【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信信号处理，特别涉及面向多目标复杂场景的距离速度联合高精度感知方法及系统。
技术介绍
1、在过去的发展中，无线通信和雷达感知作为现代无线电技术中最为常见也是最为重要的两个应用，其系统设计是按照不同的功能和频段独立进行设计开发的，其中雷达是一种有源传感设备，依靠传输波形进行目标检测、估计和跟踪。对于通信系统来说，信息的传输是通过波形调制解调来完成的，通信的主要目标是频谱效率和吞吐量。虽然雷达系统与通信系统在功能和工作频段上存在诸多差异，但在硬件构造与工作原理上存在相似性，并且随着雷达与通信技术的不断发展，用于通信传输的工作频段与雷达感知频段存在的重叠越来越多，雷达系统与通信系统在工作频段与系统组成上的差异在逐渐减小，使得雷达与通信一体化成为可能。其中，波形设计在通信感知一体化系统中起着极其重要的作用，波形设计的策略决定了能否实现信令层的通信感知一体化。
2、ofdm波形具有抗多径与频率选择性衰落、高频谱效率、易于同步和均衡、高灵活度的系统设计等多项优点，因此ofdm波形可以适应各种信道特性，目前在无线通信领域中ofdm技术被广泛应用。同时ofdm波形也可用作雷达感知，如使用传统的雷达处理方法对波形进行相关处理，但是相关处理的方法会导致旁瓣比较高，容易淹没邻近目标。新型的基于调制符号域的处理方法虽然相比相关处理方法具有更高的峰旁瓣比，然而目前关于基于调制符号域的处理方法最大似然估计二维周期图算法主瓣宽度大，分辨率受限，不能分辨距离和速度相近的目标，而一维的music算法虽分辨率高却仅能针对单个目标，无法适
技术实现思路
1、为了解决现有技术所存在的问题，本专利技术提供一种面向多目标复杂场景的距离速度联合高精度感知方法及系统，采用基于ofdm通信感知一体化波形调制符号域的多目标联合距离速度感知估计算法，还运用快速傅里叶变进行加速运算，降低算法实现的运算量，使其具备现实时效性。
2、本专利技术感知方法所采用的技术方案为：一种面向多目标复杂场景的距离速度联合高精度感知方法，包括以下步骤：
3、s1、接收0fdm时域信号，设一帧ofdm时域信号中子载波数目为n和符号数目为m；
4、s2、对ofdm时域信号中的每一个符号进行n点的fft处理，每个符号fft处理后的数据按列排成ofdm帧矩阵；
5、s3、调取信息比特矩阵，信息比特矩阵中的每个元素表示由信息比特经星座映射后生成的调制符号；
6、s4、将ofdm帧矩阵除以信息比特矩阵，得到最终的雷达感知信息矩阵；
7、s5、使用共轭倒序空间法对雷达感知信息矩阵进行预处理，对雷达感知信息矩阵中每个元素取共轭后再进行倒序翻转，得到共轭倒序矩阵；将共轭倒序矩阵与原来的雷达感知信息矩阵求平均，重新构造一个前后向感知信息矩阵；
8、s6、使用空间平滑法对前后向感知信息矩阵做进一步优化预处理，将子空间矩阵的大小设置为nsub×msub，nsub＜n，msub＜m，再按照所设置的子空间矩阵的大小以逐步移位的方式将前后向感知信息矩阵划分为(n-nsub+1)(m-msub+1)个子阵；最后将多个子阵叠加求平均，得到空间平滑矩阵；
9、s7、将经过共轭倒序空间法和空间平滑法预处理的雷达感知信息矩阵重构为一维的雷达感知信息向量；
10、s8、通过重构后的一维雷达感知信息向量构造距离速度联合自相关矩阵；
11、s9、对距离速度联合自相关矩阵进行特征值分解，得到由特征向量构成的特征向量矩阵；将特征向量矩阵中k个最大特征值以外的特征值所对应的特征向量，构造成距离速度联合噪声子空间矩阵；
12、s10、构造距离速度联合向量，并根据距离速度联合噪声子空间矩阵计算得到二维距离速度联合功率谱图；
13、s11、对二维距离速度联合功率谱图进行谱峰搜索，谱峰对应的索引即为感知目标估计的距离和速度；
14、s12、将距离速度联合噪声子空间矩阵的每一个列向量重构为矩阵，得到多个重构矩阵，基于重构矩阵使用快速傅里叶变换对二维距离速度联合功率谱图进行加速运算，对二维距离速度联合功率谱图的计算进行更新。
15、本专利技术感知系统所采用的技术方案为：一种面向多目标复杂场景的距离速度联合高精度感知系统，包括以下模块：
16、信号处理模块，用于接收ofdm时域信号，设一帧ofdm时域信号中子载波数目为n和符号数目为m；对ofdm时域信号中的每一个符号进行n点的fft处理，每个符号fft处理后的数据按列排成ofdm帧矩阵；调取信息比特矩阵，信息比特矩阵中的每个元素表示由信息比特经星座映射后生成的调制符号；
17、第一预处理模块，用于将ofdm帧矩阵除以信息比特矩阵，得到最终的雷达感知信息矩阵；使用共轭倒序空间法对雷达感知信息矩阵进行预处理，对雷达感知信息矩阵中每个元素取共轭后再进行倒序翻转，得到共轭倒序矩阵；将共轭倒序矩阵与原来的雷达感知信息矩阵求平均，重新构造一个前后向感知信息矩阵；
18、第二预处理模块，使用空间平滑法对前后向感知信息矩阵做进一步优化预处理，将子空间矩阵的大小设置为nsub×msub，nsub＜n，msub＜m，再按照所设置的子空间矩阵的大小以逐步移位的方式将前后向感知信息矩阵划分为(n-nsub+1)(m-msub+1)个子阵；最后将多个子阵叠加求平均，得到空间平滑矩阵；
19、矩阵重构模块，用于将经过共轭倒序空间法和空间平滑法预处理的雷达感知信息矩阵重构为一维的雷达感知信息向量；通过重构后的一维雷达感知信息向量构造距离速度联合自相关矩阵；
20、特征值分解模块，用于对距离速度联合自相关矩阵进行特征值分解，得到由特征向量构成的特征向量矩阵；将特征向量矩阵中k个最大特征值以外的特征值所对应的特征向量，构造成距离速度联合噪声子空间矩阵；
21、距离速度联合功率谱计算模块，用于构造距离速度联合向量，并根据距离速度联合噪声子空间矩阵计算得到二维距离速度联合功率谱图；对二维距离速度联合功率谱图进行谱峰搜索，谱峰对应的索引即为感知目标估计的距离和速度；将距离速度联合噪声子空间矩阵的每一个列向量重构为矩阵，得到多个重构矩阵，基于重构矩阵使用快速傅里叶变换对二维距离速度联合功率谱图进行加速运算，对二维距离速度联合功率谱图的计算进行更新。
22、与现有技术相比，本专利技术取得的技术效果包括：
23、本专利技术不仅提出了基于调制符号域的双维度music估计算法以应对多目标估计的场景，同时通过共轭倒序空间和空间平滑的预处理优化手段深度挖掘雷达感知信息矩阵潜在信息，进一步提高了双维度music估计算法的分辨率、精度和抗噪声干扰性能，而且通过快速傅里叶变换对双维度music估计算法进行加速运算，极大地降低了运算量，使该算法具备现实时效性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种面向多目标复杂场景的距离速度联合高精度感知方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的距离速度联合高精度感知方法，其特征在于，OFDM帧矩阵中的元素表示为：
3.根据权利要求2所述的距离速度联合高精度感知方法，其特征在于，雷达感知信息矩阵(Ψ)n,m的表达为：
4.根据权利要求1所述的距离速度联合高精度感知方法，其特征在于，步骤S6进一步根据空间平滑矩阵，计算得到前后向空间平滑感知信息矩阵Ψfbss为：
5.根据权利要求1所述的距离速度联合高精度感知方法，其特征在于，步骤S10构造的距离速度联合向量为s(r,v)：
6.根据权利要求5所述的距离速度联合高精度感知方法，其特征在于，步骤S12将二维距离速度联合功率谱图的计算更新为：
7.根据权利要求6所述的距离速度联合高精度感知方法，其特征在于，距离速度联合噪声子空间矩阵用多个向量uk表示为：
8.一种面向多目标复杂场景的距离速度联合高精度感知系统，其特征在于，包括以下模块：
9.根据权利要求8所述的距离速度联合高精
10.根据权利要求8所述的距离速度联合高精度感知系统，其特征在于，距离速度联合功率谱计算模块构造的距离速度联合向量为s(r,v)：
...【技术特征摘要】
1.一种面向多目标复杂场景的距离速度联合高精度感知方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的距离速度联合高精度感知方法，其特征在于，ofdm帧矩阵中的元素表示为：
3.根据权利要求2所述的距离速度联合高精度感知方法，其特征在于，雷达感知信息矩阵(ψ)n,m的表达为：
4.根据权利要求1所述的距离速度联合高精度感知方法，其特征在于，步骤s6进一步根据空间平滑矩阵，计算得到前后向空间平滑感知信息矩阵ψfbss为：
5.根据权利要求1所述的距离速度联合高精度感知方法，其特征在于，步骤s10构造的距离速度联合向量为s(r,v)：
6.根据权利要求5所...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。