MIMO雷達中角度估計和陣列校正研究.pdf

1、多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)雷達是一種基于MIMO技術的新體制雷達,其目標檢測與參數估計性能均優(yōu)于傳統(tǒng)雷達。角度估計是MIMO雷達中一個重要的研究方向,在實際的MIMO雷達系統(tǒng)中,陣列模型存在任意性,脈沖數可能很少,甚至收發(fā)陣列陣元存在幅相誤差,這些因素都會影響角度估計的性能。針對實際應用中可能碰到的情形,本文開展MIMO雷達中角度估計和陣列校正研究,選題具有重要理論意義和應用價

2、值。本文主要研究工作如下:
　　(1)提出了收發(fā)陣列為任意陣的雙基地 MIMO雷達中一種低復雜度二維離開角(2 DimensionalDirection Of Departure,2D-DOD)與二維到達角(2Dimensional Direction Of Arrival,2D-DOA)聯(lián)合估計算法。該算法利用傳播算子(Propagator Method, PM),避免了復雜度較高的接收信號協(xié)方差矩陣特征值分解,同時采用傳播算子

3、空間的旋轉不變性估計角度,避免了傳統(tǒng)PM算法在任意陣MIMO雷達中所必須的譜峰搜索,因此該算法具有低復雜度。該算法還實現(xiàn)了收發(fā)角度自動配對,且其角度估計性能在高信噪比時逼近于近來提出的類似借助旋轉不變技術估計信號參數(Estimation of Signal Parametersvia Rotational Invariance Techniques-like, ESPRIT-like)算法。
　　(2)考慮了MIMO雷達中相干信

4、源的角度估計問題,分別提出了單基地MIMO雷達中一種基于子陣列平移的低復雜度相干角度估計算法和雙基地 MIMO雷達中基于線性依賴平行切片(PARAllel profile with LINear Dependencies,PARALIND)分解的相干DOD與DOA聯(lián)合估計算法。前者具有低復雜度,且角度估計性能好于現(xiàn)存的一些相干角度估計算法。后者基于PARALIND分解不僅可以實現(xiàn)高精度的相干角度估計,而且可以得到空間多個目標的相關系數矩

5、陣。
　　(3)承接相干角度估計問題,進一步研究單脈沖單基地MIMO雷達中相干角度估計問題,分別提出了單脈沖MIMO雷達中可用于相干角度估計的降維ESPRIT算法和基于矩陣重構與三線性分解的相干角度估計算法。兩種算法都將單脈沖 MIMO雷達的接收信號數據重構為若干Toeplitz矩陣,從而基于重構后的矩陣集采用降維ESPRIT方法或三線性分解進行DOA估計。這兩種算法在單脈沖MIMO雷達中均有良好的相干角度估計算法性能,且前者復雜

6、度較低,后者性能更好。
　　(4)將理想MIMO雷達模型進行拓展,考慮更復雜的情況,即收發(fā)陣列存在幅相誤差條件下MIMO雷達中角度與幅相誤差聯(lián)合估計問題。通過構建收發(fā)陣列存在幅相誤差的雙基地MIMO雷達接收信號模型,提出了雙基地MIMO雷達中一種聯(lián)合角度與陣元幅相誤差的PM-like算法。該算法利用輔助陣元在估計角度的同時也對陣列陣元進行動態(tài)校正,算法主要工作原理為利用有限的校正陣元消除未校正陣元的影響,進行角度估計,并利用角度估