一种双基地MIMO雷达的相关目标定位方法

Ｄ Ｄ和 Ｄ Ａ进行 配对 。文 献 ［ １ 提 出 了一 种 自动 Ｏ Ｏ １］
发 射 阵列 接 收 阵列
配对的 Ｅ Ｐ Ｉ Ｓ Ｒ Ｔ算 法 ， 免 了配 对 算 法 的 额 外 计 算 避 量 。文 献 ［ ２ 提 出 了 一 种 有 效 抑 制 色 噪 声 联 合 １］
ＤＯ Ｄ和 Ｄ Ａ算 法 ， 虚 拟 阵列 划 分 成 两 个 互 不 重 Ｏ 把
其中： ｎ （ ）＝［ 。ｎ ， ／ ， ， （ ） 为 接 收 阵 Ｙ （ ）Ｙ （ ） … Ｙ ｎ ］ Ｚ 列输 出 矢 量 ； ・ 表 示 矢 量 或 者 矩 阵 的 转 置 ； （）
间前 向空 间平滑 （ Ｓ ） 法 的相 关 目标 联 合 角度 的 ＦＳ算 估 计 ， 是该 算法 损 失 了 ＭＩ 但 ＭＯ雷达 虚拟 阵列孔 径 ，
关键 词 ：雷达 工程 ；ＭＩ 雷达 ；双 基地 ；相关 目标 定位 ；虚拟 阵列 ＭＯ
中 图分类 号 ： Ｎ ５ Ｔ ９８
文献标 志码 ： Ａ
文章 编号 ：１０ －０ ３ ２ １ ） １ ０ ５０ ０ ０ １９ （ ０ ２ ０ － ３ －６ ０
Ａ ｅ ｈ ｄ ｆ ｒ Ｃｏ ｒ ｎｔＭ ｕｌｉｔ ｒ ｅ ｃ ｌｚ ｔｏ Ｍ ｔ ｏ ｏ ｈｅ ｅ ｔ －ａ ｇ ｔ Ｌｏ ａ ｉ ａ ｉ ｎ
， 高 提
子 空 间 （ Ｓ Ｒ Ｔ 算 法 在 联 合 Ｄ Ｄ 和 Ｄ Ａ估 计 中 Ｅ Ｐ Ｉ） Ｏ Ｏ
基 金 项 目：国家 自然 科 学 资 金 （０ ０ ０ ８ ６７４１ ） 作 者 简 介 ：王 伟 （９ ９ ） 男 ， 教 授 。Ｅ ｍ ｉ ｈｎ ｗ ２ ０ ＠ ｙｈｏ ｃｍ．ｎ １７ 一 ， 副 — ａｌ ｉａ ｗ ０ ６ ａｏ．ｏ ｃ ：ｃ
ｉ ｓａ ｉ Ｉ Ｏ ｄ ｒ Ｓｙ ｔ ｍ ｎ Ｂｉｔ ｔｃ Ｍ Ｍ Ｒａ ａ ｓ ｅ
Ｗ ＡＮＧ ｅ ， Ｗ ＡＮＧ ａ ｐ ｎ Ｗ ｉ Ｘｉｎ— ｅ ｇ， ＧＡＩ Ｍ ｅ ｇ ｎ
（ ｕｏ ａ ｏ ｏｌ ｅ ａｂｎＥ ｇ ｅｒ ｇ Ｕ ｉ ｒ ｔ，Ｈ ｒｉ １０ ０ ， ｅｌ ｇｉ ｇ Ｃ ｉａ Ａ ｔｍ ｔ ｎＣ ｌ ｇ ，Ｈ ｒｉ ｎ ｉ ｅ ｎ ｎｖ ｓ ｙ ａｂｎ ５ ０ １ Ｈ ｉ ｎ ｊ ｎ ， ｈ ） ｉ ｅ ｎ ｉ ｅｉ ｏ ａ ｎ
构 造虚 拟 阵 列 ， 现 相 关 目标 的解 相 关 ， 后 进 行 实 然
Ｄ Ｄ和 Ｄ Ａ联 合 估 计 ， 估 计 的二 维 参 数 自动 配 Ｏ Ｏ 且
估 计性 能 也相应 的损 失 。 本 文 提 出一 种双 基地 ＭＩ ＭＯ雷 达相关 目标 的定
一
ｄａ （ 表 示 由矢量 ＝［ ，ｄ， ， 构 成的 Ｐ Ｐ ｉ ） ｇ ｌＯ … Ｏ ］ ２ ／ 对 角矩 阵 ， 中 ，／ ｉ ， ， ， ） 第 ｉ 目标 的 其 Ｏ （ ＝１ ２ … Ｐ 为 个 散 射系 数 ； ）＝［ （ ） ａ ） … ， （ ） ， Ａ（ ａ ， （ ， ａ ］ 其
３ ６
兵 工 学 报
第３卷 ３
的应用 。但 由于 这 些方 法 需 要 二 维 空 间处 理 ， 算 计 量 庞大 ， 不利 于 实 时 处理 。文 献 ［ ０ 把 双基 地 ＭＩ １］ — ＭＯ雷达 的二 维方 位角 同 时估 计 问题 转 化 为两 个 一 维 方位 角估 计 问题 ， 后 采 用 两 次 Ｅ Ｐ Ｉ 然 Ｓ Ｒ Ｔ算 法估 计 出 目标 的 Ｄ Ｄ和 Ｄ Ａ， 需 要二 维 空 间谱 搜 索 ， Ｏ Ｏ 不 但 需要 对 数 据 协 方 差 矩 阵 进 行 特 征 值 分 解 以 及 对
算 法实 现 发 射 角 和接 收 角 的联 合 估 计 。文 献 ［ ３ １］ 中采用 多项 式求 根技术 实 现 了联 合 Ｄ Ｄ和 Ｄ Ａ估 Ｏ Ｏ 计 ， 免 了空间谱 搜 索 ， 算 量 很 小 ， 利 于 实时 处 避 计 有 理 。文 献 ［ ４ 中指 出 当空 间存 在相 关 目标 时 ， １］ 以上 算 法对 于相 关 目标均 失效 ， 法 估计 出 目标 的 Ｄ Ｄ 无 Ｏ
０ 引 言
多输 人 多输 出 （ ＭＯ） ＭＩ 雷达 是 借 鉴 通信 领 域 的
多输 人多 输 出技 术 而 提 出 的一 种 新 体 制 雷 达 ¨ ， 是最 近几 年在 雷达 领 域 研 究 的一 个 热 点 问题 ， 有 具 广泛 的应 用 前 景 。 与传 统 的 雷 达 相 比 ， ＭＯ 雷 达 ＭＩ 利用 空 间分集 技 术 克 服 目标 的 闪烁 特 性 ¨ ， 用 利 信号 分集 技术 形 成 很 大 的虚 拟 阵 列 孔 径 了 目标 的空 间分辨 力 和探测 性 能 。
中 ， ０）＝［ ， － ２ Ａ ｒａ … ， ａ（ １ ｅ ｊ１ ）ｓ ｒ （ ／ ｄｎ ， ｅ ｒ ｉ 川 ）ｓ ｒ ｄｉ ］ ０ ｒ ｎ 为 Ｎ Ｘ１维 的 接 收 阵 列 导 向 矢 量 ， Ａ为 载 波 波 长 ；
位 方法 。该 方法 在 ＭＩ ＭＯ雷达 发射 端和 接收端 分别
ｓｇ ａ ｓａ ｅ ｃ ｈ ｒ ｎ ． Ｃｏ ｃ ｒ ｎｇ ｔ ｓｐ ｏ ｌｍ ，ａ ｌｃ ｌｚ ｔｏ ｌｏ ｉ ｍ ｆｃ ｈ ｒ ｎ ｌｉｔ ｒ ｅ ｓｐ ｅ ｅ － ｉ ｎ ｌ ｒ ｏ ｅ ｅ ｔ ｎ ｅ ｎｉ ｈｉ ｒ ｂ ｅ ｏ ａｉａ ｉｎ ａｇ ｒｔ ｈ ｏ ｏ ｅ ｅ ｔｍｕ ｔ—ａ ｇ ｔｉ ｒ ｓ ｎ ｔｄ ｉ ｉｔｔｃ Ｍ Ｉ Ｏ ａ ａ ． Ｔｈ ｌｏ ｉｈ ｃ ｎ ｔｕｃｓｖ ｒｕ ｌａ ｒ ｙ ｆｒｂ ｔ ｈ ｒ ｎ ｍｉ ｎ ｅ ｅｖ ｒａ ｒ ｙ ｅ ｎ ｂ ｓａｉ Ｍ ｒ ｄ ｒ ｅ ａ ｇ ｒｔ ｍ ｏ ｓｒ ｔ ｉｔ ａ ｒａ ｏ ｏ ｈ ｔ ｅ ｔａ ｓ ｔａ ｄ ｒ ｃ ｉ ｅ ｒａ ｔ ｅ ｃ ｒｅ ａｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｒ ｎ ｌｉｔ ｒ ｅ ｃ ｏ ｉｎ ｌ ａ ｄ ｔ ｅ ｈ ｏ ａｉｎ ｏ ｕｔ－ａ ｇ ｔ ａ ｂ ｂ ｏ ｄ — ｏ ｌｔ ｈ ｏ ｅ ｅ ｔ ｍｕ ｔ—ａ ｇ ｔ ｅ ｈ ｓｇ ａｓ， ｎ ｈ ｎ ｔ ｅ ｌ ｃ ｔｏ ｆ ｍ ｌｉｔ ｒｅ ｃ ｎ ｅ ｏ — ｔｉ ｅ ａｎ ｄ． Ｔ ｓｉ ｔ ｄ ａ ａ ｔｒ ｒ ａ ｏ ｔｃ ｌ Байду номын сангаас ａ ｒ ｄ ｈｅ ｅ ｔｍａｅ ｐ ｒ ｍｅｅ ｓ ａ ｅ ｕｔｍａ ｉａ ｌ ｐ ｉｅ ｗｉｈ ｕ ａ ｄ ｔｏ ａ ａ ｉ ｇ ｃ ｍ ｐ ｔｔｏ ｙ ｔ ｏ ｔ ｄ ｉｉ ｎ ｌ ｐ ｒｎ ｏ ｕ ａｉ ｎ． Ｔｈ ｅ ｐ ｏ ｏ ｅ ｅｈ ｄ ａ ｏｄ ｈ ｒａ ｐ ｒｕ ｅ ｌ ｓ ｎ ｈ ｅ ｆｒ ｎ ｅｏ ｎ ｌ ｓｉ ａｉｎ ｉ ｍｐｒｖ ｄ Ｔｈ — ｒ ｐ ｓ ｄ ｍ ｔ ｏ ｖ ｉ ｓｔ ｅ ａ ｒ ｙ ａ ｅ ｔ ｒ ｏ ｓ ａ ｄ ｔ ｅ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｆａ ｇｅ ｅ ｔ ｔｏ ｓｉ ｍ ｏｅ ． ｅ ｏ ｅｉａ ｎａｙ ｉ ｎ ｉ ｕ ａｉｎ ｒ ｓ ｌｓ ｖ ｒｆ ｈ ｆｅ ｔｖ ｎ ｓ ｆｔ ｉ ｅｈ ｄ． ｒ ｔｃ ｌａ ｌ ｓｓ ａ ｄ ｓｍ ｌｔｏ ｅ ｕ ｔ ｅ ｉｙ ｔ ｅ ｅｆ ｃｉｅ ｅ ｓｏ ｈｓ ｍ ｔ ｏ
矩 阵来 抑制 空 间色噪声 的影 响 ， 然后 再利 用 Ｅ Ｐ Ｉ ＳＲＴ
若在 相 同分 辨距 离 单 元 上存 在 Ｐ个 目标 ， ｉ 第 个 目标相 对 发 射 阵元 的 发 射 角 为 （ ＝１ ２ … ， ｉ ，，
Ｐ ， 对接 收阵元 的接 收 角 为 （ ＝１ ２ … ， ） 其 ）相 ｉ ，， Ｐ ，
Ａｂ ｔ ｃ ： ｈ ｌｐｅＩｐ ｔ ｈｐｅＯ ｔｕ ＭＩ ｓｒ ｔ Ｔ ｅＭｕｔ ｌ— ｕ ａ ｉ ｎ Ｍｕ ｉｌ－ ｕｐ ｔ（ ＭＯ）ｒｄ ｒ ａ ｒｐ ｓｄ ｉ ｒｃｎ ｙａｓ ｓ ｇＭＩ ａ ａ ｓｐｏｏｅ ｎ ｅｅ ｔ ｅｒ．Ｕ ｉ — ｗ ｎ
Ｍ Ｏ ａ ａ ｏ ｄ ｔｃ ｈｅ ｌｃ ｔ ｎ ｏ ｒ ｄ ｒｔ ｅ ｅ ｔｔ ｏ ａｉ ｆｍｕｌ －ａ ｇ ｔ ａ ｌｔｏ ｌｏ ｉｈ ｓａ ｅ ｆｉｕ ｅ ｗｈ ｎ ｔ ｅ ｍｕ ｔ－ａｇ ｔｅ ｈ ｏ ｔ ｔｒ ｅ ， ｏ ｆａ ｇ ｒｔ ｍ ｒ ａｌ ｒ ｅ ｈ ｌｉｔｒ ｅ ｃ ｏ ｉ
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｓ：ｒ ｄａ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ｄ ａ ｒｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ；ＭＩ Ｏ ｒ ｄ ｒ ｉｔｔｃ；ｃ ｈ ｒ ｎ ｌｉｔ ｒ ｅ ｏ ａｉａ ｉｎ；ｖ ｒｕ ｌａ ｒ ｙ Ｍ ａ ａ ；ｂ ｓａｉ ｏ ｅ ｅ ｔｍｕ ｔ—ａ ｇ ｔｌｃ ｌ ｔ ｚ ｏ ｉｔ ａ ｒａ
第３ 第 １ ３卷 期
２ ０ １２年 １ 月
兵
工
学
报
Ｖｏ ． Ｎｏ １３３ ．１
ＡＣＴＡ ＡＲＭ ＡＭ ＥＮＴＡＲⅡ
Ｊ ｎ ａ．
２ １ ０２
一
种双 基地 ＭＩ ＭＯ雷达 的相关 目标定位方法
王伟 ，王 咸 鹏 ，盖 猛
（ 哈尔 滨 工 程 大学 自动 化 学 院 ，黑 龙 江 哈 尔 滨 １０ ０ ） ５ ０ １
图 １ 双 基 地 ＭＩ ＭＯ雷 达 结 构
Ｆｉ．１ Ｐｒｎ ｉ ｌ ａ ｒ ｍ ｆｂｉｔｔｃ Ｍ Ｉ Ｏ ｒ ｄ ｒ ｇ ｉｃ ｐｅ ｄｉｇ ａ ｏ ｓａｉ Ｍ ａ ａ
接 收阵元 的距 离远 远大 于发射 阵列孔 径和 接 收阵列
孔径。
叠 的子 阵 ， 通过两 个 虚 拟 子 阵输 出数 据 的互 协 方 差
和 Ｄ Ａ Ｏ ．针对 该 问题 ， 文献 ［ ５ 提 出 了一 种 基 于空 １］
中（ ０
） 为第 ｉ 目标 的位 置 。接 收 阵列 接 收到 个
的信号 可表示 为
Ｙ ｎ Ａ（ ） ｉ （ ） ） ｎ （ ）＝ ｄａ Ｂ （ （ ）＋＇（ ） （ ） ｇ ． ／ ， ２ ，Ｚ
摘要 ：多输入 多输入 （ ＭＯ） ＭＩ 雷达是 最 近几 年提 出来 的 一种 新体制 雷达 ， 在探 测 目标 空 间位置 时， 空 间 目标 相关 ， 多算 法将会 失效 。针 对该 问题 ， 出一种 双 基 地 ＭＩ 雷达 的相 关 目标 定 若 很 提 ＭＯ 位 方法 ， 通过 在 ＭＩ 雷达 的发射 端 和 接 收 端 构 造 虚 拟 阵 列 ， 而 实现 空 间相 关 目标 信 号 的解 相 ＭＯ 从 关 ， 到空 间 目标 正确 的位 置 ， 估 计 参 数 自动 配 对 。该 方 法 避 免 了阵 列孔 径 损 失 ， 计 精 度 高 。 得 且 估 理论 分 析和 计算 机仿 真结 果验 证 了该 算法 的有 效性 。