MIMO雷達(dá)參數(shù)估計算法研究.pdf

1、多輸入多輸出(multiple-input multiple-output，MIMO)雷達(dá)，是一種新體制雷達(dá)，它可以采用多個發(fā)射天線和多個接收天線，各天線根據(jù)系統(tǒng)要求可以進(jìn)行靈活布置并且各發(fā)射天線可以同時發(fā)射完全正交或部分相關(guān)的信號。自從其概念被提出以來，受到了眾多科研工作者的關(guān)注。本文將對MIMO雷達(dá)的波形優(yōu)化與信號處理方法等方面的問題進(jìn)行研究。主要工作包括以下幾個方面：
　　 一、雙基地MIMO雷達(dá)系統(tǒng)性能分析及互藕校正。<

2、br>　　 首先，考慮雙基地MIMO雷達(dá)系統(tǒng)中目標(biāo)散射特性和系統(tǒng)幾何構(gòu)型對參數(shù)估計性能的影響。根據(jù)給出的系統(tǒng)模型，對系統(tǒng)最多可分辨和定位目標(biāo)的數(shù)目進(jìn)行分析，并給出了理論證明。分析表明，利用目標(biāo)反射系數(shù)的非相關(guān)特性，雙基地MIMO雷達(dá)最多可有效分辨和定位收發(fā)陣元數(shù)的乘積減一個目標(biāo)。其次，建立了兼具傳統(tǒng)相控陣?yán)走_(dá)和MIMO雷達(dá)特點的混合雙基地雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，綜合考慮傳統(tǒng)相控陣的相干處理增益和MIMO雷達(dá)的空間分集增益對目標(biāo)方位估計性能的影響

3、。給出角度估計的CRB，通過對不同結(jié)構(gòu)下系統(tǒng)CRB的分析來判斷估計性能的優(yōu)劣。最后，針對陣元間互耦的存在會嚴(yán)重影響雷達(dá)目標(biāo)定位算法性能，利用MIMO雷達(dá)的特性，基于均勻線陣互耦矩陣模型的對稱帶狀Toeplitz性，在互耦信息未知的情況下，提出一種雙基地MIMO雷達(dá)發(fā)射陣列和接收陣列互耦同時校正的算法。利用Capon譜估計，并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)中對均勻線陣互耦矩陣的計算和建模，將求解互耦系數(shù)轉(zhuǎn)化為線性約束二次最小化問題，采用迭代的方式進(jìn)行校正。

4、此算法不需要校正源，也不需要進(jìn)行特征值分解。
　　 二、波形設(shè)計。
　　 針對已有波形設(shè)計方法其旁瓣峰值經(jīng)常出現(xiàn)在主瓣附近，提出利用已有的零相關(guān)正交二相碼實現(xiàn)匹配濾波輸出的零相關(guān)區(qū)域的方法；針對擴(kuò)展零相關(guān)區(qū)域長度會降低零相關(guān)區(qū)域效率的問題，給出基于張量擴(kuò)張的零相關(guān)區(qū)域擴(kuò)展方法，并給出實現(xiàn)流程。
　　 三、參數(shù)估計算法。
　　 利用雙基地MIMO雷達(dá)進(jìn)行定位時，需要對發(fā)射角和接收角進(jìn)行估計，而已有算法或者采

5、用二維搜索，或者采用兩個一維算法估計角度然后進(jìn)行搜索配對，本文提出一種MUSIC和APES組合的兩步參數(shù)估計方法。所提方法是將各參數(shù)進(jìn)行聯(lián)合估計，并實現(xiàn)自動配對。
　　 針對雙基地MIMO雷達(dá)二維角度估計問題，提出一種基于二維實值ESPRIT的DOD和DOA聯(lián)合估計算法，該算法能夠給出DOD和DOA的閉式解，而且所有參數(shù)估計值自動配對，同時降低運算復(fù)雜度。
　　 針對雙基地共置天線MIMO雷達(dá)存在的相干源波達(dá)方向估計問題