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申请/专利权人：西安电子科技大学

摘要：本发明属于雷达信号处理技术领域，公开了一种基于最小冗余线阵的MIMO雷达旁瓣干扰抑制方法。构建MIMO雷达目标的等效发射端导向矢量和接收端导向矢量,据此推导均匀阵列MIMO雷达的信号模型，从而得到MIMO雷达的矢量化接收数据；利用Khatri‑Rao积的性质，得到均匀阵列的虚拟阵元位置；据此对阵元进行二次虚拟扩展，得到对应的最小冗余阵的布阵形式；采用该最小冗余阵的布阵形式进行发射和接收信号，并进行自适应匹配滤波处理，获得最小冗余阵的输出数据。本发明能够在抑制同样数目的旁瓣干扰时，采用少于现有的均匀阵元数的最小冗余阵的阵元数，节省了资源。

主权项：1.一种基于最小冗余线阵的MIMO雷达旁瓣干扰抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，根据MIMO雷达阵列的几何结构以及目标的角度和距离，考虑信号在传播过程中的相位变化关系，构建MIMO雷达目标的等效发射端导向矢量和接收端导向矢量,据此推导均匀阵列MIMO雷达的信号模型，从而得到MIMO雷达的矢量化接收数据；步骤2，利用Khatri-Rao积的性质，得到均匀阵列的虚拟阵元位置；据此对阵元进行二次虚拟扩展，得到对应的最小冗余阵的布阵形式；步骤3，采用该最小冗余阵的布阵形式进行发射和接收信号，并将接收信号进行自适应匹配滤波处理，以抑制旁瓣干扰，获得最小冗余阵的输出数据；其中：步骤1中，MIMO雷达的发射阵列和接收阵列均为均匀线阵，且阵元间距d＝λ2，λ为波长，以第一个阵元为参考阵元；考虑有K个目标，发射阵列与接收阵列的阵元数分别为M和N，根据MIMO雷达的特性，在接收端进行匹配滤波并对接收数据进行矢量化操作，得到匹配滤波后的矢量化信号为：y＝At⊙Brα+n其中，为发射方向导向矢量，为接收方向导向矢量，为散射系数矢量，n为经过匹配滤波后的噪声矢量，满足n～N0,σ2IMN，IMN表示MN维单位矩阵，σ表示高斯白噪声的方差；⊙为Khatri-Rao积； k∈[1,K]，·T为转置运算；步骤2中，所述Khatri-Rao积存在以下性质：对于矩阵和存在置换矩阵使ΞD1⊙D2＝D2⊙D1，其中表示第i,j元素为1，其他元素为0的M×N维矩阵；所述均匀阵列的虚拟阵元位置的获取过程为：设空间内存在K个目标，则均匀阵列回波数据的协方差矩阵为：R＝E{yyH}＝At⊙BrΛAt⊙BrH+σ2IMN其中，Λ＝diagh,·H为共轭转置运算；对均匀阵列回波数据的协方差矩阵R进行矢量化运算，可得r＝vecR＝[At⊙Br*⊙At⊙Br]h+σ2e其中，vec·为矢量运算，·*为共轭运算；ei为一个维数为MN×1的列向量，其元素除了坐标i，为1之外，其余元素都为0，i＝1,2,…,MN；接下来，构造维数为M2N2×M2N2的置换矩阵Π1： 其中，为Kronecker积，IM与IN分别表示M维与N维单位矩阵；将置换矩阵Π1右乘r，可得 观察上式知，导向矢量和具有孔径二次虚拟扩展的能力；对于发射导向矢量对于实体均匀阵列，且阵元位置为λm2，的发射阵列，m＝0,1,…,M-1，将产生虚拟阵元位置为λm2的虚拟阵列，m＝-M+1,-M+2,…,-1,0,1,…,M-1，称之为实体阵列的差分共置阵列，即会产生M2个差分共置阵元；其中，只有2M-1个位置不同的阵元，此时阵列的冗余度最大；所述对阵元进行二次虚拟扩展，具体为：设阵元数为3，则其对应的最小冗余阵列的阵元位置与参考阵元的距离为λ2·[0,1,3]，那么发射阵列导向矢量atθ＝[1,expjπsinθ,expj3πsinθ]T，利用差分共置阵列可得： 由上式可知，基于最小冗余阵列的差分共置阵列将产生-3～3的虚拟阵元，仅在阵元位置为0处有2个冗余阵；经过冗余阵列布阵方式将最小3个实体阵元虚拟扩展成最大孔径7个阵元的二次虚拟扩展，且仅在0处有着最小冗余度为2的阵列配置。

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