双基地MIMO雷达角度估计与阵列校正技术研究

发布时间：2017-03-30 12:02

  本文关键词：双基地MIMO雷达角度估计与阵列校正技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：多输入多输出(Mutual Input Mutual Output,MIMO)雷达是一种基于MIMO通信技术的新型雷达体制,其目标角度估计性能优于传统的相控阵雷达。实际的MIMO雷达系统可能存在幅相误差或者互耦效应等阵列误差,这些因素会严重影响MIMO雷达的角度估计性能。本文针对这些情况展开了MIMO雷达的目标角度估计和阵列校正研究。主要研究工作如下:首先,针对互耦效应会严重影响双基地MIMO雷达目标角度估计的问题,提出了一种基于ESPRIT方法的双基地MIMO雷达DOA和DOD估计算法。该算法利用均匀线阵下互耦矩阵的带状循环对称特性和阵列流型矩阵的结构特点,实现了互耦效应影响下双基地MIMO雷达DOA和DOD的精确估计。新算法无需对角度进行搜索,并且角度自动匹配,计算量小,对角度的估计精度高,在低信噪比环境下依然能取得较好的估计性能。此外,当阵列的互耦系数自由度较小时,算法的DOA和DOD估计性能要优于理想阵列条件下的ESPRIT算法。计算机仿真实验验证了该算法的有效性和正确性。其次,首先针对幅相误差会严重影响传统相控阵雷达目标角度估计的问题,提出了一种实现DOA估计和幅相系数校正的迭代秩损算法。新算法以迭代的方式构造秩损矩阵,实现了幅相系数的联合估计。一方面克服了原始秩损算法所估计出的幅相系数不唯一的缺陷,提高了算法的稳定性。另一方面抑制了秩损算法在信噪比较低时出现的伪峰问题,提高了DOA的估计性能。随后,针对幅相误差会严重影响双基地MIMO雷达目标角度估计的问题,提出了一种实现双基地MIMO雷达目标角度估计和阵列校正的迭代秩损算法。该算法利用传统相控阵雷达与双基地MIMO雷达在信号模型上的相似之处,通过对双基地MIMO雷达接收数据进行重排,实现了迭代秩损算法在双基地MIMO雷达的目标角度估计和阵列校正问题上的应用。新算法只需要一维角度搜索,降低计算量的同时实现了目标角度和幅相系数的精确估计,在低信噪比环境下依然具有较好的估计性能。计算机仿真实验验证了算法的有效性和正确性。
【关键词】：MIMO雷达 角度估计 阵列校正 幅相误差 互耦系数
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN958
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 研究背景与研究意义9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.3 论文章节安排11-13
• 第二章 基本理论及常见算法13-34
• 2.1 子空间理论简介13-16
• 2.2 双基地MIMO雷达信号模型16-19
• 2.2.1 理想阵列条件下的信号模型16-17
• 2.2.2 互耦效应影响下的信号模型17-18
• 2.2.3 幅相误差影响下的信号模型18-19
• 2.3 基于子空间理论的常见目标角度估计算法19-33
• 2.3.1 理想阵列条件下的目标角度估计19-27
• 2.3.2 互耦效应影响下的目标角度估计算法27-31
• 2.3.3 幅相误差影响下的目标角度估计算法31-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第三章 互耦效应影响下的目标角度估计算法研究34-49
• 3.1 基于ESPRIT的目标角度估计算法研究34-39
• 3.2 仿真实验39-47
• 3.3 本章小结47-49
• 第四章 幅相误差影响下的目标角度估计算法研究49-70
• 4.1 相控阵雷达目标角度估计和阵列校正算法研究49-53
• 4.1.1 相控阵雷达信号模型49-50
• 4.1.2 相控阵雷达DOA估计和幅相系数校正50-53
• 4.2 双基地MIMO雷达目标角度估计和阵列校正算法研究53-57
• 4.3 仿真实验57-69
• 4.4 本章小结69-70
• 第五章 总结与展望70-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-76
• 攻读硕士学位期间参与科研项目与已录用学术论文76

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