单基地MIMO雷达多目标DOA估计算法研究

论文摘要

MIMO雷达是近年来提出的一种新体制雷达,它在不同阵元上发射正交信号,利用这种波形分集技术,MIMO雷达在波达方向(DOA)估计和目标分辨性能上较传统雷达显示了很大的优势。MIMO体制可使阵列雷达合成比其实际阵元更多的虚拟阵元。本文介绍了虚拟阵元的概念,并合成几种特殊结构的虚拟阵,进而讨论了MIMO雷达自由度(DOF)和其最大可分辨目标数。在介绍MIMO雷达概念的基础上,本文建立了单基地多脉冲积累MIMO雷达的信号模型,随后介绍了几种常用的DOA估计算法,并将其应用于MIMO雷达模型中。通过分析,Capon和MUSIC算法适用于任意结构的MIMO雷达,但计算量较大。而ESPRIT算法可直接利用广义特征值对目标方位进行估计,极大地降低了计算量。考虑到ESPRIT算法只能用于具有子阵平移结构的阵列中,本文推导了ESPRIT算法在实际阵元为等距线阵和L型阵MIMO雷达中的具体实现。最后通过大量的仿真实验验证了算法的有效性和可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 MIMO 技术在通信中的发展及关键技术
• 1.2 MIMO 技术在雷达中的发展及研究现状
• 1.3 本文的主要工作及内容安排
• 第二章 MIMO 雷达基本原理
• 2.1 单基地多脉冲积累MIMO 雷达信号模型
• 2.2 虚拟阵元
• 2.3 MIMO 雷达自由度
• 2.4 最大可分辨目标数
• 2.5 本章小结
• 第三章 MIMO 雷达多目标DOA 估计算法
• 3.1 Capon 最小方差法
• 3.1.1 算法原理
• 3.1.2 Capon 最小方差法在MIMO 雷达中的应用
• 3.2 基本MUSIC 算法
• 3.2.1 算法原理
• 3.2.2 MUSIC 算法在MIMO 雷达中的应用
• 3.3 ESPRIT 算法
• 3.3.1 ESPRIT 算法原理
• 3.3.2 等距线阵MIMO 雷达中的ESPRIT 算法
• 3.3.3 L 型阵MIMO 雷达中的ESPRIT 算法
• 3.4 本章小结
• 第四章 不同结构MIMO 雷达仿真结果分析
• 4.1 Capon 和MUSIC 算法仿真及结果分析
• 4.1.1 线阵
• 4.1.2 L 型阵
• 4.1.3 立体阵
• 4.2 ESPRIT 算法仿真及结果分析
• 4.2.1 等距线阵
• 4.2.2 L 型阵
• 4.3 本章小结
• 第五章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 硕士在读期间的研究成果