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专利号: 2018113185288
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于信号子空间重构的阵元缺损MIMO雷达角度估计方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤1:对阵元缺损双基地MIMO雷达的协方差矩阵进行特征分解来获得信号子空间矩阵,从而降低待恢复数据矩阵的维数,在信号子空间矩阵中从上而下每M行数据构成每一个信号子空间块矩阵,共形成N个信号子空间块矩阵,其中M和N分别为发射阵元和接收阵元数;

步骤2:根据信号子空间块矩阵之间的相关性,将所有的信号子空间块矩阵构成一个低秩块Hankel矩阵,通过不定增广拉格朗日乘子法对其进行重构,恢复出块Hankel矩阵中的缺失数据,从而获得完整的信号子空间矩阵;

步骤3:根据完整的信号子空间矩阵,利用ESPRIT算法进行目标角度估计。

2.如权利要求1所述的一种基于信号子空间重构的阵元缺损MIMO雷达角度估计方法,其特征在于:步骤1包括如下步骤:步骤1.1:利用发射信号的正交性,对阵元缺损双基地MIMO雷达的接收信号进行匹配滤波处理,从而获得虚拟阵列在k时刻的输出信号 双基地MIMO雷达的虚拟阵列在K个快拍下的输出信号矩阵为 其中M为发射阵元数,N为接收阵元数;当第q个接收阵元出现故障时,其中q∈Q,Q为缺损接收阵元的位置集合,信号矩阵 中的第(q‑1)M+m行的数据完全缺失,其中m=1,2,…,M,即当存在某个缺损接收阵元时矩阵 中存在对应其的M行连续缺失数据;

H

步骤1.2:计算协方差矩阵 其中,K为快拍数;(·) 表示共轭转置运

算;

步骤1.3:为了提高阵元缺损双基地MIMO雷达缺失数据恢复的实时性,对MN×MN维的协方差矩阵进行奇异值分解,即 获得MN×L维的信号子空间矩阵 从而降低待恢复数据矩阵的维数,其中,L为非相干远场窄带目标的个数; 为L个大特征值构成的对角矩阵; 为对应于L个大特征值的特征向量; 为MN‑L个小特征值构成的对角矩阵; 为对应于MN‑L个小特征值的特征向量,M、N和L都为正整数;

步骤1.4:在信号子空间矩阵 中从上而下每M行数据构成一个信号子空间块矩阵,共形成N个信号子空间块矩阵,即 其中, 为矩阵行数等于发射阵元数的信号子空间块矩阵,即 为由第n个接收阵元所形成的虚拟子阵的信号子空间矩阵;当第q个接收阵元出现故障时,其所形成的虚拟子阵的信号子空间数据全部缺失,即 其中,0M×L表示大小为M×L的零矩阵。

3.如权利要求1所述的一种基于信号子空间重构的阵元缺损MIMO雷达角度估计方法,其特征在于:步骤2包括如下步骤:步骤2.1:根据信号子空间块矩阵之间的相关性,将所有的信号子空间块矩阵构成一个低秩块Hankel矩阵 即 其中, rank(·)表示取秩;

v=round(N/2),round(·)表示四舍五入取整;步骤2.2:块Hankel矩阵 中不存在全行或全列为零的情况且满足低秩特性,因此可利用矩阵填充方法来补全块Hankel矩阵 中的缺失数据;建立核范数最小化问题,即 其中,‖·‖表示求取矩阵的核范数;矩阵 是矩阵 的估计值; 为矩阵 中的非零元素;Ω为矩阵 中的非零元素在矩阵中的下标集合;

步骤2.3:利用不定增广拉格朗日乘子法求解步骤2.2中建立的核范数最小化问题,获得完整的块Hankel矩阵 利用恢复后的块Hankel矩阵中各块矩阵其中n=1,2,…,N,可获得完整的信号子空间矩阵