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MIMO雷达参数估计研究

成玲  
【摘要】:多输入多输出(Multiple input Multiple output,MIMO)雷达是国际上近几年发展起来的一种新概念雷达。结合国家自然科学基金、航空基金等项目,本文主要研究了单基地均匀线阵MIMO雷达的几种谱估计算法;利用均匀圆阵阵列结构的优点,考虑将均匀圆阵结构应用到MIMO雷达体制中,研究了均匀圆阵MIMO雷达的参数估计;基于压缩感知(Compressive Sensing ,CS)技术的优势,研究了CS算法的单基地、双基地均匀线阵MIMO雷达参数估计。主要工作如下: 研究了均匀圆阵阵列结构的MIMO雷达体制。推导了均匀圆阵MIMO雷达的信号模型以及二维波达角估计的克拉美罗界,并将CAPON、MUSIC算法运用到均匀圆阵MIMO雷达二维波达角估计中。仿真结果表明:(1)CAPON、MUSIC算法获得了较高的估计精度,MUSIC算法的估计精度比CAPON算法略高;(2)当发射天线阵元的圆阵半径与接收天线阵元的圆阵半径不相等时,通过增加发射/接收阵元的圆阵半径,阵元数目来提高二维波达角参数估计的精度与分辨率。 研究了基于CS算法的单基地均匀线阵MIMO雷达参数估计。利用与变换基矩阵不相关的观测矩阵,将MIMO雷达接收信号观测到一个低维空间上,通过求解优化问题从少量的投影信号中高概率的重构出原信号。仿真结果表明,该方法只需要少量的采样数据,便能够在发射天线阵元数目较大的情况下获得较高的参数估计精度。 提出了一种优化变换基矩阵的方法,研究CS算法应用于双基地均匀线阵MIMO雷达的参数估计。该方法需要对待估计目标的角度等参数进行两次估计,第一次粗略估计目标角度位置以确定稀疏区间,第二次根据稀疏区间来优化变换基矩阵,实现了双基均匀线阵MIMO雷达参数的精确估计。仿真结果表明,该方法减少了CS算法的估计时间,并且提高了参数估计的精度。


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