mimo雷达参数估计方法研究

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1、西安电子科技大学攻读博士掌位研究生毕』“仑文MIMo雷达参数估计方法研究作者：刘晓莉导师：廖桂生教授学科：信号与信息处理学位：工学博士2011年4月中冒西安StudyonParametersEstimationofMIMORadarADissertationSubmittedtoXidianUniversityinPartialSatisfactionoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyInElectronicEngineeringbyLiuXiaoli

2、Apri．，2011Xi’all，PR．China独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果．尽我所知，除了本文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。本人签名：辑El期：2．．011．良Io关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：学校有权保

3、留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容；可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。(保密的论文在解密后遵守此规定)导师签名：摘要多输入多输出(MIMO-Multiple．InputMultiple．Output)雷达是近年来国内外研究的一个热点，其基本思想是在发射端各个发射单元同时发射不相关或正交的信号，在接收端通过匹配滤波分离出各个发射单元的信号后进行更灵活处理，以提高雷达性能。目前MIMO雷达主要分为两大类：小尺度相干MIMO雷达，其收发阵列规模小(称为小尺度)，各个收(发

4、)阵元到目标视线近似平行，目标相对于收(发)阵列具有相同的波达方向，与传统的相控阵雷达相比，这类雷达能提供更多的系统自由度，进而提高目标的可辨识度及参数估计性能；另一类是大尺度非相干MIMO雷达，其收发阵列规模足够大(称为大尺度)，观测到目标的RCS不同，从而获得接收和发射两方面的空间分集增益，且在信噪比较高时，可使闪烁目标的检测性能有较大的提高。本论文主要研究了相干处理MIMO雷达参数估计方面的问题，主要工作总结如下：1．围绕MIMO雷达利用发射孔径自由度提高雷达参数估计精度的思想，研究了MIMO雷达的工作机理。

5、针对单基MIMO雷达阵列流形存在冗余以及同时利用收发孔径自由度导致计算复杂度增大的问题，提出了去冗余ESPRIT类降维处理方法和基于二维快速傅里叶变换(2D一开飞FastFourierTransform)的降维波达方向．多普勒联合估计方法。去冗余ESPRIT类降维处理方法避免了角度搜索和相位解缠绕，在一定程度上提高了波达方向和多普勒频率的估计精度。基于2D．FFT的的数据分块方法对每个接收阵元的接收数据分块作2D．FFT，将各个分块的频域数据相干积累，找到峰值点，然后在各个分．块找到峰值点对应的数据构成频域快拍，利

6、用该降维后的频域数据实现目标波达方向和多普勒频率的联合估计。该方法具有较高的分辨率，且不需要对阵元级接收数据进行协方差矩阵的估计及其特征分解，运算复杂度低，尤其当阵元数和快拍数都较多时，优越性更加显著。2．针对双基MIMO雷达，提出了在接收端同时实现发射角度(DOD，DirectionofDeparture)和接收角度(DOA，DirectionofArrival)联合估计的几种方法，包括利用发射阵或接收阵单元形成旋转因子实现了DOD和DOA自动配对的无需阵列平移的ESPRIT类联合估计方法、多天线发射两天线接收的

7、联合MUSIC．ESPRIT方法和DOD．DOA联合估计分维处理方法，实现了低复杂度的多维参数估计。其中基于2阶矩和基于4阶累积量的MUSIC．ESPRIT方法能有效地实现白噪声和色噪声背景下的多目标角度估计。在接收端，通过单天线的MUSIC和双天线的ESPRIT算法分别估计目标的DOD和DOA，将两维参数估计转化为两个一维形式，降低了运算量和计算复杂度。3．研究了长期困扰理论上高性能阵列技术应用的阵列误差校正与阵列处理稳健雷达信号处理国家重点实验室ⅡMIMO雷达参数估计方法研究性问题。针对与信号波达方向无关的幅相

8、误差问题，提出了双基地MIMO雷达多目标角度和幅相误差联合估计方法。该方法利用联合对角化估计含误差的接收和发射阵列流形，并通过最小化相位误差的平方和，分别得到DOD和DOA的估计，再利用估计得到的角度，通过幅相误差自校正算法得到幅相误差估计的闭式解。该方法不需要幅相误差的先验知识，对误差具有一定的稳健性。针对存在互耦的情况，提出了双基地MIMO雷达互耦自校正