一种分布式MIMO雷达稳健定位方法技术

本发明专利技术公开了一种分布式MIMO雷达稳健定位方法，所述方法包括：步骤1：基于通过阵元分组，计算得到多个目标位置样本点；步骤2：通过目标位置样本点，计算通道关联密度和；步骤3：基于通道关联密度和，计算通道权重值；步骤4：基于通道权重值对通道加权，确定稳健目标位置估计值。本发明专利技术能够提高分布式MIMO雷达目标定位的准确度和效率。位的准确度和效率。位的准确度和效率。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式MIMO雷达稳健定位方法


[0001]本专利技术属于信号处理
，具体涉及一种分布式MIMO雷达稳健定位方法。

技术介绍

[0002]雷达是全天候目标检测、定位的有效手段，能够获取目标的精确位置信息，其在现代战争、通信、救援等军民领域发挥着至关重要作用。分布式多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)雷达采用了收发天线分置结构，对于每一对收发天线，可以形成独立的双基地探测系统。
[0003]分布式MIMO雷达能够利用空间分集特性，对抗目标的雷达散射截面积(Radar Cross
‑
Section，RCS)闪烁，该雷达的M发N收系统可以形成M
×
N路观测，然后各通道的信息被传输到融合中心集中处理，从而获取到目标位置、速度等信息。现有技术中，通常采用间接定位法进行分布式MIMO雷达目标定位，首先要通过信号处理获得关于目标的观测值，例如双基地距离(Bistatic Range，BR)、到达时间差(Time Difference of Arri val，TDOA)等，然后利用观测值和收发天线的位置信息，得到一系列的等式，进而求解出目标位置。常见的求解方法有迭代约束加权最小二乘(Iterative Constrained Weighted Least Squares，ICWLS)和两步加权最小二乘(Two Stage Weighted Least Squares，TSWLS)等。
[0004]但是，在上述现有技术中，如果当分布式MIMO雷达中的某些通道中存在非视距传播(Non
‑
line
‑
of
‑
sight，NLOS)或者低信干噪比(Signal Interference Noise Ratio，SINR)等情况，均会导致BR中包含有异常值，此时利用BR作为观测值来间接定位，会导致异常值对基于最小二乘的算法产生严重影响，即直接使用所有雷达节点的定位结果将偏离实际目标位置。
[0005]另外，为了实现稳健定位，现有技术采用两种方法：其一，将最大相关熵引入到定位问题中，但是每次迭代利用cvx求解凸优化问题，会导致复杂度较高，且精度损失大；其二，通过建立L1范数定位模型，然后利用拉格朗日神经网络求解，但是性能受到参数设置的影响影响较大，通常需要迭代数千次以上，且精度较差。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种分布式MIMO雷达稳健定位方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0007]一种分布式MIMO雷达稳健定位方法，应用于分布式MIMO雷达系统，所述方法包括：步骤1：通过阵元分组，计算得到多个目标位置样本点；步骤2：通过目标位置样本点，计算通道关联密度和；步骤3：基于通道关联密度和，计算通道权重值；步骤4：基于通道权重值对通道加权，确定稳健目标位置估计值。
[0008]在本专利技术的一个实施例中，所述二维分布式MIMO雷达中包括M个发射机和N个接收机，所述步骤1包括：步骤1
‑
1：将第m个发射机和第n个接收机的位置记为和
其中m＝1，...，M，n＝1,...,N；目标位置记为x0＝[x0,y0]T
；步骤1
‑
2：假设发射信号之间相互正交，计算第m个发射机和第n个接收机组成的通道下的双基地观测距离，表示为：
[0009][0010]其中，||
·
||表示二范数；Δr
mn
＝v
mn
+o
mn
是测量误差项，v
mn
为符合均值为0方差为的高斯分布的系统误差项，且不同通道下的误差相互独立，o
mn
是潜在的异常值项；是双基地观测距离的矩阵形式，是双基地观测距离的矩阵形式，表示第m个发射机和第n个接收机组成的通道下的时延；c表示电磁波传播速度；步骤1
‑
3：每次在分布式MIMO雷达系统中，选取P个发射机和Q个接收机，并对选取的发射机和接收机进行全排列组合处理，以得到多个阵元分组；步骤1
‑
4：对于每个阵元分组的目标位置求解问题，表示为：
[0011][0012]其中，是阵元分组中第p个发射阵元和第q个接收阵元形成的双基地通道下的观测的双基地距离，x0是目标位置，和分别是发射天线和接收天线的位置；步骤1
‑
5：基于最小二乘法，对所述目标位置求解模型进行计算，得到每个阵元分组对应的目标位置样本点。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述步骤1
‑
3包括：步骤1
‑
31：记M个发射机依次为T1,T2,...,T
M
，从M个发射机中选取P个发射机，组成发射机的集合S
T
＝{T1,T2,...,T
M
中的P个}，一共种组合，记为步骤1
‑
32：记N个接收机依次为R1,R2,...,R
N
，从N个接收机中选取Q个接收机，组成接收机集合S
R
＝{R1,R2,...,R
N
中的Q个}，一共种组合，记为步骤1
‑
33：将发射机集合S
T
和接收机集合S
R
两两配对，得到种阵元分组{U1,U2,...,U
c
}；其中，
[0014]在本专利技术的一个实施例中，所述步骤2包括：步骤2
‑
1：将所有分组求得的目标位置样本点记为数据集X＝{x1,x2,...,x
c
}；步骤2
‑
2：将距离样本点x
i
最近的k个点的集合，表示为：N(x
i
,k)；步骤2
‑
3：将样本点x
i
的密度，表示为：
[0015][0016]步骤2
‑
4：计算通道关联密度和，表示为：
[0017][0018]其中，T
m
是第m个发射机，R
n
是第n个接收机，U
i
是样本点x
i
对应的阵元分组。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，所述步骤3包括：步骤3
‑
1：基于通道关联密度和，得到中间量：
[0020][0021]步骤3
‑
2：基于分段函数g(x)，得到最终的各个通道权重值，表示为：
[0022]w
mn
＝g(ξ
mn
)，
[0023]其中，α为经验门限。
[0024]在本专利技术的一个实施例中，所述步骤4包括：步骤4
‑
1：基于通道权重值对通道进行加权，以得到通道权重的估计值，表示为：步骤4
‑
2：将加权后的最小二乘定位模型，表示为：<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式MIMO雷达稳健定位方法，其特征在于，应用于分布式MIMO雷达系统，所述方法包括：步骤1：通过阵元分组，计算得到多个目标位置样本点；步骤2：通过目标位置样本点，计算通道关联密度和；步骤3：基于通道关联密度和，计算通道权重值；步骤4：基于通道权重值对通道加权，确定最终稳健目标位置估计值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分布式MIMO雷达中包括M个发射机和N个接收机，所述步骤1包括：步骤1
‑
1：将第m个发射机和第n个接收机的位置记为和其中m＝1,...,M，n＝1,...,N；目标位置记为x0＝[x0,y0]
T
；步骤1
‑
2：假设发射信号之间相互正交，计算第m个发射机和第n个接收机组成的通道下的双基地观测距离，表示为：其中，||
·
||表示二范数；Δr
mn
＝v
mn
+o
mn
是测量误差项，v
mn
为符合均值为0方差为的高斯分布的系统误差项，且不同通道下的误差相互独立，o
mn
是潜在的异常值项；是双基地观测距离的矩阵形式，是双基地观测距离的矩阵形式，表示第m个发射机和第n个接收机组成的通道下的时延；c表示电磁波传播速度；步骤1
‑
3：每次在分布式MIMO雷达系统中，选取P个发射机和Q个接收机，并对选取的发射机和接收机进行全排列组合处理，以得到多个阵元分组；步骤1
‑
4：获取每个阵元分组的目标位置求解模型，表示为：其中，是阵元分组中第p个发射阵元和第q个接收阵元形成的双基地通道下的观测的双基地距离，x0是目标位置，和分别是发射天线和接收天线的位置；步骤1
‑
5：基于最小二乘法，对所述目标位置求解模型进行计算，得到每个阵元分组对应的目标位置样本点。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤1
‑
3包括：步骤1
‑
31：记M个发射机依次为T1,T2,...,T
M
，从M个发射机中选取P个发射机，组成发射机的集合S
T
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，朱世翔，尉泽华，高静毅，李国璋，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：