基于黎曼流形的MIMO雷达目标检测与收发角估计方法研究

发布时间：2022-02-05 03:32

　　多输入多输出（MIMO）雷达可以在发射端使用多个天线同时发射不同的波形并在接收端采用多个天线同时接收回波信号,因此,相较于传统雷达系统,其目标检测和估计性能更优越。在MIMO雷达系统中,目标检测和角度估计是实现后续目标定位和识别等操作的基础,具有重要的研究意义。针对改善检测和估计性能的问题,国内外学者已经对其进行了深入研究,并提出了很多思路和算法,但仍存在一定的缺陷需要克服:（1）当信噪比较低时,传统的目标检测和估计性能明显下降;（2）当实际环境中存在快拍数较小甚至单快拍情况时,样本协方差矩阵将不能再代替统计协方差矩阵。另外,传统方法是在欧几里得空间中进行处理,并不能充分利用信号矩阵和噪声矩阵的相关信息,也会影响算法性能。所以,本文根据厄米特正定矩阵会在空间中形成黎曼流形的特点,以黎曼流形、burg递推法为工具,对单基地MIMO雷达的目标检测和收发角估计问题进行了较深入的研究,提高目标检测和估计性能。本文的创新性工作如下:针对低信噪比时检测性能较差的问题,提出一种基于黎曼流形的单基地MIMO雷达目标检测方法。该方法根据三种不同的黎曼均值定义,分别计算噪声协方差矩阵的估计值,将其与接收信... 

【文章来源】：吉林大学吉林省211工程院校985工程院校教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

流形上的切向量及切空间

16研究的重点方向是包含自适应相控天线等的自适应波束控制；70年代时，学者们将研究重心放在自适应零点控制上，例如自适应滤波、自适应置零技术等；80年代时，又将研究方向转至空间谱估计，对最大似然估计、最大熵谱估计等进行了重点研究。在过去的几十年中，阵列信号处理取得了长足的发展，国内外已经研究并提出了许多针对不同应用的相关技术[70-73]。图2.2阵列信号处理系统模型在工程应用方面，阵列信号处理已经实现了由理论研究向实体搭建的转化。国际上，林肯实验室设计了14阶线性Systolic阵自适应波束形成系统，并将其用在RST相控阵雷达上。随着这项理论的日益成熟，我国也加入阵列信号处理的研究行列中，研究并开发了时空二维自适应处理系统和米波超分辨实验系统，并在各项产品中得以大范围的应用。在移动通信中，阵列信号处理的重心是对自适应阵列天线的研究。欧洲通信委员会明确列出了不同型阵元分布适合的场景；我国与美国共同研制了WLL智能天线系统，这项技术能够将系统容量扩至四倍；同时，我国也成功地独立研制了TDD方式的S-CDMA产品。阵列信号处理虽然已经在某种程度上实现了很大进步，但是距离其全范围的应用于工程方面还有一段研究空间，相信军用及民用领域对其不断增长的需求会促使这一理论迅速发展。2.4.2阵列信号处理的基本数学模型假设有P个远场窄带信号，用M个阵元来接收信号，那么接收到的信号可以表示为

1810200=PAaaa……………...（2.38）其中，A中的每个元素可以按照如下表示：010200,1,2,,iiMijjijeeiPea……………...（2.39）由于本文是在均匀线阵的基础上来构建MIMO雷达的信号模型，所以下面简单介绍一下均匀线阵，其示意图如图2.3所示，阵元间距离为=2d。图2.3均匀线阵示意图当均匀线阵的波达方向角确定后，第m个阵元接收信号时与参考阵元相比延迟的时间为1sinmmdc…………….………...（2.40）此时导向矩阵仅由到达角确定。假设存在P个信号，导向矩阵A可以记为121212222sinsinsin2221sin1sin1sin=111=PPPjdjdjdjMdjMdjMdeeeeeeAaaa…….（2.41）2.5本章小结本章首先详细描述了本文所用到矩阵论中的相关基础矩阵、矩阵变换以及矩阵分解，同时介绍了黎曼流形相关知识的基本概念。本章2.3节和2.4节简单介

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
[1]基于模糊函数的MIMO雷达波形设计[D]. 时颖颖.郑州大学 2019
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本文编号：3614480