L型陣列MIMO雷達多維角度估計方法研究.pdf

1、L型陣列MIMO雷達能夠估計目標的方位角和俯仰角，克服了均勻線陣MIMO雷達只能估計目標一維角度的缺點，更貼近實際應用。若直接將傳統(tǒng)的一維角度估計算法應用到二維角度估計中，運算量成倍增大，嚴重影響雷達系統(tǒng)的實時性。所以，本文借鑒傳統(tǒng)角度估計算法的思想和理論，提出基于L型陣列MIMO雷達等效虛擬陣列的低復雜度DOA估計算法和單快拍下的DOA估計算法。
　　首先，研究探討收發(fā)分置L型陣列和收發(fā)共置L型陣列兩種L型陣列MIMO雷達的信號

2、模型，總結各自等效虛擬陣列結構特點、自由度、最大可分辨目標數(shù)和Cramer-Rao界；然后研究分析陣列信號處理技術中典型的DOA估計算法，并進行仿真分析，比較總結各種DOA估計算法的適用條件和估計性能。
　　其次，針對收發(fā)分置L型陣列MIMO雷達，首先借鑒MUSIC算法的思想，提出降維MUSIC算法，將二維空間譜搜索降為一維空間譜搜索，降低了算法的運算量。在此基礎上提出降維PM-MUSIC算法，避免目標回波信號協(xié)方差矩陣的特征分解

3、，再次降低算法的運算量，而且利于實際工程應用。然后借鑒ESPRIT算法和PM算法的思想，提出PM-ESPRIT算法，避免了目標回波信號協(xié)方差矩陣的特征分解，降低了運算復雜度。最后提出基于酉變換的酉 ESPRIT算法，重構目標回波信號，使其協(xié)方差矩陣為Centro-Hermitian矩陣，從而通過酉變換將復數(shù)域運算變換到實數(shù)域，降低算法運算量的同時提高目標角度估計的精度。
　　再次，針對收發(fā)共置L型陣列MIMO雷達，首先設計降維矩陣

4、，對目標回波信號進行降維處理，消除目標回波信號中的陣元冗余信息。然后借鑒MUSIC算法的思想，提出降維MUSIC算法，利用二次優(yōu)化將二維空間譜搜索降為一維空間譜搜索，大大的降低了算法的運算量。最后借鑒ESPRIT算法的思想，提出降維ESPRIT算法，通過構造的選擇矩陣利用旋轉不變技術分別估計目標二維角度，避免空間譜搜索，大大降低了算法的運算量。
　　最后，針對單快拍下二維DOA估計問題，基于收發(fā)分置L型陣列MIMO雷達和收發(fā)共置L