协方差矩阵估计方法及其装置、电子设备、存储介质与流程

本申请涉及雷达，尤其是一种协方差矩阵估计方法及其装置、电子设备、存储介质。

背景技术：

1、随着雷达技术的发展，毫米波雷达逐渐被用来进行目标的智能感知。为了更好地从角度维度分辨目标，多天线调频连续波(frequency modulated continuous wave，fmcw)雷达中通常采用稀疏阵列天线结合超分辨算法的角分辨方案，而如果将稀疏步进频雷达所使用的频点位置视为天线位置的话，从稀疏步进频雷达的接收信号估计距离和从稀疏阵列天线接收信号估计波达方向是等价的。采用以上两种毫米波雷达估计目标角度和目标距离的过程中，会涉及协方差矩阵的估计以及基于协方差矩阵的各种超分辨算法，协方差矩阵的估计精度决定了后续超分辨算法的性能。因此，在毫米波雷达执行目标角度估计和目标距离估计的过程中，精确估计阵列信号的协方差矩阵是重要的操作步骤。然而，雷达作为相干信源系统，其回波信号的相干性会导致协方差矩阵的估计精度恶化。

2、相关技术中，通常需要采用特定的解相干处理来保证协方差矩阵的估计精度，例如，在计算协方差矩阵时采用空间平滑技术来解相干。然而，空间平滑技术的平滑效果不佳，并且会导致损失回波自由度以及耗费较多的快拍数据。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种协方差矩阵估计方法及其装置、电子设备、存储介质，能够通过调节帧间的雷达波形参数，提高协方差矩阵的估计精度，同时有效地减小快拍数据的需求量，减小回波自由度的损失。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种协方差矩阵估计方法，包括：

3、对帧与帧之间的雷达波形参数进行参数随机调节处理，得到包括n帧的帧序列；

4、对所述帧序列进行阵列信号提取处理，得到阵列信号的n个快拍数据；

5、对所述每个快拍数据进行矩阵运算处理，得到所述每个快拍数据的投影矩阵；

6、对n个所述投影矩阵进行帧维度的低通滤波处理，得到所述阵列信号的协方差矩阵。

7、第二方面，本申请实施例提供了一种协方差矩阵估计装置，包括：

8、参数调节模块，用于对帧与帧之间的雷达波形参数进行参数随机调节处理，得到包括n帧的帧序列；

9、阵列信号提取模块，用于对所述帧序列进行阵列信号提取处理，得到阵列信号的n个快拍数据；

10、矩阵运算模块，用于对所述每个快拍数据进行矩阵运算处理，得到所述每个快拍数据的投影矩阵；

11、低通滤波模块，用于对n个所述投影矩阵进行帧维度的低通滤波处理，得到所述阵列信号的协方差矩阵。

12、第三方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述的协方差矩阵估计方法。

13、第四方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于被处理器执行时实现如第一方面所述的协方差矩阵估计方法。

14、本申请实施例包括：对帧与帧之间的雷达波形参数进行参数随机调节处理，得到包括n帧的帧序列；对帧序列进行阵列信号提取处理，得到阵列信号的n个快拍数据；对每个快拍数据进行矩阵运算处理，得到每个快拍数据的投影矩阵；对n个投影矩阵进行帧维度的低通滤波处理，得到阵列信号的协方差矩阵。根据本申请实施例的方案，在雷达工作过程中，通过利用协方差矩阵估计装置，在对帧与帧之间的雷达波形参数进行参数随机调节处理得到包括n帧的帧序列之后，对帧序列进行阵列信号提取处理得到阵列信号的n个快拍数据，而后对每个快拍数据进行矩阵运算处理得到每个快拍数据的投影矩阵，最后对n个投影矩阵进行帧维度的低通滤波处理得到阵列信号的协方差矩阵，通过对帧间的雷达波形参数进行参数随机调节处理引入随机参数，有效地降低了提取的快拍数据中不同目标的雷达回波信号之间的相干性，同时，减小了回波偏差；而后，在不采用特定的解相干处理以及耗费较少快拍数据的情况下，对快拍数据进行直接计算得到协方差矩阵，提高了协方差矩阵的估计精度，减小回波自由度的损失。即是说，本申请实施例能够通过调节帧间的雷达波形参数，提高协方差矩阵的估计精度，同时有效地减小快拍数据的需求量，减小回波自由度的损失。

15、本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。

技术特征：

1.一种协方差矩阵估计方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的协方差矩阵估计方法，其特征在于，所述雷达波形参数包括帧起始频率，所述对帧与帧之间的雷达波形参数进行参数随机调节处理，得到包括n帧的帧序列，包括：

3.根据权利要求1所述的协方差矩阵估计方法，其特征在于，所述雷达波形参数还包括帧间间隔和帧起始时刻，所述对帧与帧之间的雷达波形参数进行参数随机调节处理，得到包括n帧的帧序列，还包括：

4.根据权利要求1所述的协方差矩阵估计方法，其特征在于，所述雷达波形参数还包括阵列信号的元素获取顺序信息，所述元素获取顺序信息用于在对各帧内的阵列信号进行元素获取的处理中包含了串行处理的情况下，指示元素的随机获取顺序。

5.根据权利要求1所述的协方差矩阵估计方法，其特征在于，所述对所述每个快拍数据进行矩阵运算处理，得到所述每个快拍数据的投影矩阵，包括：

6.根据权利要求1所述的协方差矩阵估计方法，其特征在于，所述对n个所述投影矩阵进行帧维度的低通滤波处理，得到所述阵列信号的协方差矩阵，包括：

7.根据权利要求1所述的协方差矩阵估计方法，其特征在于，所述对所述帧序列进行阵列信号提取处理，得到阵列信号的n个快拍数据，包括：

8.一种协方差矩阵估计装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任意一项所述的协方差矩阵估计方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于被处理器执行时实现如权利要求1至7任意一项所述的协方差矩阵估计方法。

技术总结
本申请公开了一种协方差矩阵估计方法及其装置、电子设备、存储介质。其中，协方差矩阵估计方法包括：对帧与帧之间的雷达波形参数进行参数随机调节处理，得到包括N帧的帧序列；对帧序列进行阵列信号提取处理，得到阵列信号的N个快拍数据；对每个快拍数据进行矩阵运算处理，得到每个快拍数据的投影矩阵；对N个投影矩阵进行帧维度的低通滤波处理，得到阵列信号的协方差矩阵。根据本申请实施例的方案，能够通过调节帧间的雷达波形参数，提高协方差矩阵的估计精度，同时有效地减小快拍数据的需求量，减少回波自由度的损失。

技术研发人员：鲁宏涛,刘东林,邹建发
受保护的技术使用者：珠海正和微芯科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/5