基于压缩感知的mimo雷达角度估计方法研究

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1、中图分类号：TN957.51论文编号：102870415-S105学科分类号：081002硕士学位论文基于压缩感知的MIMO雷达角度估计方法研究研究生姓名龚珞珞学科、专业信号与信息处理研究方向雷达信号处理、压缩感知指导教师王彩云副教授南京航空航天大学研究生院电子信息工程学院二О一四年十二月万方数据万方数据NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofInformationScienceandTechnologyResearchinAngl

2、eEstimationforMIMORadarBasedonCompressedSensingAThesisinSignalandInformationProcessingbyGongLuoluoAdvisedbyAssociateProfessorWangCaiyunSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2014万方数据万方数据承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及

3、取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：万方数据万方数据南京航空航天大学硕士学位论文摘要多输入多输出（MultipleInputMultipleOutput，MIMO）雷达一种新体制雷达，其系统的优越性，对深入理解传统意义

4、上的雷达，以及新概念雷达的研究具有指导意义，而压缩感知（CompressedSensing，CS）理论作为一种新兴的信号处理技术，已经被众多研究者应用在雷达领域的信号处理中。本文将压缩感知理论应用于MIMO雷达目标的角度估计中，主要工作如下：1、MIMO雷达空间谱估计的研究。将传统空间谱估计方法，如Capon，MUSIC以及ESPRIT，推广到双基地的MIMO雷达目标（DirectionOfDepartment，DOD）和（DirectionOfArrival，DOA）的估计中。此外，针对MIMO雷达在色噪声环境中的角度估计问题，引

5、入高阶累积量，提出了一种基于改进四阶累积量的角度估计方法。在保证虚拟阵列孔径有效扩展的前提下去除回波信号中的冗余项，达到矩阵降维的目的，最后利用MUSIC-like算法进行谱峰搜索得到估计值。所提算法能够有效抑制高斯色噪声，在保证估计精度的基础上，能够减少四阶累积量矩阵的维数，计算的复杂度也得到降低。2、将压缩感知理论应用于MIMO雷达目标角度估计的问题中，提出一种基于稀疏重构的MIMO雷达DOD和DOA联合估计方法。首先在二维角度空间中构造冗余字典；进行协方差矩阵的特征分解，从中选取有效的特征向量在该冗余字典下稀疏表示，构建低维稀

6、疏线性模型；最后通过重构算法得到目标的角度信息。该方法对特征向量的稀疏重构降低了重构原始接受信号的计算复杂度，且在低信噪比和低快拍下仍有较好的估计性能。3、将基于高阶累积量的算法与压缩感知理论相结合，提出一种基于高阶累积量与稀疏表示的MIMO雷达收发角度估计方法。首先利用四阶累积量对高斯噪声不敏感的特性对信号进行降噪处理；然后对四阶累积量矩阵进行特征分解得到信号子空间，通过将其中的特征向量在合适的冗余字典上稀疏表示，通过重构算法求解稀疏系数，进而联合估计目标的收发角度。仿真结果表明，所提方法不仅能够有效抑制高斯色噪声，而且具有较高的

7、稳健性。关键词：MIMO雷达，角度估计，压缩感知，稀疏表示，高阶累积量I万方数据基于压缩感知的MIMO雷达角度估计方法研究ABSTRACTAsanewradarsystem,multipleinputmultipleoutput(MIMO)radarhasaguidingsignificanceforbetterunderstandingofthetraditionalradarandresearchofthenewradarsystembecauseofitssuperiorityofsystem.CompressedSensin

8、g(CS)theory,asanewsignalprocessingtechnology,hasbeenappliedinradarsignalprocessingbymanyresearchers.Inthisthesis,theC