MIMO雷达目标测角方法、装置、电子设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种MIMO雷达目标测角方法、装置、电子设备及存储介质，所述方法包括：根据发射天线数量、接收天线数量、方位角分辨率、俯仰角分辨率、方位向FOV及俯仰向FOV设计阵列；从方位向虚拟线阵、俯仰向虚拟线阵以及角度匹配阵列获取方位向通道数据、俯仰向通道数据以及角度匹配阵列通道数据，并基于方位向通道数据和俯仰向通道数据分别进行方位角度估计和俯仰角度估计，得到方位角度集合和俯仰角度集合；对方位角度集合中的角度元素和俯仰角度集合中的角度元素进行组合，得到联合角度；基于角度匹配阵列通道数据对至少一组联合角度进行匹配判断，以得到与目标相对应的方位角度和俯仰角度。本发明专利技术能准确得到与目标相对应的方位角度和俯仰角度。位角度和俯仰角度。位角度和俯仰角度。

【技术实现步骤摘要】
MIMO雷达目标测角方法、装置、电子设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及雷达
，尤其涉及一种MIMO雷达目标测角方法、装置、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]目前车载、交通雷达多采用多芯片级联MIMO(Multiple
‑
Input Multiple
‑
Output，多输入多输出)技术，可在方位角和俯仰角维度上实现高分辨率，并提供高质量的三维点云图像，极大的扩展了车载、交通雷达的应用场景。其中，阵列设计及测角方法是多芯片级联MIMO雷达系统设计的关键。为了有效降低高分辨雷达的测角复杂度，并获得准确的测角结果，本专利技术提供了一种MIMO雷达目标测角方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种MIMO雷达目标测角方法、装置、电子设备及存储介质，用以解决现有技术中雷达缺少俯仰角观测及获得准确的测角结果的问题。
[0004]第一方面，本专利技术实施例提供一种MIMO雷达目标测角方法，所述方法包括：
[0005]根据预设的发射天线数量、接收天线数量、方位角分辨率、俯仰角分辨率、方位向FOV以及俯仰FOV构建方位向虚拟线阵、俯仰向虚拟线阵以及包含目标方位角信息和俯仰角信息的角度匹配阵列；
[0006]从所述方位向虚拟线阵、俯仰向虚拟线阵以及角度匹配阵列获取方位向通道数据、俯仰向通道数据以及角度匹配阵列通道数据，并基于所述方位向通道数据和俯仰向通道数据分别进行方位角度估计和俯仰角度估计，得到方位角度集合和俯仰角度集合；/>[0007]对所述方位角度集合中的角度元素和所述俯仰角度集合中的角度元素进行组合，得到至少一组联合角度；
[0008]基于所述角度匹配阵列通道数据对所述至少一组联合角度进行匹配判断，以得到与目标相对应的方位角度和俯仰角度。
[0009]在本专利技术一个实施例中，根据预设的发射天线数量、接收天线数量、方位角分辨率、俯仰角分辨率、方位向FOV以及俯仰FOV构建方位向虚拟线阵、俯仰向虚拟线阵以及包含目标方位角信息和俯仰角信息的角度匹配阵列包括：
[0010]根据所述预设的方位角分辨率和俯仰角分辨率，分别计算出所述方位向虚拟线阵孔径和俯仰向虚拟线阵孔径；
[0011]根据所述方位向FOV确定表示所述方位虚拟线阵的阵元位置间距的第一阵元间距，并根据所述俯仰FOV确定表示俯仰虚拟线阵的阵元位置间距的第二阵元间距；
[0012]基于所述第一阵元间距、所述第二阵元间距、所述方位向虚拟线阵孔径以及所述俯仰向虚拟线阵孔径，确定方位向虚拟阵元个数及俯仰向虚拟阵元个数；
[0013]基于所述发射天线数量、所述发射天线数量确定虚拟阵列的最大虚拟阵元个数，所述最大虚拟阵元个数为所述发射天线数量与所述发射天线数量的乘积；
[0014]基于所述虚拟阵列的最大虚拟阵元个数及所述方位向虚拟阵元个数及俯仰向虚拟阵元个数，确定虚拟阵列的冗余阵元个数；
[0015]基于所述冗余阵元个数和利用冗余阵元设计所述角度匹配矩阵。
[0016]在本专利技术一个实施例中，所述根据所述预设的方位角分辨率和俯仰角分辨率，分别计算出所述方位向虚拟线阵孔径和俯仰向虚拟线阵孔径包括：
[0017]根据下式计算所述方位向虚拟线阵孔径和俯仰向虚拟线阵孔径：
[0018][0019]其中，L
azimuth
表示方位向虚拟线阵孔径，L
pitch
表示俯仰向虚拟线阵孔径，λ表示波长，Δθ1表示预设的方位角分辨率，Δθ2表示预设的俯仰角分辨率、θ1是预设的方向角度值、θ2是预设的俯仰角度值。
[0020]在本专利技术一个实施例中，所述基于所述第一阵元间距和所述第二阵元间距确定方位向视角以及俯仰向视角包括：
[0021]根据下式确定所述第一阵元间距和所述第二阵元间距：
[0022][0023]其中，FOV
azimuth
表示方位向视角范围，|FOV
azimuth
|表示FOV
azimuth
最大的正方位角，FOV
elevation
表示俯仰向视角范围，|FOV
elevation
|表示FOV
elevation
最大的正俯仰角，λ表示波长，xbase表示第一阵元间距，ybase表示第二阵元间距。
[0024]在本专利技术一个实施例中，所述从所述方位向虚拟线阵、俯仰向虚拟线阵以及角度匹配阵列获取方位向通道数据、俯仰向通道数据以及角度匹配阵列通道数据包括：
[0025]获取采集到的一帧回波数据；
[0026]根据所述一帧回波数据区分各通道数据；
[0027]针对每个通道，将对应于该通道的数据进行距离
‑
多普勒成像处理，得到对应于该通道的距离多普勒图像；
[0028]对所述各通道数据对应的距离多普勒图像分别进行非相干积累和恒虚警检测处理，得到与至少一个目标相对应的距离多普勒单元；
[0029]获取每个所述距离多普勒单元对应的方位向通道数据、俯仰向通道数据以及角度匹配阵列通道数据。
[0030]在本专利技术一个实施例中，所述基于所述方位向通道数据和俯仰向通道数据分别进行方位角度估计和俯仰角度估计，得到方位角度集合和俯仰角度集合包括：
[0031]根据所述第一阵元间距计算方位导向矢量，并将所述方位导向矢量和所述方位向通道数据进行数字波束形成处理，得到方位角度谱；或者将所述方位向通道数据直接进行傅立叶变换处理，得到方位角度谱；
[0032]对所述方位角度谱进行恒虚警检测，得到所述方位角度集合。
[0033]在本专利技术一个实施例中，所述基于所述方位向通道数据和俯仰向通道数据分别进行方位角度估计和俯仰角度估计，得到方位角度集合和俯仰角度集合还包括：
[0034]根据所述第二阵元间距计算俯仰导向矢量，并将所述俯仰导向矢量和所述俯仰向通道数据进行数字波束形成处理，得到俯仰角度谱；或者将所述俯仰向通道数据直接进行傅立叶变换处理，得到俯仰角度谱；
[0035]对所述俯仰角度谱进行恒虚警检测，得到所述俯仰角度集合。
[0036]在本专利技术一个实施例中，所述基于所述角度匹配阵列通道数据对所述至少一组联合角度进行匹配判断，以得到与目标相对应的方位角度和俯仰角度包括：
[0037]在所述至少一组联合角度的数量等于所述方位角度集合的元素和俯仰角度集合的元素随机匹配得到的不同联合角度的数量的情况下，确定每个联合角度对应一个目标；
[0038]在所述至少一组联合角度的数量大于所述方位角度集合的元素数量和俯仰角度集合的元素数量两者中的最大值的情况下，执行如下操作：
[0039]确定所有联合角度关联集合，每个联合角度关联集合包括相关联的联合角度组合，每个联合角度组合包含两个联合角度；
[0040]针对每个联合角度组合，将该联合角度组合中每个联合角度的方位角和俯仰角同时代入角度匹配阵列的导向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MIMO雷达目标测角方法，其特征在于，所述方法包括：根据预设的发射天线数量、接收天线数量、方位角分辨率、俯仰角分辨率、方位向FOV以及俯仰FOV构建方位向虚拟线阵、俯仰向虚拟线阵以及包含目标方位角信息和俯仰角信息的角度匹配阵列；从所述方位向虚拟线阵、俯仰向虚拟线阵以及角度匹配阵列获取方位向通道数据、俯仰向通道数据以及角度匹配阵列通道数据，并基于所述方位向通道数据和俯仰向通道数据分别进行方位角度估计和俯仰角度估计，得到方位角度集合和俯仰角度集合；对所述方位角度集合中的角度元素和所述俯仰角度集合中的角度元素进行组合，得到至少一组联合角度；基于所述角度匹配阵列通道数据对所述至少一组联合角度进行匹配判断，以得到与目标相对应的方位角度和俯仰角度。2.根据权利要求1所述的MIMO雷达目标测角方法，其特征在于，所述根据预设的发射天线数量、接收天线数量、方位角分辨率、俯仰角分辨率、方位向FOV以及俯仰FOV构建方位向虚拟线阵、俯仰向虚拟线阵以及包含目标方位角信息和俯仰角信息的角度匹配阵列包括：根据所述预设的方位角分辨率和俯仰角分辨率，分别计算出所述方位向虚拟线阵孔径和俯仰向虚拟线阵孔径；根据所述方位向FOV确定表示所述方位虚拟线阵的阵元位置间距的第一阵元间距，并根据所述俯仰FOV确定表示俯仰虚拟线阵的阵元位置间距的第二阵元间距；基于所述第一阵元间距、所述第二阵元间距、所述方位向虚拟线阵孔径以及所述俯仰向虚拟线阵孔径，确定方位向虚拟阵元个数及俯仰向虚拟阵元个数；基于所述发射天线数量、所述发射天线数量确定虚拟阵列的最大虚拟阵元个数，所述最大虚拟阵元个数为所述发射天线数量与所述发射天线数量的乘积；基于所述虚拟阵列的最大虚拟阵元个数及所述方位向虚拟阵元个数及俯仰向虚拟阵元个数，确定虚拟阵列的冗余阵元个数；基于所述冗余阵元个数和利用冗余阵元设计所述角度匹配矩阵。3.根据权利要求2所述的MIMO雷达目标测角方法，其特征在于，所述根据所述预设的方位角分辨率和俯仰角分辨率，分别计算出所述方位向虚拟线阵孔径和俯仰向虚拟线阵孔径包括：根据下式计算所述方位向虚拟线阵孔径和俯仰向虚拟线阵孔径：其中，L
azimuth
表示方位向虚拟线阵孔径，L
pitch
表示俯仰向虚拟线阵孔径，λ表示波长，Δθ1表示预设的方位角分辨率，Δθ2表示预设的俯仰角分辨率、θ1是预设的方向角度值、θ2是预设的俯仰角度值。4.根据权利要求2所述的MIMO雷达目标测角方法，其特征在于，所述根据所述方位向
FOV确定表示所述方位虚拟线阵的阵元位置间距的第一阵元间距，并根据所述俯仰FOV确定表示俯仰虚拟线阵的阵元位置间距的第二阵元间距包括：根据下式确定所述第一阵元间距和所述第二阵元间距：其中，FOV
azimuth
表示方位向视角范围，|FOV
azimuth
|表示FOV
azimuth
最大的正方位角，FOV
elevation
表示俯仰向视角范围，|FOV
elevation
|表示FOV
elevation
最大的正俯仰角，λ表示波长，xbase表示第一阵元间距，ybase表示第二阵元间距。5.根据权利要求1所述的MIMO雷达目标测角方法，其特征在于，所述从所述方位向虚拟线阵、俯仰向虚拟线阵以及角度匹配阵列获取方位向通道数据、俯仰向通道数据以及角度匹配阵列通道数据包括：获取采集到的一帧回波数据；根据所述一帧回波数据区分各通道数据；针对每个通道，将对应于该通道的数据进行距离
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多普勒成像处理，得到对应于该通道的距离多普勒图像；对所述各通道数据对应的距离多普勒图像分别进行非相干积累和恒虚警检测处理，得到与至少一个目标相对应的距离多普勒单元；获取每个所述距离多普勒单元对应的方位向通道数据、俯仰向通道数据以及角度匹配阵列通道数据。6.根据权利要求2所述的MIMO雷达目标测角方法，其特征在于，所述基于所述方位向通道数据和俯仰向通道数据分别进行方位角度估计和俯仰角度估计，得到方位角度集合和俯仰角度集合包括：根据所述第一阵元间距计算方位导向矢量，并将所述方位导向矢量和所述方位向通道数据进行数字波束形成处理，得到方位角度谱；或者将所述方位向通道数...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋梦杰，王震，孙旭旭，林泽阳，郭坤鹏，冯友怀，张燎，
申请(专利权)人：南京隼眼电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：