基于虚拟阵列的无人机 MIMO-OFDM ISAC 系统多目标感知增强方法

《Sensors》：Virtual-Array Implementation for High Performance Multi-Target Angular Sensing in UAV-ISAC Systems

　　

摘要

无人机支持的集成感知与通信（ISAC）系统同时具备目标感知和通信功能，结合其在自主性和控制方面的能力，这些系统有潜力用于执行以往具有挑战性或无法完成的搜索与救援任务。然而，无人机搭载的物理传感阵列的孔径较小，限制了角度分辨率和多目标感知能力。本文提出了一种在无人机辅助的MIMO-OFDM ISAC系统中实现虚拟阵列的方法，以增强多目标感知能力。通过多种发射-接收通道组合方式以及两种虚拟阵列配置（Virtual-7和Virtual-10），可以从一个 ISAC收发器中形成更大的有效孔径。建立了基于虚拟阵列的感知模型及相应的信号处理流程，用于角度估计和感知性能分析。仿真结果表明，采用虚拟阵列的ISAC系统在多目标检测方面表现更优。所提出的虚拟阵列构建方法可应用于低配置需求的无人机ISAC系统，以实现高分辨率感知。