MIMO雷達參數(shù)估計算法研究.pdf

1、多輸入多輸出(multiple-input multiple-output，MIMO)雷達，是一種新體制雷達，它可以采用多個發(fā)射天線和多個接收天線，各天線根據系統(tǒng)要求可以進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注。本文將對MIMO雷達的波形優(yōu)化與信號處理方法等方面的問題進行研究。主要工作包括以下幾個方面：
　　 一、雙基地MIMO雷達系統(tǒng)性能分析及互藕校正。<

2、br>　　 首先，考慮雙基地MIMO雷達系統(tǒng)中目標散射特性和系統(tǒng)幾何構型對參數(shù)估計性能的影響。根據給出的系統(tǒng)模型，對系統(tǒng)最多可分辨和定位目標的數(shù)目進行分析，并給出了理論證明。分析表明，利用目標反射系數(shù)的非相關特性，雙基地MIMO雷達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。其次，建立了兼具傳統(tǒng)相控陣雷達和MIMO雷達特點的混合雙基地雷達系統(tǒng)結構，綜合考慮傳統(tǒng)相控陣的相干處理增益和MIMO雷達的空間分集增益對目標方位估計性能的影響

3、。給出角度估計的CRB，通過對不同結構下系統(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重影響雷達目標定位算法性能，利用MIMO雷達的特性，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，并結合相關文獻中對均勻線陣互耦矩陣的計算和建模，將求解互耦系數(shù)轉化為線性約束二次最小化問題，采用迭代的方式進行校正。

4、此算法不需要校正源，也不需要進行特征值分解。
　　 二、波形設計。
　　 針對已有波形設計方法其旁瓣峰值經常出現(xiàn)在主瓣附近，提出利用已有的零相關正交二相碼實現(xiàn)匹配濾波輸出的零相關區(qū)域的方法；針對擴展零相關區(qū)域長度會降低零相關區(qū)域效率的問題，給出基于張量擴張的零相關區(qū)域擴展方法，并給出實現(xiàn)流程。
　　 三、參數(shù)估計算法。
　　 利用雙基地MIMO雷達進行定位時，需要對發(fā)射角和接收角進行估計，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)進行聯(lián)合估計，并實現(xiàn)自動配對。
　　 針對雙基地MIMO雷達二維角度估計問題，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，同時降低運算復雜度。
　　 針對雙基地共置天線MIMO雷達存在的相干源波達方向估計問題