高分辨低复杂度DOA估计在多载频MIMO雷达上的应用
发布时间：2021-05-19 10:04
高分辨、快速化已经成为现代雷达发展的一大趋势。在此趋势下,如何高效准确地分辨目标方位已经成了相关领域研究人员关注的焦点。本文分析了基于线性调频连续波的多载频MIMO雷达信号处理方法,重点研究在这种雷达体制下的高分辨、低复杂度DOA估计算法,并通过MIMO雷达系统户外测试验证了算法的可行性,本文的主要工作包括:1、研究基于线性调频连续波的多载频MIMO雷达信号模型,将常见的目标角度估计方法应用在本文所提雷达信号模型。2、研究MIMO雷达高分辨DOA的估计方法。以同距同速邻近的相干信源为目标,在改进空间平滑算法、低秩逼近法以及共轭重构法解相干的基础上,通过联合特征向量加权法或SSMUSIC算法实现分辨能力的提高。仿真结果表明上述算法均适用于本文提出的多载频MIMO雷达模型,但加权—共轭联合算法在本系统模型下性能最优。3、在保证算法分辨能力不降低的条件下,研究实现快速运算的方法。利用基于子空间旋转变换的MUSIC算法和基于MUSIC对称压缩谱的DOA估计方法,有效地降低了算法的复杂度。同时提出一种基于谱宽分析的MUSIC对称压缩谱改进算法,能够针对镜像邻近目标和间隔较大的目标进行区分处理,进...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状及发展概况
1.2.1 MIMO雷达国内外研究现状
1.2.2 MIMO雷达DOA估计的研究发展概况
1.3 论文主要工作及结构安排
2 多载频MIMO雷达信号处理
2.1 多载频MIMO雷达基本工作原理
2.1.1 LFMCW阵列信号模型
2.1.2 多载频MIMO雷达信号分析
2.2 常见目标角度估计算法
2.2.1 MUSIC算法
2.2.2 PM算法
2.2.3 ESPRIT算法
2.2.4 计算机仿真分析
2.3 误差分析
2.4 本章小结
3 MIMO雷达高分辨DOA估计方法
3.1 DOA估计分辨能力不足的问题
3.2 解相干处理方法
3.2.1 空间平滑及其改进算法
3.2.2 低秩逼近法
3.2.3 共轭重构法
3.2.4 计算机仿真与分析
3.3 高分辨处理方法
3.3.1 特征向量加权法
3.3.2 SSMUSIC算法
3.4 各解相干联合高分辨处理算法性能对比
3.5 本章小结
4 MIMO雷达低复杂度超分辨技术研究
4.1 低复杂度超分辨技术研究现状
4.2 基于子空间旋转变换的快速DOA估计
4.2.1 算法原理
4.2.2 复杂度分析与最优化设计
4.2.3 SRT-MUSIC算法仿真分析
4.3 基于MUSIC对称压缩谱的快速算法
4.3.1 基本原理
4.3.2 复杂度分析与最优化设计
4.3.3 MSCS算法仿真
4.4 基于谱宽分析的MUSIC对称压缩谱改进算法
4.4.1 改进方法
4.4.2 P-MUSIC算法仿真结果分析
4.5 各类快速算法性能对比
4.5.1 目标数对算法的影响
4.5.2 信噪比数对算法的影响
4.5.3 阵元数对算法的影响
4.6 本章小结
5 数据采集模块的硬件设计与测试
5.1 引言
5.2 主芯片的选择
5.3 电源、时钟及复位电路模块的设计
5.3.1 电源模块的设计
5.3.2 时钟模块的设计
5.3.3 复位电路模块的设计
5.4 数据采样模块的设计
5.5 片外存储器的设计
5.5.1 外扩RAM的设计
5.5.2 外扩FLASH的设计
5.5.3 外扩ECPS的设计
5.6 通信模块的设计
5.7 PCB设计与调试
5.8 多载频MIMO雷达系统测试
5.8.1 系统设计与实物
5.8.2 系统测试结果
5.9 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]MIMO雷达双向空间平滑的多径目标DOA估计算法[J]. 汪安戈,胡国平,周豪,冯子昂. 空军工程大学学报(自然科学版). 2017(03)
[2]基于子空间旋转变换的低复杂度波达角估计算法[J]. 闫锋刚,齐晓辉,刘帅,沈毅,金铭. 电子与信息学报. 2016(03)
[3]基于加权-改进MUSIC算法的相干信号波达方向估计[J]. 黄超,张剑云,朱家兵,张正言. 探测与控制学报. 2016(01)
[4]基于噪声子空间映射的二维波达角快速估计算法[J]. 王军,闫锋刚,金铭,乔晓林. 电子学报. 2015(02)
[5]低快拍下MIMO雷达收发角度联合估计方法[J]. 王咸鹏,王伟,马跃华,王君祥. 哈尔滨工程大学学报. 2014(09)
[6]改进SSMUSIC超分辨多径时延估计算法[J]. 王云龙,吴瑛. 信号处理. 2014(08)
[7]基于MUSIC算法的L型阵列MIMO雷达降维DOA估计[J]. 王伟,王晓萌,李欣,陈广. 电子与信息学报. 2014(08)
[8]强约束优化降维MUSIC二维DOA估计[J]. 蔡晶晶,鲍丹,李鹏,赵国庆. 电子与信息学报. 2014(05)
[9]一种高精度低复杂度波达方向估计新方法[J]. 杨小凤. 无线电工程. 2013(01)
[10]基于MUSIC对称压缩谱的快速DOA估计[J]. 闫锋刚,刘帅,金铭,乔晓林. 系统工程与电子技术. 2012(11)
博士论文
[1]基于压缩谱理论的高效超分辨波达方向估计算法研究[D]. 闫锋刚.哈尔滨工业大学 2014
[2]MIMO雷达波形优化与信号处理方法研究[D]. 金明.西安电子科技大学 2010
硕士论文
[1]DOA估计算法的改进及应用[D]. 李阳.南京邮电大学 2015
[2]MIMO雷达中角度估计和阵列校正研究[D]. 陈晨.南京航空航天大学 2013
[3]MIMO雷达DOA估计算法研究[D]. 夏恒福.西安电子科技大学 2011
[4]LFMCW雷达目标检测与参数估计方法研究[D]. 李政.电子科技大学 2006
[5]相干信源的DOA估计算法研究[D]. 魏凤梅.西安电子科技大学 2005
本文编号：3195586
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状及发展概况
1.2.1 MIMO雷达国内外研究现状
1.2.2 MIMO雷达DOA估计的研究发展概况
1.3 论文主要工作及结构安排
2 多载频MIMO雷达信号处理
2.1 多载频MIMO雷达基本工作原理
2.1.1 LFMCW阵列信号模型
2.1.2 多载频MIMO雷达信号分析
2.2 常见目标角度估计算法
2.2.1 MUSIC算法
2.2.2 PM算法
2.2.3 ESPRIT算法
2.2.4 计算机仿真分析
2.3 误差分析
2.4 本章小结
3 MIMO雷达高分辨DOA估计方法
3.1 DOA估计分辨能力不足的问题
3.2 解相干处理方法
3.2.1 空间平滑及其改进算法
3.2.2 低秩逼近法
3.2.3 共轭重构法
3.2.4 计算机仿真与分析
3.3 高分辨处理方法
3.3.1 特征向量加权法
3.3.2 SSMUSIC算法
3.4 各解相干联合高分辨处理算法性能对比
3.5 本章小结
4 MIMO雷达低复杂度超分辨技术研究
4.1 低复杂度超分辨技术研究现状
4.2 基于子空间旋转变换的快速DOA估计
4.2.1 算法原理
4.2.2 复杂度分析与最优化设计
4.2.3 SRT-MUSIC算法仿真分析
4.3 基于MUSIC对称压缩谱的快速算法
4.3.1 基本原理
4.3.2 复杂度分析与最优化设计
4.3.3 MSCS算法仿真
4.4 基于谱宽分析的MUSIC对称压缩谱改进算法
4.4.1 改进方法
4.4.2 P-MUSIC算法仿真结果分析
4.5 各类快速算法性能对比
4.5.1 目标数对算法的影响
4.5.2 信噪比数对算法的影响
4.5.3 阵元数对算法的影响
4.6 本章小结
5 数据采集模块的硬件设计与测试
5.1 引言
5.2 主芯片的选择
5.3 电源、时钟及复位电路模块的设计
5.3.1 电源模块的设计
5.3.2 时钟模块的设计
5.3.3 复位电路模块的设计
5.4 数据采样模块的设计
5.5 片外存储器的设计
5.5.1 外扩RAM的设计
5.5.2 外扩FLASH的设计
5.5.3 外扩ECPS的设计
5.6 通信模块的设计
5.7 PCB设计与调试
5.8 多载频MIMO雷达系统测试
5.8.1 系统设计与实物
5.8.2 系统测试结果
5.9 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]MIMO雷达双向空间平滑的多径目标DOA估计算法[J]. 汪安戈,胡国平,周豪,冯子昂. 空军工程大学学报(自然科学版). 2017(03)
[2]基于子空间旋转变换的低复杂度波达角估计算法[J]. 闫锋刚,齐晓辉,刘帅,沈毅,金铭. 电子与信息学报. 2016(03)
[3]基于加权-改进MUSIC算法的相干信号波达方向估计[J]. 黄超,张剑云,朱家兵,张正言. 探测与控制学报. 2016(01)
[4]基于噪声子空间映射的二维波达角快速估计算法[J]. 王军,闫锋刚,金铭,乔晓林. 电子学报. 2015(02)
[5]低快拍下MIMO雷达收发角度联合估计方法[J]. 王咸鹏,王伟,马跃华,王君祥. 哈尔滨工程大学学报. 2014(09)
[6]改进SSMUSIC超分辨多径时延估计算法[J]. 王云龙,吴瑛. 信号处理. 2014(08)
[7]基于MUSIC算法的L型阵列MIMO雷达降维DOA估计[J]. 王伟,王晓萌,李欣,陈广. 电子与信息学报. 2014(08)
[8]强约束优化降维MUSIC二维DOA估计[J]. 蔡晶晶,鲍丹,李鹏,赵国庆. 电子与信息学报. 2014(05)
[9]一种高精度低复杂度波达方向估计新方法[J]. 杨小凤. 无线电工程. 2013(01)
[10]基于MUSIC对称压缩谱的快速DOA估计[J]. 闫锋刚,刘帅,金铭,乔晓林. 系统工程与电子技术. 2012(11)
博士论文
[1]基于压缩谱理论的高效超分辨波达方向估计算法研究[D]. 闫锋刚.哈尔滨工业大学 2014
[2]MIMO雷达波形优化与信号处理方法研究[D]. 金明.西安电子科技大学 2010
硕士论文
[1]DOA估计算法的改进及应用[D]. 李阳.南京邮电大学 2015
[2]MIMO雷达中角度估计和阵列校正研究[D]. 陈晨.南京航空航天大学 2013
[3]MIMO雷达DOA估计算法研究[D]. 夏恒福.西安电子科技大学 2011
[4]LFMCW雷达目标检测与参数估计方法研究[D]. 李政.电子科技大学 2006
[5]相干信源的DOA估计算法研究[D]. 魏凤梅.西安电子科技大学 2005
本文编号：3195586
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wltx/3195586.html
