基于壓縮感知理論的MIMO雷達(dá)角度估計(jì)技術(shù)研究.pdf

1、多輸入多輸出（Multiple-Input Multiple-Output, MIMO）雷達(dá)作為一種新體制雷達(dá)，與傳統(tǒng)相控陣?yán)走_(dá)相比，具有高分辨率、低截獲率和多自由度等優(yōu)點(diǎn)，近數(shù)年來(lái)，受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者們的廣泛關(guān)注。角度估計(jì)作為陣列信號(hào)處理中一個(gè)最為重要的內(nèi)容，不僅能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)空間定位，還在雷達(dá)、聲納、通信等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。壓縮感知（Compressive Sensing, CS）理論的不斷發(fā)展，已經(jīng)成為雷達(dá)界的一個(gè)研究熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者

2、們開始用稀疏重構(gòu)的方法去解決傳統(tǒng)子空間方法中存在的問(wèn)題，期望能夠?qū)崿F(xiàn)更精準(zhǔn)的目標(biāo)定位。本文主要從降低算法的計(jì)算復(fù)雜度和提高目標(biāo)角度估計(jì)的精度兩個(gè)方面出發(fā)，對(duì)基于稀疏表示框架的單基地MIMO雷達(dá)角度估計(jì)方法進(jìn)行研究。
　　本文首先研究了壓縮感知理論的基本原理和基本框架，分析了時(shí)空域下和變換域下的稀疏信號(hào)以及稀疏重構(gòu)的條件；基于稀疏表示框架，介紹了基于壓縮感知理論的角度估計(jì)模型；研究了目前 MIMO雷達(dá)中基于空間譜搜索的角度估計(jì)方法和

3、基于旋轉(zhuǎn)不變子空間的角度估計(jì)方法的基本原理，其中基于空間譜搜索的角度估計(jì)方法包括降維Capon算法，基于旋轉(zhuǎn)不變子空間的角度估計(jì)方法包括降維ESPRIT算法和共軛ESPRIT算法，然后對(duì)這幾種傳統(tǒng)的角度估計(jì)方法進(jìn)行仿真分析，比較總結(jié)了各自的角度估計(jì)優(yōu)劣性能。其次，考慮利用非圓信號(hào)源特性增加角度估計(jì)算法的可分辨信號(hào)數(shù)和提高角度估計(jì)的精度。分析了非圓信號(hào)的定義和數(shù)學(xué)模型，建立單基地MIMO雷達(dá)的非圓信號(hào)模型，研究了非圓信號(hào)背景下基于稀疏正交

4、匹配追蹤的角度估計(jì)方法。由于利用了信號(hào)的非圓結(jié)構(gòu)特性，增加了MIMO雷達(dá)的虛擬陣列孔徑，因此提高了該算法的角度估計(jì)性能。最后，研究將加權(quán)矩陣和稀疏表示的思想應(yīng)用到單基地 MIMO雷達(dá)中。建立單基地 MIMO雷達(dá)信號(hào)的稀疏表示模型，提出了一種基于加權(quán)稀疏表示的角度估計(jì)算法，該算法能夠有效地加強(qiáng)稀疏解，但是，由于該算法中構(gòu)造權(quán)值矩陣的特殊性，無(wú)法預(yù)先對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行降維處理，使得該方法的計(jì)算復(fù)雜度比較大。另一方面，針對(duì)該問(wèn)題，提出一種基于數(shù)據(jù)