基于MIMO雷达的多通道主瓣干扰分离与速度信息提取方法

本发明属于雷达信号处理，具体涉及一种基于mimo雷达的多通道主瓣干扰分离与速度信息提取方法。

背景技术：

1、随着雷达系统的广泛应用以及外界电子干扰手段的不断发展，雷达在探测目标的过程中，受到外界干扰信号的影响变得愈发严重。传统的抗干扰手段通常依赖于低副瓣消隐、副瓣对消、频率捷变、空域波束形成等技术，尽管这些方法能够在一定程度上减轻干扰，但面对复杂的多源干扰或强主瓣干扰时，其效果有限。mimo(multiple input multipleoutput，多输入多输出)雷达技术通过多个发射天线和接收天线的组合，实现了空间、时间和频率维度的联合信号处理，极大提升了雷达系统的分辨率、探测性能以及抗干扰能力。在复杂电磁环境中，雷达系统面临的主要挑战之一是主瓣干扰问题，即干扰信号直接进入雷达天线的主波束方向，导致目标信号和干扰信号的混叠。这种干扰由于其与目标信号同向，传统的副瓣抑制、波束控制等方法难以有效应对。

2、在mimo雷达系统中，多通道数据能够通过空时二维联合处理，分离出来自不同方向和路径的信号源，结合空间多样性和信号独立性，可以更加有效地区分目标信号和干扰信号。这为采用盲源分离(blind signal separation，bss)等先进信号处理技术提供了良好条件。bss通过分析信号的统计特性，无需先验的干扰模型，能够从混合的观测信号中自适应分离出多个信号源。借助mimo雷达的多通道数据，bss技术能够有效地分离主瓣干扰与目标回波信号，提升系统的抗干扰能力，特别是在复杂电磁环境中的应用效果尤为显著。

3、当前的单通道雷达干扰分离方法主要依赖于目标与干扰之间的速度差异，通过利用信号多普勒频移的不同来实现目标和干扰信号的盲源分离。这类方法在一定程度上能够有效分离干扰和目标信号，但仍然存在一个关键问题：分离后的目标信号无法进行相干处理，即其相位信息在分离过程中丢失。这种相位信息的缺失直接影响了目标信号的相干性，进而导致对目标速度信息的提取和估计存在误差甚至失效。

4、目前，对于分离后的目标信号中速度信息丢失的问题，尚没有成熟的解决方案。这一难题源于现有方法在抑制干扰的同时，无法保证目标信号的相位一致性，特别是在复杂干扰环境中更为突出。尽管现有研究在提高信号分离的精度和鲁棒性方面取得了一定进展，但在分离过程保持目标信号的完整相位信息仍然是一个未解决的技术挑战。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于mimo雷达的多通道主瓣干扰分离与速度信息提取方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

2、第一方面，本发明提出了一种基于mimo雷达的多通道主瓣干扰分离与速度信息提取方法，包括：

3、在每个脉冲重复周期内，获取mimo雷达多通道的回波信号，并进行脉冲压缩处理，得到脉冲压缩后的回波信号；

4、利用mdl(minimum description length，最小描述长度)算法对脉冲压缩后的回波信号进行处理，估计出信号源数量；

5、基于估计出的信号源数量，利用jade(joint approximate diagonalization ofeigenmatrices)盲源分离算法对脉冲压缩后的回波信号进行分离，得到分离信号；

6、对所有脉冲重复周期得到的分离信号，使用峰值旁瓣比技术进行目标鉴别，并对识别出的目标信号进行相参积累，以提取出目标的速度信息。

7、第二方面，本发明提出了一种基于mimo雷达的多通道主瓣干扰分离与速度信息提取装置，用以实施本发明第一方面提出的基于mimo雷达的多通道主瓣干扰分离与速度信息提取方法，包括：

8、脉冲压缩处理模块，用于在每个脉冲重复周期内，获取mimo雷达多通道的回波信号，并进行脉冲压缩处理，得到脉冲压缩后的回波信号；

9、信号源估计模块，用于利用mdl算法对脉冲压缩后的回波信号进行处理，估计出信号源数量；

10、信号分离模块，用于基于估计出的信号源数量，利用jade盲源分离算法对脉冲压缩后的回波信号进行分离，得到分离信号；

11、信号提取模块，用于对所有脉冲重复周期得到的分离信号，使用峰值旁瓣比技术进行目标鉴别，并对识别出的目标信号进行相参积累，以提取出目标的速度信息。

12、本发明的有益效果：

13、本发明提供的基于mimo雷达的多通道主瓣干扰分离与速度信息提取方法，首先在每个脉冲重复周期内，获取mimo雷达多通道的回波信号，并进行脉冲压缩处理；然后利用mdl算法对脉冲压缩后的回波信号进行处理，估计出信号源数量；接着利用jade盲源分离算法对脉冲压缩后的回波信号进行分离；最后使用峰值旁瓣比技术对分离信号进行目标信号的鉴别，并在每个脉冲重复周期内重复该操作，并对识别出的目标信号进行相参积累，以提取出目标的速度信息。该方法利用mimo雷达系统的多通道特性有效地解决了分离后目标速度信息丢失的问题。

14、以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

技术特征：

1.一种基于mimo雷达的多通道主瓣干扰分离与速度信息提取方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于mimo雷达的多通道主瓣干扰分离与速度信息提取方法，其特征在于，利用mdl算法对所述脉冲压缩后的回波信号进行处理，估计出信号源数量，具体包括：

3.根据权利要求2所述的基于mimo雷达的多通道主瓣干扰分离与速度信息提取方法，其特征在于，所述mdl准则的表达式为：

4.根据权利要求1所述的基于mimo雷达的多通道主瓣干扰分离与速度信息提取方法，其特征在于，基于估计出的信号源数量，利用jade盲源分离算法对所述脉冲压缩后的回波信号进行分离，得到分离信号，包括：

5.根据权利要求4所述的基于mimo雷达的多通道主瓣干扰分离与速度信息提取方法，其特征在于，对所述脉冲压缩后的回波信号进行白化预处理，得到白化后的信号，包括：

6.根据权利要求4所述的基于mimo雷达的多通道主瓣干扰分离与速度信息提取方法，其特征在于，针对所述白化后的信号，构建四阶累积量矩阵，包括：

7.根据权利要求4所述的基于mimo雷达的多通道主瓣干扰分离与速度信息提取方法，其特征在于，利用迭代方法对所述四阶累积量矩阵进行联合对角化的优化目标函数为：

8.根据权利要求1所述的基于mimo雷达的多通道主瓣干扰分离与速度信息提取方法，其特征在于，对所有脉冲重复周期得到的分离信号，使用峰值旁瓣比技术进行目标鉴别，并对识别出的目标信号进行相参积累，以提取出目标的速度信息；包括：

9.根据权利要求8所述的基于mimo雷达的多通道主瓣干扰分离与速度信息提取方法，其特征在于，所述峰值旁瓣比为最大旁瓣强度与主瓣峰值强度的比值，公式表示为：

10.一种基于mimo雷达的多通道主瓣干扰分离与速度信息提取装置，用以实施权利要求1-9任一项所述的基于mimo雷达的多通道主瓣干扰分离与速度信息提取方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种基于MIMO雷达的多通道主瓣干扰分离与速度信息提取方法及装置，属于雷达信号处理技术领域；该方法包括：在每个脉冲重复周期内，获取MIMO雷达多通道的回波信号，并进行脉冲压缩处理，得到脉冲压缩后的回波信号；利用MDL算法对脉冲压缩后的回波信号进行处理，估计出信号源数量；基于估计出的信号源数量，利用JADE盲源分离算法对脉冲压缩后的回波信号进行分离，得到分离信号；对所有脉冲重复周期得到的分离信号，使用峰值旁瓣比技术进行目标鉴别，并对识别出的目标信号进行相参积累，以提取出目标的速度信息。该方法利用MIMO雷达系统的多通道特性有效地解决了分离后目标速度信息丢失的问题。

技术研发人员：蒋俊正,莫嘉明,李程辉,吴莉莉
受保护的技术使用者：西安电子科技大学杭州研究院
技术研发日：
技术公布日：2025/4/17