MIMO雷达角度估计算法研究.pdf

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盟缚伟毒关于论文使用授权的说明独创性声明日期:沙海阹护日期:加『;,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;可以免许采用影印、,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本人签名: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:┟导师签名:‘
札空间谱估计方法在雷达中的应用,给出了单基地雷达一维摘要方位角度和二维方位俯仰角度估计的—占淦住Mü抡媸笛槎跃认雷达以其在目标检测、参数估计等方面的独特优势近年来在雷达技术领域成为一个研究热点。它在发射端发射正交编码信号,接收端通过匹配滤波的方法来分离各正交信号,可以得到虚拟阵元,增加系统的自由度,在目标角度估计方面具有明显的优势。由于雷达虚拟阵列接收数据的全维自由度与其发射阵元数和接收阵元数的乘积成正比,回波数据矢量的维数急剧增加,导致参数估计所需的样本数和算法的计算量都相当大,尤其是二维目标角度估计的运算量将变得更加巨大,因此研究小样本条件下、快速的雷达目标角度估计算法将具有非常重要的实际应用价值。本论文围绕雷达的角度估计算法展开研究,主要内容如下:隽薓状锏男藕拍P停岷螹状锏墓ぷ髟砗托藕糯砹程,分析了获取充分统计量的方法。着重说明了虚拟阵元、自由度和最大可分辨目标数等基本概念,并给出几种典型阵列结构的虚拟阵列;ù锓较蚬兰品阵和驼罅邢碌腗瓹空间谱进行了分析,同时对最大可分辨目标数目进行了验证。ù嬖诩扑懔看蟮奈侍猓岢隽艘种基于多项式求根的单基地雷达快速角度估计算法,算法首先对接收数据进行降维预处理,以降低数据协方差矩阵的维数,然后利用多项式求根方法,对目标进行快速的角度估计,该方法在大大减少计算量的同时,还降低了系统对样本数的需求。攵运ɑ豈状锏慕嵌裙兰扑惴ǎ紫忍岢隽艘恢只谌鹄痰乃基地雷达的角度估计算法,该算法将占淦鬃;怀啥斡呕问剑并构造正交约束条件,从而目标角度可以通过解约束二次优化问题来获得。算法仅需要一次一维谱搜索,便可以获得目标的发射和接收角度值,且不需要额外的配对运算。仿真试验验证了该算法在低信噪比和较少样本数的情况下,仍具有较好的角度估计性能。考虑到基于瑞利商方法在目标大致位置未知的时候,仍需要在整个角度空域进行搜索,计算量较大。为避免谱搜索方式,随后提出了一种基于多项式求根的双基地雷达角度估计方法,利用双基地雷达联合导向雷达信号处理国家重点实验室’
矢量的特点,将二维的收发方位角估计分离为两个一维的方位角估计过程,先后采用两次多项式求根法对两个一维方位角进行估计。该方法避免了传统的二维谱峰搜索,大大降低了计算量,并且所估计的两个一维方位角能够自动配对。仿真证实了该算法的有效性。最后仿真比较了本文提出的这两种双基地雷达的角度估计算法的性能:基于瑞利商方法在低信噪比和较少样本数时角度估计性能好;基于多项式求根方法的计算量少。实际应用中,可以根据不同的应用场合进行方法的选择。攵訫状锏脱鼋歉傥侍猓悸堑降徒歉偈悄壳袄状锛际趺媪俚主要难题之一,针对理想的平坦阵地且反射波为平面波,提出了一种基于矩阵束原理的雷达低仰角估计算法。算法在根据雷达接收数据矩阵特点的基础上,同时考虑了收、发多径信号,构造了前后向矩阵束,可直接对多径下的目标角度进行估计,避免了谱峰搜索。算法可以应用于单样本数或多样本数两种情况。仿真结果表明,在低信噪比条件下,不论是单样本数还是多样本数情况,算法在保证低仰角估计性能的基础上,大大减少了计算量,利于工程实时处理。攵源嬖谡罅谢ヱ钗蟛钍钡腗状锏脱鼋歉傥侍猓紫雀隽薓雷达多径回波在互耦误差下的数学模型,然后利用均匀线阵互耦矩阵的特性,对基于子空间原理的自校正算法进行理论分析和公式推导。算法在进行角度估计的同时还可以获得多径衰减系数和收发阵列互耦矩阵的估计结果。最后推导了各参数估计的7抡嫜橹ち怂惴ǖ挠行裕治隽怂惴ǖ墓兰菩阅堋关键词:雷达,角度估计,,多项式求根,瑞利商,矩阵束,多径效应,阵列误差雷达角度估计算法研究西安电子科技大学博士学位论文
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