一种MIMO雷达幅相误差估计方法

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaMar．252012V01．33No3530．536ISSN1000-6893CN11·1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．crl文章编号：1000—6893(2012)03—0530—07一种MIMO雷达幅相误差估计方法徐青*，廖桂生，张娟，曾操西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室，陕西西安710071摘要：针对单基地相关多输入多输出(MIMO)雷达中存在的阵列幅相误差问题进行了研究。给出了单基地相关MI—MO雷达的阵列模型。并提出了

2、一种MIMO雷达幅相误差估计方法。利用发射正交信号对阵列接收信号进行匹配滤波，可分离得到类似传统阵列的“虚拟阵列”，利用分时信源数据将该阵列中真实导向矢量中信源波达方向(DoA)引起的相位与幅相误差分离开，通过构造代价函数得到波达方向估计值，进而分别得到发射阵与接收阵的幅相误差的估计值，同时给出了误差引入量分析。最后通过仿真验证了该方法的有效性。本文介绍的方法简单可行，适用于任意构型MI-M0雷达的幅相误差估计。关键词：雷达；MIM0；幅相误差；校正；单基地雷达中图分类号：V243．2；TN958文献标识码：A随着雷达技术迅猛发展，多输入多输出(MI-MO)雷达体制已

3、成为近几年的研究热点之一。MIM0雷达一般分为两大类：分布式MIMO雷达[1。43和相关MIMO雷达[59

4、。分布式MIM0雷达发射阵元间距较大，各发射通道从不同视角观测目标，从而能克服目标起伏特性，以利用空间分集技术提高目标的检测性能。而相关MIMO雷达发射阵元间距较小，接收阵列类似于传统相控阵雷达，通过接收端对发射信号分离，形成虚拟阵列，扩大阵列孑L径，增大系统自由度，从而提高空域处理能力和参数估计精度。但不可避免的误差的存在会对性能的更好实现带来挑战。随着MIMO雷达构型不同，误差的存在对于其影响也不相同。分布式MIMO雷达进行信号处理时主要依靠统计信息，大多数

5、情况并不需要知道导向矢量的先验信息，因此一般不考虑误差的影响。而相关MIMO雷达在进行数据处理时往往要用到发射与接收阵列的导向矢量，阵列误差对其的影响不容忽视，误差的存在成为抑制其参数估计方法高性能实现的瓶颈问题。因此本文主要研究相关MIMO雷达(以下简称为MIM0雷达)的误差校正。与普通阵列相同，MIMO雷达中误差包括位置误差、幅相误差、阵元间互耦等。其中，工程中考虑阵列幅相误差较多。由于其与普通阵列工作方式不同，对于普通阵列而言，只接收信号，主要考虑接收阵列误差即可，而MIM()雷达则不同，由于发射天线也存在阵列误差，其对性能也会产生影响。因而MIMO雷达阵列误差

6、包括两部分：发射阵列误差、接收阵列误差，这导致其误差校正复杂度增大，且由于需同时校正发射与接收阵列，对MIMO雷达误差估计与校正也提出了更多要收稿日期：2011．06—15；退修日期：2011-08-24；录用日期：2011．10—18：网络出版时间：2011-11—0710：45网络出版地址：WWW．cn¨net／kcms／detail／11．1929．V．20111107．1045009htmIDOI：CNKI：11—1929／V．201111071045009基金项目：国家”973”计划(201lCB707001)；国家自然科学基金(61101242)；长江学者

7、和创新团队发展计划(IRT0954)；中央高校基本科研业务费专项资金(K50511020009)*通讯作者．Tel．：029-88202580E—mail：xuqing@mail．xidian．edu．∞孽l用格式

8、Xu0，LiaoGs。ZhangJ·eta1．AnestimationmethodforMIMOradargainandphaseerrors．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2012，33(3)：530-536．捺青．廖桂生．张娟，等?一种MIMO雷达蝠相误差估计方法．航空学报，2012，33(3)：530-535

9、．徐青等：一种MIMO雷达幅相误差估计方法531求。与普通阵列中对误差的研究[1“11]类似，基于MIM0雷达的研究也可分为如下两类：对误差稳健的MIMO信号处理tlz-]4]，MIMO雷达阵列误差校正[15

10、。文献[153中针对多载频MIMO雷达提出了幅相误差校正方法，分别利用了子空间拟合(SF)法与最大似然(ML)法估计整体等效幅相误差矩阵，究其本质，是通过将导向矢量矩阵与接收数据信号子空间进行拟合或将接收数据与理想数据直接进行拟合达到估计整体等效幅相误差矩阵的目的。其模式上采用多载频模式，发射天线发射不同频率信号以保证信号之间的正交性。由于每个