基于联合参数估计的MIMO雷达近场目标定位方法研究

发布时间：2017-08-07 20:08

  本文关键词：基于联合参数估计的MIMO雷达近场目标定位方法研究

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【摘要】：近些年来,目标定位和参数估计作为多输入多输出(MIMO)雷达的关键技术受到很多军用和民用机构的广泛关注。目前,学者们提出了很多MIMO雷达到达角(DOA)和发射角(DOD)估计算法,主要包括基于Capon的算法、降维MUSIC算法、ESPRIT、ESPRIT-MUSIC算法、多项式求根算法和一些不同环境下的联合估计算法。然而,现有的用于DOD和DOA估计的目标定位算法都是假设目标位于远场域,并且目标的回波波前是平面波。当目标进入雷达系统发射和接收阵列孔径的菲涅耳区时,将球面波近似为平面波将导致严重的性能恶化。所以提高MIMO雷达近场目标定位的精度具有重要的意义。本文对基于联合参数估计的MIMO雷达近场定位问题进行了较深入的研究。首先综述了MIMO雷达的研究背景和近场源定位技术的研究现状,介绍了研究中用到的数学工具,进而,分别针对单基地和双基地MIMO雷达系统,基于参数联合估计提出三种MIMO雷达近场目标定位新算法,并对这些算法进行了仿真,通过仿真实验证明了算法的有效性。本文的研究工作得到国家自然科学基金项目(项目编号:61371158)的资助。本文的创新性研究工作如下:将远场参数估计中的联合对角化技术引入到MIMO雷达近场定位中,提出了一种基于联合对角化的单基地MIMO雷达近场定位算法。该算法利用十字形收发阵列模型,对三维参数进行联合估计,能够有效解决单基地MIMO雷达近场目标定位问题,并具有较高的精度。将传统的基于二阶统计量的近场源参数估计算法与子空间算法相结合,提出一种基于四维参数估计的双基地MIMO雷达近场目标定位算法。该算法基于中心对称的收发阵列,利用接收数据的四个协方差矩阵构造两个统计量,并由它们的特征值和特征向量估计近场目标的DOD、DOA、发射阵列到目标的距离,再利用谱峰搜索来估计目标到接收阵列的距离。该算法需要五个发射阵列进行近场目标定位,能准确估计近场目标的四维参数,而且在多目标情况下四个参数能够实现配对。由于上述算法参数配对过程比较复杂,而且,谱峰搜索增加了运行时间。所以,进一步提出一种改进的双基地MIMO雷达近场定位算法。改进后的算法仅需要三个发射阵列就可以实现对近场目标的准确定位,进一步减少了系统的复杂度,避免了谱峰搜索,而且不存在相位模糊的问题。
【关键词】：MIMO雷达 目标定位 参数估计 近场 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】：2016
【分类号】：TN958
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 MIMO雷达研究背景10-11
• 1.2 国内外发展现状11-13
• 1.2.1 MIMO雷达远场目标定位与参数估计发展现状11
• 1.2.2 传统近场源定位与参数估计发展现状11-12
• 1.2.3 MIMO雷达近场目标定位与参数估计发展现状12-13
• 1.3 课题的研究意义13
• 1.4 本文研究内容及章节安排13-16
• 第2章 基础知识16-24
• 2.1 矩阵的相关知识16-18
• 2.1.1 矩阵的特征值分解16
• 2.1.2 矩阵的奇异值分解16-17
• 2.1.3 矩阵的逆和伪逆17
• 2.1.4 矩阵向量化17
• 2.1.5 Kronecher积17-18
• 2.1.6 Khatri-Rao积18
• 2.2 信号模型18-21
• 2.2.1 远场窄带信号模型18-20
• 2.2.2 近场窄带信号模型20-21
• 2.3 本章小结21-24
• 第3章 基于联合对角化的单基地MIMO雷达近场目标定位方法研究24-32
• 3.1 信号模型24-26
• 3.2 算法描述26-28
• 3.3 算法仿真28-30
• 3.4 本章小结30-32
• 第4章 基于四维参数估计的双基地MIMO雷达近场目标定位方法研究32-44
• 4.1 信号模型32-34
• 4.2 算法描述34-39
• 4.3 仿真实验39-42
• 4.4 本章小结42-44
• 第5章 改进的双基地MIMO雷达近场目标定位方法研究44-58
• 5.1 信号模型44
• 5.2 算法描述44-48
• 5.3 仿真实验48-56
• 5.4 本章小结56-58
• 第6章 总结与展望58-61
• 6.1 全文总结58-60
• 6.2 工作展望60-61
• 参考文献61-66
• 导师及作者简介66-67
• 攻读硕士期间的研究成果67-68
• 致谢68

【参考文献】

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本文编号：636462