基于大维随机矩阵理论的MIMO雷达DOD-DOA联合估计方法研究

发布时间：2017-05-19 19:10

  本文关键词：基于大维随机矩阵理论的MIMO雷达DOD-DOA联合估计方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：作为近年来新出现的一种雷达，多输入多输出（Multiple Input MultipleOutput）雷达由于其在目标检测和参数估计方面的优势，，获得了广泛关注。目标参数估计是MIMO雷达信号处理领域的主要内容，是获得目标精确定位和成像的关键环节。 在目标参数估计领域，针对双基地MIMO雷达发射角（DOD）与到达角（DOA）联合估计问题，目前已经提出许多方法。然而，这些DOD-DOA估计方法所依赖的前提条件是：发射阵元数和接收阵元数较小而总的快拍数足够大。当快拍数有限、与阵元数在同一数量级时，传统参数估计方法中用样本协方差矩阵代替统计协方差矩阵的信号处理手段不再适用。另外，由于MIMO雷达的观测噪声分布可能呈现非高斯特性，传统的高斯噪声假设下的信号处理方法不再成立。本文借鉴传统的MIMO雷达目标参数估计方法，找到与大维随机矩阵理论之间的联系，针对大阵列MIMO雷达系统DOD-DOA估计问题展开了深入的研究。 本文的研究工作得到国家自然科学基金项目“基于大维随机矩阵理论的MIMO雷达稳健目标检测与估计”（项目编号：61371158）的资助。本文的创新性工作如下： 针对快拍数有限的情况，本文建立了双基地MIMO雷达回波数据的高斯随机矩阵模型，提出了基于大维随机矩阵理论的DOD和DOA联合估计方法——2D-GMUSIC方法，该方法可以在快拍数和收发阵元数的乘积相比拟的条件下，进行较为精确的DOD-DOA估计。在此基础上，进一步提出2D-G-SSMUSIC改进方法，改善了参数估计性能。 上述提出的方法只能在高斯噪声背景下进行目标参数估计。本文基于稳健估计理论和随机矩阵理论，进一步提出了Robust-2D-GMUSIC方法以及Robust-2D-G-SSMUSIC方法，这些方法可以在非高斯噪声背景下进行DOD和DOA联合估计。 为避免二维谱峰搜索，在Robust-2D-GMUSIC方法基础上，进一步提出一种基于随机矩阵理论和多项式求根的双基地MIMO雷达DOD-DOA联合估计方法——Robust-2D-ROOT-GMUSIC。该方法可节省运行时间，且可自动配对。由于利用多项式求根技术，能对具有相近或相同DOA的目标实现精确估计。
【关键词】：MIMO雷达 目标参数估计 大维随机矩阵 稳健估计 DOD DOA 阵列信号处理
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN957.51
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 MIMO 雷达研究背景10-12
• 1.2 随机矩阵理论研究背景12
• 1.3 国内外研究现状12-13
• 1.3.1 MIMO 雷达 DOD-DOA 估计的研究现状12-13
• 1.3.2 随机矩阵在阵列信号处理中的应用现状13
• 1.4 课题研究的意义13-14
• 1.5 本文研究工作及内容安排14-16
• 第2章 基础知识16-28
• 2.1 阵列信号处理基础知识16-19
• 2.1.1 阵列信号处理的前提及假设16-17
• 2.1.2 常用阵列模型17-19
• 2.2 矩阵的相关知识19-21
• 2.2.1 特征值与特征向量19-20
• 2.2.2 矩阵的奇异值分解20
• 2.2.3 Kronecker 积20-21
• 2.2.4 Khatri-Rao 积21
• 2.2.5 广义逆矩阵21
• 2.2.6 向量化函数21
• 2.3 随机矩阵的相关知识21-26
• 2.3.1 常用随机矩阵21-24
• 2.3.2 常用变换24
• 2.3.3 渐进谱定理24-25
• 2.3.4 有关谱分解的经验谱极限分布理论25-26
• 2.4 本章小结26-28
• 第3章 基于随机矩阵理论的阵列信号 DOA 估计28-36
• 3.1 信号模型28-29
• 3.2 DOA 估计方法研究29-33
• 3.3 仿真结果和分析33-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第4章 高斯噪声背景下双基地 MIMO 雷达 DOD-DOA 估计的随机矩阵方法36-48
• 4.1 信号模型36-38
• 4.2 DOD-DOA 估计方法研究38-42
• 4.3 仿真结果42-46
• 4.4 本章小结46-48
• 第5章 非高斯噪声环境下双基地 MIMO 雷达 DOD-DOA 估计的随机矩阵方法48-60
• 5.1 信号模型48
• 5.2 DOD-DOA 估计方法研究48-54
• 5.3 仿真结果54-57
• 5.4 本章小结57-60
• 第6章 总结与展望60-64
• 6.1 全文总结60-62
• 6.2 未来的研究方向62-64
• 参考文献64-68
• 导师及作者简介68-70
• 攻读硕士期间的研究成果70-72
• 致谢72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 关键;黄勇;;MIMO雷达多目标检测前跟踪算法研究[J];电子学报;2010年06期

2 杨明磊;陈伯孝;秦国栋;张守宏;;多载频MIMO雷达的空时超分辨算法[J];电子与信息学报;2009年09期

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本文编号：379570