基于量化的MIMO雷达通信系统目标速度估计和性能评估方法技术方案

本发明专利技术属于雷达通信一体化技术领域，特别涉及关于雷达通信一体化信号处理中目标速度估计方法和参数估计性能界克拉美罗界的计算。其公开了一种基于量化的MIMO雷达通信系统目标速度估计和性能评估方法，进一步减少样本传输数量，降低通信压力。本方案通过对多普勒频率进行最大似然估计，然后对多普勒频率估计值进行多比特量化，之后将量化后的多普勒频率估计值传送到融合中心，最后在融合中心利用接收到的量化信号对目标速度进行估计，并计算克拉美罗界。本发明专利技术适用于雷达通信一体化系统。本发明专利技术适用于雷达通信一体化系统。本发明专利技术适用于雷达通信一体化系统。

【技术实现步骤摘要】
dual
‑
function radar
‑
communication system with one
‑
bit DACs.IEEE Transactions on Wireless Communications,20(9):5846
‑
5860,2021)中以要求的雷达目标定位性能为条件，研究了配备1比特量化的双功能一体化系统的发射序列设计。
[0008]上述文献中对样本数据的量化都是采用的1比特量化，量化的对象是对一体化系统的接收信号直接量化，虽然能够在一定程度上减小数据通信量，但是效果有限。

技术实现思路

[0009]本专利技术所要解决的技术问题是：提出一种基于量化的MIMO雷达通信系统目标速度估计和性能评估方法，进一步减少样本传输数量，降低通信压力。
[0010]本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案是：
[0011]基于量化的MIMO雷达通信系统目标速度估计和性能评估方法，应用于雷达通信一体化系统，所述雷达通信一体化系统包括M
R
个雷达发射机、M
C
个通信发射机和N个雷达接收机，M
R
、M
C
、N均为大于或等于2的整数；
[0012]该方法包括以下步骤：
[0013]S1、将第n个雷达接收机接收到的信号采样值按照顺序排列构成接收信号矢量r
n
,其中n＝1,
…
,N，N表示雷达接收机的总个数；
[0014]S2、计算接收信号矢量r
n
的对数似然函数；
[0015]S3、根据r
n
的对数似然函数计算多普勒频率f
nm
的最大似然估计
[0016]S4、将多普勒频率f
nm
的最大似然估计输入量化器进行量化，获得量化值q
f,m
；
[0017]S5、将所有量化器输出的量化值q
f,nm
按序构成信号q
f
：
[0018][0019]S6、将信号q
f
传送到融合中心，融合中心将收到的数据按序排列构成信号y
f
：
[0020][0021]S7、融合中心计算多普勒频率的最大似然估计值的方差然后计算量化值q
f,nm
的条件概率分布函数；
[0022]S8、计算信号y
f
的似然函数：
[0023]S9、根据信号y
f
的似然函数计算运动目标速度参数θ的估计值：
[0024]S10、重复步骤S1
‑
S9，根据估计到的求取均方根误差：
[0025][0026]其中，num为重复次数；
[0027]S11、令计算得到矩阵
[0028][0029]其中，和为多普勒频率f
nm
对目标速度分量v
x
,v
y
的导数；
[0030]S12、假设量化后的多普勒频率取值为d
nm
,得到矩阵J
f
(f)的第ij个元素为：
[0031][0032]其中，当n＝n'且m＝m'时，否则且
[0033][0034]S13、根据公式计算得到CRB
f
，对应于CRB
f
的对角元素分别为目标速度v
x
,v
y
的克拉美罗界，其中
[0035][0036][0037][0038]进一步的，步骤S1中，所述将第n个雷达接收机接收到的信号采样值按照顺序排列构成接收信号矢量r
n
，具体包括：
[0039]r
n
＝[r
n
[1],r
n
[2],
…
,r
n
[K]]T
＝μ
R,n
+μ
C,n
+w
n
，
[0040]其中，r
n
[k]为第n个雷达接收机在kT
s
时刻接收到的M
R
个雷达发射机与M
C
个通信发射机发射的所有信号值，[
·
]T
表示转置；
[0041][0042]和是第m个雷达发射机和第m'个通信发射机的发射功率，T
s
为采样间隔，k(k＝1,
…
,K)是采样序号，K为总样本数；和表示对应于第n个雷达接收机接收到第m个雷达发射机和第m'个通信发射机的信号路径的时延；和表示对应于第n个雷达接收机接收到第m个雷达发射机和第m'个通信发射机的信号路径的目标反射系数；和表示对应信号路径的多普勒频率；w
n
[k]是第n个雷达接收机接收到的所有信号路径的杂波加噪声，且E{
·
}表示求数学期望，(
·
)
*
表示复数的共轭，表示复数的共轭，表示狄拉克函数；表示杂波加噪声的方差；
[0043]其中，μ
R，n
＝[μ
R，n，1
，μ
R，n，2
，
…
，μ
R，n，K
]T
，μ
C，n
＝[μ
C，n，1
,μ
C，n，2
,
…
,μ
C，n，K
]T
，w
n
＝[w
n
[1]，w
n
[2]…
，w
n
[K]]T
[0044]进一步的，步骤S2中，所述计算接收信号矢量r
n
的对数似然函数，具体包括：
[0045][0046]其中，det(
·
)表示求矩阵的行列式，I为单位矩阵，θ为将要估计的运动目标的速度参数，若运动目标以(v
x
,v
y
)的速度运动，则θ表示为θ＝[v
x
,v
y
]T
；(
·
)
H
表示共轭转置；v
x
、v
y
分别表示在x轴、y轴上的速度分量。
[0047]进一步的，步骤S3中，所述根据r
n
的对数似然函数计算多普勒频率f
nm
的最大似然估计具体包括：
[0048][0049]其中，f
nm
为：
[0050][0051]M
R
、M
C
分别为雷达发射机、雷达通信发射机的总个数。
[0052]进一步的，步骤S4中，将多普勒频率f
nm
的最大似然估计输入量化器进行量化，获得量化值q
f,nm
，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于量化的MIMO雷达通信系统目标速度估计和性能评估方法，应用于雷达通信一体化系统，所述雷达通信一体化系统包括M
R
个雷达发射机、M
C
个通信发射机和N个雷达接收机，M
R
、M
C
、N均为大于或等于2的整数；其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、将第n个雷达接收机接收到的信号采样值按照顺序排列构成接收信号矢量r
n
,其中n＝1,
…
,N，N表示雷达接收机的总个数；S2、计算接收信号矢量r
n
的对数似然函数；S3、根据r
n
的对数似然函数计算多普勒频率f
nm
的最大似然估计S4、将多普勒频率f
nm
的最大似然估计输入量化器进行量化，获得量化值q
f,nm
；S5、将所有量化器输出的量化值q
f,nm
按序构成信号q
f
：S6、将信号q
f
传送到融合中心，融合中心将收到的数据按序排列构成信号y
f
：S7、融合中心计算多普勒频率的最大似然估计值的方差然后计算量化值q
f,nm
的条件概率分布函数；S8、计算信号y
f
的似然函数：S9、根据信号y
f
的似然函数计算运动目标速度参数θ的估计值：S10、重复步骤S1
‑
S9，根据估计到的求取均方根误差：其中，num为重复次数；S11、令计算得到矩阵计算得到矩阵其中，和为多普勒频率f
nm
对目标速度分量v
x
,v
y
的导数；S12、假设量化后的多普勒频率取值为d
nm
,得到矩阵J
f
(f)的第ij个元素为：
其中，当n＝n'且m＝m'时，否则且S13、根据公式计算得到CRB
f
，对应于CRB
f
的对角元素分别为目标速度v
x
,v
y
的克拉美罗界，其中的克拉美罗界，其中的克拉美罗界，其中2.如权利要求1所述的基于量化的MIMO雷达通信系统目标速度估计和性能评估方法，其特征在于，步骤S1中，所述将第n个雷达接收机接收到的信号采样值按照顺序排列构成接收信号矢量r
n
，具体包括：r
n
＝[r
n
[1],r
n
[2],
…
,r
n
[K]]
T
＝μ
R,n
+μ
C,n
+w
n
，其中，r
n
[k]为第n个雷达接收机在kT
s
时刻接收到的M
R
个雷达发射机与M
C
个通信发射机发射的所有信号值，[
·
]
T
表示转置；表示转置；和是第m个雷达发射机和第m'个通信发射机的发射功率，T
s
为采样间隔，k(k＝1,
…
,K)是采样序号，K为总样本数；和表示对应于第n个雷达接收机接收到第m个雷达发射机和第m'个通信发射机的信号路径的时延；和表示对应于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王珍，严雪丹，何茜，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院衢州，
类型：发明
国别省市：