基于稀疏表示的双基地MIMO雷达多目标定位及幅相误差估计.pdf

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaJun252013V01．34No61379—1388ISSN1000．6893ON11．1929／Vhttp：／／hkxb．buaaedu．CRhkxb@buaaedu．crl基于稀疏表示的双基地定位及幅相误差估计郑志东，张剑云*，宋靖，徐旭宇合肥电子工程学院，安徽合肥230037MIMO雷达多目标摘要：基于稀疏表示理论，提出一种新的双基地多输人多输出(MIMO)雷达收发角度及幅相误差估计算法。利用接收数据，分别构造发射和接收协方差矩阵，并

2、以列向量化后的发射和接收协方差矩阵为量测信号建立2个一维稀疏线性模型，构造模型求解的L。一L。混合范数优化目标函数，通过交替迭代寻优获得目标角度估计和幅相误差估计，最后给出了本文算法的收敛性分析。与现有算法相比，该算法充分利用了目标发射和接收空域的稀疏特性，且能够通过对噪声功率的预估计来抑制噪声。仿真结果表明：在低信噪比(SNR)条件下，本文算法仍能够得到较好的估计精度，且对幅相误差具有一定的稳健性。关键词：幅相误差；双基地；MIMO雷达；多目标定位；稀疏表示；稳健性中图分类号：V234．2；TN957文献标识码：A文

3、章编号：1000—6893(2013)06—1379—10多输入多输出(Multiple—InputMultiple一0utput，MIMO)雷达是近年来提出的一种新型体制雷达[1]，与传统雷达相比，MIMO雷达在目标检测、参数估计精度、杂波抑制等方面具有显著优势[1。5]。MIMO雷达按其收发阵元的配置方式可分为：统计MIM0雷达[1屯。和单(双)基地MI—MO雷达口‘12

4、。统计MIM0雷达采用空间分集配置方式，它充分利用空域信息克服目标的闪烁效应，获得空间分集增益，提高闪烁目标的检测性能；而单(双)基地MIMO雷

5、达采用相干配置方式，它利用波形分集形成大的虚拟孑L径，提高雷达的角度估计精度，增加最大可识别的目标数等。本文对幅相误差条件下双基地MIMO雷达的角度估计问题展开研究。双基地MIMO雷达的发射和接收阵列分开配置，需要同时估计出目标的发射角(DirectionofDeparture，DOD)和接收角(DirectionofArri—val，DOA)。文献[6]将传统的ESPRIT算法运用于双基地MIM0雷达，分别提取出了发射和接收旋转不变因子，估计出目标的DOD和DOA，但它需要额外的配对算法。在此基础上，文献[7]利用2

6、个一维ESPRIT算法间的关系，实现了目标收发角度的自动配对。近年来，许多学者采用新的方法进行双基地MIMO雷达的收发角度估计。文献E8]提出了一种基于三阶张量分解的快速多目标定位方法，先通过降维预处理，再利用交替最小二乘(ALS)算法估计出收发角度和目标的多普勒频率。该算法虽然在多阵元个数和多快拍数时降低了运算量，但是算法仅收敛于局部最优解。文献[9]提出了基于四元数求根一MUSIC的MI—MO雷达角度估计算法，该算法在估计性能上优于ESPRIT算法，但它需要额外的配对算法。文收稿日期：2012．07—04；退修日期

7、：2012—09—11；录用日期：2012—11-09；网络出版时间：2013—01—0511：53网络出版地址：WWW．cnkinet／kcms／detail／11．1929V20130105．1153．003htmI基金项目：国家自然科学基金(60702015)*通讯作者Tel：0551．65927561E-mail：zjy63921@sina．com引用格式

8、ZhengZD，ZhangJY，SongJ，etalLocalizationandestimationofga加-phaseerrorforbistatic

9、MIMOradarbasedonsparserepresentation．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica．2013。34(6)：1379—1388．郑志东，张蓟云·宋靖，等基于稀疏表示的双基地MIMO雷达多目标定位及幅相误差估计．航空学报，2013，34(6)：1379-1388．航空学报Jun．252013VoI34No．6献[-10]提出了基于联合稀疏表示的双基地MI—M0雷达角度估计算法，以收发阵列流型的Kro—necker积作为过完备字典，将双基地MIMO雷达转化为多观测

10、向量形式，进而利用联合L。范数逼近方法进行求解，但该算法仅是将一维角度估计算法直接应用到收发二维上，因此构造过完备字典所需的计算量巨大。上述算法只有在阵列流型无任何误差的条件下才能取得较好的效果，但在实际应用中，各个通道之间总存在着幅度和相位的不一致性(即幅相误差)，这些阵列误差使得实际的阵列流型与理想阵列流型有所不同，从而导致测