MIMO雷达波系统中目标位置的估计方法，其中，优选的是，所述数据处理装置处理数据，获得位置估计结果和位置估计结果的误差项；包括：根据测量得到的所述时间延迟TD值获得传播距离的测量值；建立反映传播距离、所述发射机的位置、所述目标物体的位置、所述接收机的位置关系的第一模型关系，并以近似化方法处理所述第一模型关系来建立线性方程；基于加权最小二乘法求解代入所述测量值的线性方程，获得位置估计结果和位置估计结果的误差项。
[0007]如上所述的分离式MIMO雷达波系统中目标位置的估计方法，其中，优选的是，所述建立反映传播距离、所述发射机的位置、所述目标物体的位置、所述接收机的位置关系的第一模型关系，并以近似化方法处理所述第一模型关系来建立线性方程；具体如下：
[0008]建立如下第一模型关系：
[0009]d
i,j
＝||u
‑
t
i
||+||u
‑
s
j
||+n
i,j
ꢀꢀ
(1)
[0010]式(1)中，i＝1,2,....,M，j＝1,2,......N，t
i
表示第i个发射机的位置、u表示所
述目标物体的位置、s
j
表示第j个所述接收机的位置，d
i,j
表示对应的传播距离，n
i,j
代表噪声，可认为n
i,j
服从均值为零，方差为的高斯分布；
[0011]将式(1)||u
‑
s
j
||及n
i,j
项移至等式左边，两边平方，基于近似忽略二次高阶项得到：
[0012][0013]其中，式(2)中，r
j
＝||u
‑
s
j
||；
[0014]定义新未知向量x＝[u
T r
T
]T
，r＝[r
1 r2......r
M
]T
，将式(2)表述为如下线性方程：
[0015]Ax＝b+α
ꢀꢀ
(3)
[0016]其中：A的行向量表示为[A](i
‑
1)
×
N+j,:
＝[2(s
j
‑
t
i
)
T 0
j
‑
1 2d
i,j 0
N
‑
j
]；
[0017]b的行元素值表示为
[0018]α＝Bn，B为对角矩阵，其对角元素值为[B](i
‑
1)
×
N+j,(i
‑
1)
×
N+j
＝
‑
2||u
‑
t
i
||；
[0019]噪声向量n的元素值为[n](i
‑
1)
×
N+j
＝n
i,j
。
[0020]如上所述的分离式MIMO雷达波系统中目标位置的估计方法，其中，优选的是，基于加权最小二乘法求解代入所述测量值的线性方程，获得位置估计结果和位置估计结果的误差项，包括：
[0021]基于加权最小二乘法求解代入所述测量值的线性方程，获得新未知向量的解析解和新未知向量误差的解析解分别如下：
[0022]x＝(A
T
WA)
‑1A
T
Wb
ꢀꢀ
(4)
[0023]Δx＝(A
T
WA)
‑1A
T
Wα
ꢀꢀ
(5)
[0024]其中，W为权重矩阵，W＝E(α
T
α)
‑1；
[0025]根据与目标物体的位置变量与新未知向量的关系，从新未知向量的解析解中提取目标物体的位置估计结果，从新未知向量误差的解析解中提取目标物体的位置估计结果的误差项。
[0026]如上所述的分离式MIMO雷达波系统中目标位置的估计方法，其中，优选的是，所述消除所述误差项中的所述噪声获得补偿值；包括：
[0027]通过求解所述误差项的期望值来消除所述噪声，并将所述期望值作为补偿值。
[0028]如上所述的分离式MIMO雷达波系统中目标位置的估计方法，其中，优选的是，将所述误差项的期望值作为补偿值，包括：
[0029]将新未知向量误差的期望值作为第一补偿值；
[0030]根据与目标物体的位置变量与新未知向量的关系，从所述第一补偿值中提取用于目标物体的位置估计结果的第二补偿值。
[0031]如上所述的分离式MIMO雷达波系统中目标位置的估计方法，其中，优选的是，所述根据所述补偿值修正所述位置估计结果实现目标位置的估计，包括：将所述位置估计结果减去所述补偿值。
[0032]如上所述的分离式MIMO雷达波系统中目标位置的估计方法，其中，优选的是，所述位置确定的发射机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分离式MIMO雷达波系统中目标位置的估计方法，其特征在于，所述方法包括：在待检测区域布设位置确定的发射机和接收机，其中；所述发射机的数量为M，所述接收机的数量为N，M和N均大于1的正整数；测量P组所述发射机
‑
目标物体
‑
所述接收机之间的时间延迟TD；其中，P＝M*N；所述测量得到的时间延迟TD包含噪声；将测量得到的所有时间延迟TD值发送至数据处理装置，所述数据处理装置处理数据，获得位置估计结果和其误差项，所述误差项包含所述噪声；利用噪声均值为零的性质消除所述误差项中的所述噪声获得补偿值；根据所述补偿值修正所述位置估计结果实现目标位置的估计。2.根据权利要求1所述的分离式MIMO雷达波系统中目标位置的估计方法，其特征在于，所述数据处理装置处理数据，获得位置估计结果和位置估计结果的误差项；包括：根据测量得到的所述时间延迟TD值获得传播距离的测量值；建立反映传播距离、所述发射机的位置、所述目标物体的位置、所述接收机的位置关系的第一模型关系，并以近似化方法处理所述第一模型关系来建立线性方程；基于加权最小二乘法求解代入所述测量值的线性方程，获得位置估计结果和位置估计结果的误差项。3.根据权利要求2所述的分离式MIMO雷达波系统中目标位置的估计方法，其特征在于，所述建立反映传播距离、所述发射机的位置、所述目标物体的位置、所述接收机的位置关系的第一模型关系，并以近似化方法处理所述第一模型关系来建立线性方程；具体如下：建立如下第一模型关系：d
i,j
＝||u
‑
t
i
||+||u
‑
s
j
||+n
i,j
ꢀꢀꢀꢀ
(1)式(1)中，i＝1,2,....,M，j＝1,2,......N，t
i
表示第i个发射机的位置、u表示所述目标物体的位置、s
j
表示第j个所述接收机的位置，d
i,j
表示对应的传播距离，n
i,j
代表噪声，可认为n
i,j
服从均值为零，方差为的高斯分布；将式(1)||u
‑
s
j
||及n
i,j
项移至等式左边，两边平方，基于近似忽略二次高阶项得到：其中，式(2)中，r
j
＝||u
‑
s
j
||；定义新未知向量x＝[u
T r
T
]
T
，r＝[r
1 r2......r
M
]
T
，将式(2)表述为如下线性方程：Ax＝b+α
ꢀꢀꢀ
(3)其中：A的行向量表示为[A]
(i
‑
1)
×
N+j,:
＝[2(s
j
‑
t
i
)
T 0
j
‑
1 2d

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓平，祁亨年，沈娅娜，
申请(专利权)人：湖州师范学院，
类型：发明
国别省市：