米波MIMO雷达DOA估计算法研究

论文摘要

米波MIMO雷达利用MIMO雷达的分集技术,提高了米波雷达波达方向(DOA)估计和目标检测性能,同时获得了米波雷达在反隐身方面的优势。本文主要对米波MIMO雷达波达方向估计问题进行了研究。首先介绍了三种典型的DOA估计方法在MIMO雷达中的应用:Capon法,MUSIC算法和最大似然法,通过仿真可知MIMO雷达的DOA估计性能随阵元间距的增大而提高,并且优于只进行单端处理的传统雷达。其次,详细讨论了不同布阵形式下的米波MIMO雷达的多径信号模型,包括均匀线阵、倾斜圆阵及高度随机圆阵。然后,在考虑收发双程多径信号影响下,得出了收发分置MIMO雷达角度估计的克拉美罗界(CRB),并分析可得CRB主要与收发阵列的导向矢量及发射信号的相关矩阵有关。最后,在低仰角跟踪的情况下,分别利用改进的MUSIC算法、最大似然算法及广义MUSIC算法解决了相干信号对DOA估计的影响,针对不同的阵元形式应用了不同的方法,并结合仿真结果分析了各种方法的优势和局限性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 米波雷达研究背景及意义
• 1.2 MIMO雷达基本概念介绍
• 1.3 米波MIMO雷达DOA估计国内外现状
• 1.4 本文主要工作及具体安排
• 第二章 MIMO雷达DOA估计基本算法
• 2.1 MIMO雷达信号模型
• 2.2 Capon最小方差法
• 2.2.1 Capon法的原理
• 2.2.2 算法仿真及结果分析
• 2.3 MUSIC算法
• 2.3.1 MUSIC算法的原理
• 2.3.2 算法仿真及结果分析
• 2.4 最大似然算法
• 2.4.1 最大似然算法的原理
• 2.4.2 算法仿真及结果分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 米波MIMO雷达多径信号模型
• 3.1 线阵米波MIMO雷达多径信号模型
• 3.2 圆阵米波MIMO雷达多径信号模型
• 3.2.1 不同圆阵的布阵形式
• 3.2.2 信号模型
• 3.3 米波MIMO雷达DOA估计的克拉美罗界
• 3.4 本章小结
• 第四章 米波MIMO雷达相干信源DOA估计算法
• 4.1 改进的MUSIC算法
• 4.1.1 算法原理
• 4.1.2 算法仿真及结果分析
• 4.2 最大似然算法
• 4.2.1 算法原理
• 4.2.2 算法仿真及结果分析
• 4.3 广义MUSIC算法
• 4.3.1 算法原理
• 4.3.2 改进的广义MUSIC算法
• 4.3.3 改进的广义MUSIC算法在MIMO雷达中的应用
• 4.3.4 算法仿真及结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读研期间参加的科研项目