CN113281732A - 一种基于空时编码的mimo雷达目标定位方法及*** - Google Patents

一种基于空时编码的mimo雷达目标定位方法及*** Download PDF

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CN113281732A CN202110587983.3A CN202110587983A CN113281732A CN 113281732 A CN113281732 A CN 113281732A CN 202110587983 A CN202110587983 A CN 202110587983A CN 113281732 A CN113281732 A CN 113281732A
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Abstract

本发明公开了一种基于空时编码的MIMO雷达目标定位方法及***，属于目标探测定位领域，方法包括：利用空时分组码调制线性调频信号的初相后发射，信号经目标物体反射后被接收天线接收；将每一接收天线接收的信号分别与第一根发射天线发射的信号进行混频，得到基带信号，对基带信号依次进行采样、提取重组、空时解码，得到相应的解码信号；组合解码信号以构建空时二维虚拟阵列信号，并对空时二维虚拟阵列信号依次进行二维平滑、组合以得到空时联合虚拟子阵信号；构建空时联合虚拟子阵信号的谱函数；计算谱函数的极大值，并根据极大值对应的距离和方位角定位目标物体。可以提升角度估计精度，且杂波背景更干净，有利于目标检测，提高定位精度。

Description

一种基于空时编码的MIMO雷达目标定位方法及***
技术领域
本发明属于目标探测定位领域，更具体地，涉及一种基于空时编码的MIMO雷达目标定位方法及***。
背景技术
多目标定位技术具有广泛的应用，例如智慧交通、室内定位等。相较于红外线、激光、超声波等探测技术，雷达几乎不受天气影响，具有全天候、全天时的特点，而且有一定的穿透能力。在火灾现场、大雾天气等能见度较低的场景，雷达也具有稳定的多目标定位性能。
多输入多输出(multiple in multiple out，MIMO)雷达是一种多天线联合收发***，波形分集、空间分集与时间分集等技术使其具有分辨率高、波束设计灵活、抗目标闪烁以及抗干扰等优点。一般来说，MIMO雷达要求各发射波形之间是相互正交的，并且具有良好的自相关和互相关特性，但是设计出多个符合此条件的波形并不简单。现有MIMO雷达定位技术一般通过特殊方法设计出较好的正交波形以满足定位需求，但这样的方法复杂度较高，需要耗费大量的硬件资源；在信号处理方面，传统的基于MIMO雷达的定位方法通常分两步进行，即通过快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)估计目标的距离，再通过数字波束形成或一维谱估计算法估计目标的角度，从而实现目标的定位。但这类方法具有角度分辨率差，定位精度低等缺点。
发明内容
针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种基于空时编码的MIMO雷达目标定位方法及***，其目的在于提升角度分辨率，且使得杂波背景更干净，有利于目标检测，从而提高定位精度。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于空时编码的MIMO雷达目标定位方法，包括：S1，利用空时分组码调制线性调频信号的初相，并利用MIMO雷达的发射天线发射调制后的线性调频信号，所述线性调频信号经目标物体反射后被所述MIMO雷达的接收天线接收；S2，将每一接收天线接收到的信号分别与所述MIMO雷达的第一根发射天线发射的线性调频信号进行混频，得到相应的基带信号，并对所述基带信号依次进行采样、提取重组以及空时解码，得到相应的解码信号；S3，组合所述解码信号以构建空时二维虚拟阵列信号，并对所述空时二维虚拟阵列信号依次进行二维平滑、组合以得到空时联合虚拟子阵信号；S4，构建所述空时联合虚拟子阵信号的谱函数，所述谱函数与所述目标物体相对于所述MIMO雷达的距离和方位角相关；S5，计算所述谱函数的极大值，并根据极大值对应的距离和方位角定位所述目标物体。
更进一步地，所述目标物体的个数为一个或多个，所述极大值与所述目标物体一一对应，所述S5中根据各极大值对应的距离和方位角定位各所述目标物体。
更进一步地，所述S1中发射天线发射的调制后的线性调频信号为：
Figure BDA0003087166000000021
其中，
Figure BDA0003087166000000022
为第p根发射天线在第m个扫频周期内发射的调制后的线性调频信号，p＝1，2，…，P，m＝1，2，…，M，P为所述MIMO雷达中发射天线的数量，M为扫频周期的个数，M≥P，t为时间，j为虚数单位，f0为起始频率，μ为扫频斜率，
Figure BDA0003087166000000023
为经过空时编码后第p根发射天线在第m个扫频周期内发射的调制后的线性调频信号的相位。
更进一步地，所述S2中对所述基带信号依次进行采样、提取重组以及空时解码包括：对每一基带信号分别进行采样，每个扫频周期内的采样点数为L；提取每一基带信号每一扫频周期内第n个采样点并重组形成尺寸为Q×M的重组矩阵
Figure BDA0003087166000000031
Q为所述MIMO雷达中接收天线的数量，M为扫频周期的个数；对每一重组矩阵
Figure BDA0003087166000000032
进行空时解码，得到相应的解码信号
Figure BDA0003087166000000033
更进一步地，所述重组矩阵
Figure BDA0003087166000000034
和解码信号
Figure BDA0003087166000000035
分别为：
Figure BDA0003087166000000036
Figure BDA0003087166000000037
Figure BDA0003087166000000038
其中，Φ为空时编码矩阵，K为所述目标物体的个数，βi、θi和ri分别为第i个目标物体的反射系数、方位角和距离，aR(θi)为第i个目标物体对应的接收阵列导向矢量，
Figure BDA0003087166000000039
为第i个目标物体对应的发射阵列导向矢量aT(θi)的转置矩阵，j为虚数单位，ωr(ri)＝4πμri/cfs，ωr(ri)为与第i个目标物体距离相关的相位，μ为扫频斜率，c为光速，fs为采样率，
Figure BDA00030871660000000310
为噪声项，
Figure BDA00030871660000000311
为经过空时编码后第p根发射天线在第m个扫频周期内发射的调制后的线性调频信号的相位，p＝1,2,…,P，m＝1,2,…,M，P为所述MIMO雷达中发射天线的数量，M为扫频周期的个数。
更进一步地，所述S3中组合所述解码信号以构建空时二维虚拟阵列信号包括：分别对每一解码信号列向量化，得到相应的空间虚拟阵输出信号；将所述空间虚拟阵输出信号依次排列重组形成所述空时二维虚拟阵列信号。
更进一步地，所述S3中对所述空时二维虚拟阵列信号依次进行二维平滑、组合以得到空时联合虚拟子阵信号包括：对所述空时二维虚拟阵列信号进行二维平滑以得到多个子阵列；将每一子阵列转化为相应的列向量，并将各所述列向量依次排列重组形成所述空时联合虚拟子阵信号。
更进一步地，所述谱函数为：
Figure BDA0003087166000000041
其中，PMUSIC(r,θ)为所述谱函数，r为所述距离，θ为所述方位角，a(r,θ)H为所述空时联合虚拟子阵的导向矢量a(r,θ)的共轭转置矩阵，
Figure BDA0003087166000000042
函数
Figure BDA0003087166000000043
j为虚数单位，ωr(r)为与距离相关的相位，ωθ(θ)为与方位角相关的相位，Y为二维平滑的列平滑尺寸，X为二维平滑的行平滑尺寸，
Figure BDA0003087166000000044
表示kronecker积，UN为所述空时联合虚拟子阵信号进行奇异值分解后得到的噪声子空间。
按照本发明的另一个方面，提供了一种基于空时编码的MIMO雷达目标定位***，包括：调制及发射模块，用于利用空时分组码调制线性调频信号的初相，并利用MIMO雷达的发射天线发射调制后的线性调频信号，所述线性调频信号经目标物体反射后被所述MIMO雷达的接收天线接收；接收及解码模块，用于将每一接收天线接收到的信号分别与所述MIMO雷达的第一根发射天线发射的线性调频信号进行混频，得到相应的基带信号，并对所述基带信号依次进行采样、提取重组以及空时解码，得到相应的解码信号；组合构建模块，用于组合所述解码信号以构建空时二维虚拟阵列信号，并对所述空时二维虚拟阵列信号依次进行二维平滑、组合以得到空时联合虚拟子阵信号；谱函数构建模块，用于构建所述空时联合虚拟子阵信号的谱函数，所述谱函数与所述目标物体相对于所述MIMO雷达的距离和方位角相关；定位模块，用于计算所述谱函数的极大值，并根据极大值对应的距离和方位角定位所述目标物体。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：利用空时编码对MIMO雷达多根发射天线在多个周期内的发射信号进行相位编码，可以同时获得空间分集和时间分集增益，使得长时间内各发射波形容易满足正交条件，容易设计出良好的正交波形，便于实际应用；信号处理方面，通过对接收基带信号进行空时解码分离出各信号，可大大减小甚至消除发射波形之间的互相关性，提升定位参数估计性能；通过对构建的空时二维虚拟阵列信号进行空时二维平滑，再通过空间谱估计技术即可同时估计出目标物体的距离和方位角，实现一步定位，同时提高了角度分辨率和定位精度；该定位方法能够同时估计出多个目标物体的距离和方位角，具有更高的定位效率；相较于传统方法，该基于空时编码的MIMO雷达目标定位方法具有更高的角度分辨率，且杂波背景更干净，有利于目标检测，具有更高的定位精度，并且易于实现。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于空时编码的MIMO雷达目标定位方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的实物场景图；
图3为本发明实施例提供的二维平滑划分的示意图；
图4A为传统二维傅里叶变换两步估计方法的定位效果图；
图4B为本发明实施例提供的方法的定位效果图；
图5为本发明实施例提供的基于空时编码的MIMO雷达目标定位***的框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在本发明中，本发明及附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
图1为本发明实施例提供的基于空时编码的MIMO雷达目标定位方法的流程图。参阅图1，结合图2-图4B，对本实施例中基于空时编码的MIMO雷达目标定位方法进行详细说明，方法包括操作S1-操作S5。
操作S1，利用空时分组码调制线性调频信号的初相，并利用MIMO雷达的发射天线发射调制后的线性调频信号，线性调频信号经目标物体反射后被MIMO雷达的接收天线接收。
本实施例中，MIMO雷达的收发阵列例如均为均匀线性阵，二者平行放置，发射天线和接收天线的数量分别为P和Q，接收天线之间的间隔为d，发射天线之间的间隔为Qd，其中d＝λ/2，λ为中心载频对应的波长。操作S1中第p根发射天线在第m个扫频周期内发射的调制后的线性调频信号
Figure BDA0003087166000000061
为：
Figure BDA0003087166000000062
其中，p＝1,2,…,P，m＝1,2,…,M，P为MIMO雷达中发射天线的数量，M为扫频周期的个数，M≥P，t为时间，j为虚数单位，f0为起始频率，μ为扫频斜率，
Figure BDA0003087166000000063
为经过空时编码后第p根发射天线在第m个扫频周期内发射的调制后的线性调频信号的相位，
Figure BDA0003087166000000064
的选取应保证各发射天线的相位编码向量相互正交。
以图2所示应用场景为例说明该基于空时编码的MIMO雷达目标定位方法。MIMO雷达例如选用IWR1843毫米波雷达，发射天线和接收天线的数量分别为2和4；场景中有3个静止目标物体，目标物体1和目标物体2均放置在距离雷达5m处，与雷达垂直方向所成角度分别为0°和15°，目标物体3(花坛)在另一侧，距离雷达6.5m，与雷达垂直方向所成角度为25°；雷达工作的初始频率为77GHz，终止频率为79.73GHz，调频率为80MHz/μs，采样率为10MHz。对于图2所示应用场景，操作S1中利用空时分组码对两个扫频周期的线性调频信号进行初相调制，相位调制矩阵为
Figure BDA0003087166000000071
操作S2，将每一接收天线接收到的信号分别与MIMO雷达的第一根发射天线发射的线性调频信号进行混频，得到相应的基带信号，并对基带信号依次进行采样、提取重组以及空时解码，得到相应的解码信号。
根据本发明的实施例，操作S2包括子操作S21-子操作S24。
在子操作S21中，将每一接收天线接收到的信号分别与MIMO雷达的第一根发射天线发射的线性调频信号进行混频，得到相应的基带信号。
在子操作S22中，对每一基带信号分别进行采样，每个扫频周期内的采样点数为L，扫频周期的个数为M。
在子操作S23中，提取每一基带信号每一扫频周期内第n个采样点并重组形成尺寸为Q×M的重组矩阵
Figure BDA0003087166000000072
本实施例中，也可以在子操作S22中对各基带信号采样后的信号进行组合，得到大小为Q×ML的矩阵
Figure BDA0003087166000000073
矩阵
Figure BDA0003087166000000074
的第q行表示第q根接收天线的对应的基带信号。从矩阵
Figure BDA0003087166000000075
中取出第n,n+L,n+2L,...,n+(M-1)L列构成大小为Q×M的重组矩阵
Figure BDA0003087166000000076
子操作S23中得到的重组矩阵
Figure BDA0003087166000000077
为：
Figure BDA0003087166000000078
其中，Φ为空时编码矩阵：
Figure BDA0003087166000000081
其中，K为目标物体的个数；βi、θi和ri分别为第i个目标物体的反射系数、方位角和距离；aR(θi)为第i个目标物体对应的接收阵列导向矢量，
Figure BDA0003087166000000082
Figure BDA0003087166000000083
为第i个目标物体对应的发射阵列导向矢量aT(θi)的转置矩阵，
Figure BDA0003087166000000084
j为虚数单位，ωr(ri)＝4πμri/cfs，ωr(ri)为与第i个目标物体距离相关的相位，m为扫频斜率，c为光速，fs为采样率；ωθ(θi)＝2pf0d sinθi/c为与第i个目标物体方位角相关的相位，d为接收天线间隔；
Figure BDA0003087166000000085
为噪声项，
Figure BDA0003087166000000086
为经过空时编码后第p根发射天线在第m个扫频周期内发射的调制后的线性调频信号的相位，p＝1,2,…,P，m＝1,2,…,M，P为所述MIMO雷达中发射天线的数量，M为扫频周期的个数。
在子操作S24中，对每一重组矩阵
Figure BDA0003087166000000087
进行空时解码，得到相应的解码信号
Figure BDA0003087166000000088
解码信号
Figure BDA0003087166000000089
为：
Figure BDA00030871660000000810
其中，
Figure BDA00030871660000000811
为解码后的噪声项。以每个扫频周期内的采样点数L＝256为例，对于图2所示应用场景，得到4×512的矩阵
Figure BDA00030871660000000812
并将矩阵
Figure BDA00030871660000000813
分为256个4×2的重组矩阵
Figure BDA00030871660000000814
进一步地，对于每一个重组矩阵
Figure BDA00030871660000000815
进行解码，解码矩阵
Figure BDA00030871660000000816
操作S3，组合解码信号以构建空时二维虚拟阵列信号，并对空时二维虚拟阵列信号依次进行二维平滑、组合以得到空时联合虚拟子阵信号。
根据本发明的实施例，操作S3包括子操作S31-子操作S34。
在子操作S31中，分别对每一解码信号列向量化，得到相应的空间虚拟阵输出信号：
Figure BDA0003087166000000091
其中，
Figure BDA0003087166000000092
为PQ元空间虚拟阵输出信号，
Figure BDA0003087166000000093
为虚拟阵列的导向矢量，
Figure BDA0003087166000000094
为虚拟信号噪声项。
在子操作S32中，将空间虚拟阵输出信号依次排列重组形成空时二维虚拟阵列信号。将L个空间虚拟阵输出信号排列成PQ×L的矩阵，得到空时二维虚拟阵列信号Z，即
Figure BDA0003087166000000095
对于图2所示应用场景，首先将操作S2中得到的256个4×2的重组矩阵
Figure BDA0003087166000000096
进行列向量化，得到256个8×1的向量
Figure BDA0003087166000000097
再将这256个向量
Figure BDA0003087166000000098
排列形成8×256的矩阵Z，即空时二维虚拟阵列信号。
在子操作S33中，对空时二维虚拟阵列信号进行二维平滑以得到多个子阵列。将空时二维虚拟阵列信号划分为(PQ+1-X)(L+1-Y)个大小为X×Y的子阵列，如图3所示，X×Y为空时二维平滑的窗口尺寸。
在子操作S34中，将每一子阵列转化为相应的列向量，并将各列向量依次排列重组形成空时联合虚拟子阵信号。将每个子阵列的输出信号转化为XY×1的列向量信号，并将这些列向量信号排列组合得到大小为XY×(PQ+1-X)(L+1-Y)的空时联合虚拟子阵信号。
对于图2所示应用场景，首先对子操作S32中得到的矩阵Z进行空时二维平滑，每个子阵列的大小例如为6×100，子阵列的总数量为471。然后将每个子阵列的输入信号转化为600×1的列向量信号，最后将这些列向量信号排列组合得到大小为600×471的空时联合虚拟子阵信号。
操作S4，构建空时联合虚拟子阵信号的谱函数，谱函数与目标物体相对于所述MIMO雷达的距离和方位角相关。
对空时联合虚拟子阵信号进行奇异值分解，可得到信号子空间US和噪声子空间UN，然后构建谱函数PMUSIC(r,θ)：
Figure BDA0003087166000000101
其中，r为距离，θ为方位角，a(r,θ)H为空时联合虚拟子阵的导向矢量a(r,θ)的共轭转置矩阵，
Figure BDA0003087166000000102
函数
Figure BDA0003087166000000103
j为虚数单位，ωr(r)为与距离相关的相位，ωθ(θ)为与方位角相关的相位，Y为二维平滑的列平滑尺寸，X为二维平滑的行平滑尺寸，
Figure BDA0003087166000000104
表示kronecker积，UN为空时联合虚拟子阵信号进行奇异值分解后得到的噪声子空间。
操作S5，计算谱函数的极大值，并根据极大值对应的距离和方位角定位目标物体。
具体地，计算不同距离r和方位角θ下谱函数的值，寻找谱函数极大值，极大值对应的距离r和方位角θ即为每个目标物体相对于MIMO雷达的距离和方位角的估计值。
本发明实施例中，目标物体的个数为一个或多个，极大值与目标物体一一对应，操作S5中根据各极大值对应的距离和方位角确定各目标物体的位置。
参阅图4A和图4B，分别示出了传统二维傅里叶变换两步估计方法、以及本发明实施例中基于空时编码的MIMO雷达目标定位方法的定位性能示意图，对比图4A和图4B可知，相较于传统方法，本发明实施例中目标物***置清晰可辨，角度分辨率有极大提升，且杂波干扰大大减少，有利于后续目标检测。
图5为本发明实施例提供的基于空时编码的MIMO雷达目标定位***的框图。参阅图5，该基于空时编码的MIMO雷达目标定位***500包括调制及发射模块510、接收及解码模块520、组合构建模块530、谱函数构建模块540以及定位模块550。
调制及发射模块510例如执行操作S1，用于利用空时分组码调制线性调频信号的初相，并利用MIMO雷达的发射天线发射调制后的线性调频信号，线性调频信号经目标物体反射后被MIMO雷达的接收天线接收。
接收及解码模块520例如执行操作S2，用于将每一接收天线接收到的信号分别与MIMO雷达的第一根发射天线发射的线性调频信号进行混频，得到相应的基带信号，并对基带信号依次进行采样、提取重组以及空时解码，得到相应的解码信号。
组合构建模块530例如执行操作S3，用于组合解码信号以构建空时二维虚拟阵列信号，并对空时二维虚拟阵列信号依次进行二维平滑、组合以得到空时联合虚拟子阵信号。
谱函数构建模块540例如执行操作S4，用于构建空时联合虚拟子阵信号的谱函数，谱函数与目标物体相对于MIMO雷达的距离和方位角相关。
定位模块550例如执行操作S5，用于计算谱函数的极大值，并根据极大值对应的距离和方位角定位目标物体。
基于空时编码的MIMO雷达目标定位***500用于执行上述图1-图4B所示实施例中的基于空时编码的MIMO雷达目标定位方法。本实施例未尽之细节，请参阅前述图1-图4B所示实施例中的基于空时编码的MIMO雷达目标定位方法，此处不再赘述。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于空时编码的MIMO雷达目标定位方法，其特征在于，包括：
S1，利用空时分组码调制线性调频信号的初相，并利用MIMO雷达的发射天线发射调制后的线性调频信号，所述线性调频信号经目标物体反射后被所述MIMO雷达的接收天线接收；
S2，将每一接收天线接收到的信号分别与所述MIMO雷达的第一根发射天线发射的线性调频信号进行混频，得到相应的基带信号，并对所述基带信号依次进行采样、提取重组以及空时解码，得到相应的解码信号；
S3，组合所述解码信号以构建空时二维虚拟阵列信号，并对所述空时二维虚拟阵列信号依次进行二维平滑、组合以得到空时联合虚拟子阵信号；
S4，构建所述空时联合虚拟子阵信号的谱函数，所述谱函数与所述目标物体相对于所述MIMO雷达的距离和方位角相关；
S5，计算所述谱函数的极大值，并根据极大值对应的距离和方位角定位所述目标物体。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标物体的个数为一个或多个，所述极大值与所述目标物体一一对应，所述S5中根据各极大值对应的距离和方位角定位各所述目标物体。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述S1中发射天线发射的调制后的线性调频信号为：
Figure FDA0003087165990000011
其中，
Figure FDA0003087165990000012
为第p根发射天线在第m个扫频周期内发射的调制后的线性调频信号，p＝1,2,…,P，m＝1,2,…,M，P为所述MIMO雷达中发射天线的数量，M为扫频周期的个数，M≥P，t为时间，j为虚数单位，f0为起始频率，μ为扫频斜率，
Figure FDA0003087165990000013
为经过空时编码后第p根发射天线在第m个扫频周期内发射的调制后的线性调频信号的相位。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述S2中对所述基带信号依次进行采样、提取重组以及空时解码包括：
对每一基带信号分别进行采样，每个扫频周期内的采样点数为L；
提取每一基带信号每一扫频周期内第n个采样点并重组形成尺寸为Q×M的重组矩阵
Figure FDA0003087165990000021
Q为所述MIMO雷达中接收天线的数量，M为扫频周期的个数；
对每一重组矩阵
Figure FDA0003087165990000022
进行空时解码，得到相应的解码信号
Figure FDA0003087165990000023
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述重组矩阵
Figure FDA0003087165990000024
和解码信号
Figure FDA0003087165990000025
分别为：
Figure FDA0003087165990000026
Figure FDA0003087165990000027
Figure FDA0003087165990000028
其中，Φ为空时编码矩阵，K为所述目标物体的个数，βi、θi和ri分别为第i个目标物体的反射系数、方位角和距离，aR(θi)为第i个目标物体对应的接收阵列导向矢量，
Figure FDA0003087165990000029
为第i个目标物体对应的发射阵列导向矢量aT(θi)的转置矩阵，j为虚数单位，ωr(ri)＝4πμri/cfs，ωr(ri)为与第i个目标物体距离相关的相位，μ为扫频斜率，c为光速，fs为采样率，
Figure FDA00030871659900000210
为噪声项，
Figure FDA00030871659900000211
为经过空时编码后第p根发射天线在第m个扫频周期内发射的调制后的线性调频信号的相位，p＝1,2,…,P，m＝1,2,…,M，P为所述MIMO雷达中发射天线的数量，M为扫频周期的个数。
6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述S3中组合所述解码信号以构建空时二维虚拟阵列信号包括：
分别对每一解码信号列向量化，得到相应的空间虚拟阵输出信号；
将所述空间虚拟阵输出信号依次排列重组形成所述空时二维虚拟阵列信号。
7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述S3中对所述空时二维虚拟阵列信号依次进行二维平滑、组合以得到空时联合虚拟子阵信号包括：
对所述空时二维虚拟阵列信号进行二维平滑以得到多个子阵列；
将每一子阵列转化为相应的列向量，并将各所述列向量依次排列重组形成所述空时联合虚拟子阵信号。
8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述谱函数为：
Figure FDA0003087165990000031
其中，PMUSIC(r,θ)为所述谱函数，r为所述距离，θ为所述方位角，a(r,θ)H为所述空时联合虚拟子阵的导向矢量a(r,θ)的共轭转置矩阵，
Figure FDA0003087165990000032
函数
Figure FDA0003087165990000033
j为虚数单位，ωr(r)为与距离相关的相位，ωθ(θ)为与方位角相关的相位，Y为二维平滑的列平滑尺寸，X为二维平滑的行平滑尺寸，
Figure FDA0003087165990000034
表示kronecker积，UN为所述空时联合虚拟子阵信号进行奇异值分解后得到的噪声子空间。
9.一种基于空时编码的MIMO雷达目标定位***，其特征在于，包括：
调制及发射模块，用于利用空时分组码调制线性调频信号的初相，并利用MIMO雷达的发射天线发射调制后的线性调频信号，所述线性调频信号经目标物体反射后被所述MIMO雷达的接收天线接收；
接收及解码模块，用于将每一接收天线接收到的信号分别与所述MIMO雷达的第一根发射天线发射的线性调频信号进行混频，得到相应的基带信号，并对所述基带信号依次进行采样、提取重组以及空时解码，得到相应的解码信号；
组合构建模块，用于组合所述解码信号以构建空时二维虚拟阵列信号，并对所述空时二维虚拟阵列信号依次进行二维平滑、组合以得到空时联合虚拟子阵信号；
谱函数构建模块，用于构建所述空时联合虚拟子阵信号的谱函数，所述谱函数与所述目标物体相对于所述MIMO雷达的距离和方位角相关；
定位模块，用于计算所述谱函数的极大值，并根据极大值对应的距离和方位角定位所述目标物体。
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