一种基于LFMCW的MIMO雷达快速信号处理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于LFMCW的MIMO雷达快速信号处理方法，包括：建立包括M个发射阵元和N个接收阵元的MIMO雷达；利用MIMO雷达发射一组正交频分LFMCW信号；根据正交频分LFMCW信号的回波信号，获得有效差拍信号；设定雷达的快速傅里叶变换点数K，对有效差拍信号进行补零处理，得到补零后的有效差拍信号和对应的K个距离点；得到一组匹配有效差拍信号的初相；根据发射频率编码和步进频率，获得一个系数矩阵；对补零后的有效差拍信号进行接收波束形成，获得接收波束形成输出；根据接收波束形成输出、系数矩阵和初相，得到时空匹配滤波后的信号。该基于LFMCW的MIMO雷达的信号处理实现方法，利用快速傅里叶变换，对雷达接收信号实现时空匹配滤波，能有效减少运算量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于LFMCW的MIMO雷达快速信号处理方法
本专利技术属于雷达
，具体涉及一种基于LFMCW的MIMO雷达快速信号处理方法，可用于基于LFMCW的MIMO雷达目标检测。
技术介绍
多输入多输出(MultipleInputMultipleOutput，MIMO)雷达系统采用多天线发射分集的信号波形，多天线接收目标回波信号的体制。MIMO雷达可以利用相位或频率编码等方法实现发射信号波形的分集，在波形设计上非常灵活。与传统雷达相比，MIMO雷达在抗杂波、抗干扰、低截获、角度分辨率等性能方面具有明显优势。线性调频连续波(LineFrequencyModulatedContinuousWave，LFMCW)雷达的频率调制随时间线性变化，具有峰值功率低、测距分辨率高、无距离盲区、体积小、结构简单成本低等优点，近年来应用较为广泛。现有技术已经报道了一种利用时间分集的所谓MIMO线性调频连续波雷达，即对发射信号在时间轴上进行区分，相同的发射信号在不同的时间周期内进行发射，这种方式容易造成资源浪费，且不是真正的波形分集MIMO雷达。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LFMCW的MIMO雷达快速信号处理方法，其特征在于，包括：/nS1：建立包括M个发射阵元和N个接收阵元的MIMO雷达；/nS2：利用所述MIMO雷达发射一组正交频分LFMCW信号；/nS3：根据所述正交频分LFMCW信号的回波信号，获得有效差拍信号；/nS4：设定雷达的快速傅里叶变换点数K，对所述有效差拍信号进行补零处理，得到补零后的有效差拍信号和对应的K个距离点；/nS5：根据所述K个距离点，得到一组匹配有效差拍信号的初相；/nS6：根据所述MIMO雷达的发射频率编码和步进频率，获得一个系数矩阵；/nS7：对所述补零后的有效差拍信号进行接收波束形成，获得接收波束形成输出；/nS...

【技术特征摘要】
1.一种基于LFMCW的MIMO雷达快速信号处理方法，其特征在于，包括：
S1：建立包括M个发射阵元和N个接收阵元的MIMO雷达；
S2：利用所述MIMO雷达发射一组正交频分LFMCW信号；
S3：根据所述正交频分LFMCW信号的回波信号，获得有效差拍信号；
S4：设定雷达的快速傅里叶变换点数K，对所述有效差拍信号进行补零处理，得到补零后的有效差拍信号和对应的K个距离点；
S5：根据所述K个距离点，得到一组匹配有效差拍信号的初相；
S6：根据所述MIMO雷达的发射频率编码和步进频率，获得一个系数矩阵；
S7：对所述补零后的有效差拍信号进行接收波束形成，获得接收波束形成输出；
S8：根据所述接收波束形成输出、所述系数矩阵和所述匹配有效差拍信号的初相，得到时空匹配滤波后的信号。


2.根据权利要求1所述的基于LFMCW的MIMO雷达快速信号处理方法，其特征在于，所述发射天线与所述接收天线均为等距线阵，所述M个发射阵元发射的信号为：
s(t)＝[s1(t),s2(t),...si(t),...sM(t)]T,i＝1,2,...M，
其中，si(t)为第i个发射阵元发射的信号，(·)T表示矩阵的转置。


3.根据权利要求2所述的基于LFMCW的MIMO雷达快速信号处理方法，其特征在于，所述S2包括：
根据雷达发射阵列的M个发射阵元，得到每个发射阵元产生的正交频分LFMCW信号：



其中，si(t)为第i个阵元产生的信号波形，δi为第i个阵元发射信号的初相，为调频斜率，B为单个信号的带宽，T为信号时宽，t表示0到T内的时间，fi＝f0+ciΔf，f0为中心载频，ci为频率编码，为步进频率，Te为有效时宽，j表示复数符号。


4.根据权利要求1所述的基于LFMCW的MIMO雷达快速信号处理方法，其特征在于，所述S3包括：
S31：将所述N个接收阵元接收的回波信号Y(t)与第一个发射阵元发射的信号s1(t)进行混频和低通滤波处理后，得到N个差拍信号sc(t)：
sc(t)＝[sc1(t),sc2(t),...scq(t),...scN(t)]T,q＝1,2,...N，
Y(t)＝[y1(t),y2(t),...yq(t),...yN(t)]T,q＝1,2,...N，
其中，(·)*表示矩阵的共轭，δ1为第一个阵元发射信号的初相，f1＝f0+c1Δf，c1为频率编码；
S32：对所述差拍信号sc(t)中的每一个差拍信号scq(t)进行等间隔采样，获得采样后的差拍信号sc(n)：
sc(n)＝[sc1(n),sc2(n),...scq(n),...scN(n)]T,q＝1,2,...N，
其中，L＝fST为总采样点数，n为第n个采样点，采样时间为信号时宽T，fS为采样频率；
S33：将所述采样后的差拍信号sc(n)乘以矩形窗函数w(n)，得到有效差拍信号sce(n)：
sce(n)＝[sce1(n),sce2(n),...sceq(n),...sceN(n)]T,q＝1,2,...N，
其中，sceq(n)＝w(n)scq(n)，L′＝<0.1L>，<·>为取整函数。


5.根据权利要求4所述的基于LFMCW的MIMO雷达快速信号处理方法，其特征在于，所述S4包括：
S41：根据所述MIMO雷达的采样频率和有效时宽内采样点数Le，确定快速傅里叶变换的点数K，并对所述有效差拍信号sce(n)补零至K点，得到补零后的有效差拍信号sce(k)：
sce(k)＝[sce1(k),sce2(k),...sceq(k),...sceN(k)]T,q＝1,2,...N，
其中，K≥Le，k＝1,2,...K；
S42：根据快速傅里叶变换的点数K和采样频率fS得到一组有效差拍信号频率
S43：根据所述有效差拍信号频率fck，以及第k个距离点与所述MIMO雷达之间距离Rk的关系确定所述有效差拍信号频率fck所对应的距离R1,R2,...Rk,...RK并得到K个距离点，其中，μ为调频斜率。


6.根据权利要求5所述的基于LFMCW的MIMO雷达快速信号处理方法，其特征在于，所述S5包括：
S51：获得第k个距离点的时延：



其中，c为光速，Rk为第k个距离点与所述MIMO雷达之间的距离；
S52：根据第k个距离点的时延τk，获得第k个距离点带时延的LFMCW信号X(t-τk...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵永波，韩若曦，侯秦楠，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61