双基地MIMO雷达二维方位角及多普勒频率联合估计

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1、第３３卷第１１期系统工程与电子技术Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．１１２０１１年１１月ＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＮｏｖｅｍｂｅｒ２０１１文章编号：１００１－５０６Ｘ（２０１１）１１－２３９３－０５双基地ＭＩＭＯ雷达二维方位角及多普勒频率联合估计郭艺夺，张永顺，童宁宁，沈堤（空军工程大学导弹学院，陕西三原７１３８００）摘要：提出了一种新的双基地多输入多输出（ｍｕｌｔｉｐｌｅ－ｉｎｐｕｔｍ

2、ｕｌｔｉｐｌｅ－ｏｕｔｐｕｔ，ＭＩＭＯ）雷达二维方位角及多普勒频率联合估计算法。该算法基于ｍ－Ｃａｐｏｎ方法将目标波离方向（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｄｅｐａｒｔｕｒｅ，ＤＯＤ）与波达方向（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆａｒｒｉｖａｌ，ＤＯＡ）相“去耦”，得出了对目标ＤＯＤ和ＤＯＡ的估计；然后，在对目标二维方位角的估计的基础上，算法可进一步估计出目标的多普勒频率。因此，其估计出的目标二维方位角与多普勒频率可自动配对。该算法无需预判目标数及对数据协方差矩阵特征值分解，且对目标二维方位角与多普勒频率的联合估计不涉及高维的非

3、线性优化搜索，具有较小的计算量。此外，该算法可适用于发射和接收阵列为任意阵列结构的双基地ＭＩＭＯ雷达系统。计算机仿真结果证明了本文方法的正确性和可行性。关键词：双基地多输入多输出雷达；波离方向；波达方向；多普勒频率；ｍ－Ｃａｐｏｎ方法中图分类号：ＴＮ９５７文献标志码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－５０６Ｘ．２０１１．１１．０９Ｊｏｉｎｔｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆ２－ＤａｚｉｍｕｔｈａｎｄＤｏｐｐｌｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｆｏｒｂｉｓｔａｔｉｃＭＩＭＯｒａｄａｒＧＵＯＹｉ－ｄｕｏ，ＺＨＡＮＧＹ

4、ｏｎｇ－ｓｈｕｎ，ＴＯＮＧＮｉｎｇ－ｎｉｎｇ，ＳＨＥＮＤｉ（ＭｉｓｓｉｌｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＡｉｒＦｏｒｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓａｎｙｕａｎ７１３８００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｏｖｅｌｊｏｉｎｔｅｓｔｉｍａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆ２－ＤａｚｉｍｕｔｈａｎｄＤｏｐｐｌｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｆｏｒｂｉｓｔａｔｉｃｍｕｌｔｉｐｌｅ－ｉｎｐｕｔｍｕｌｔｉｐｌｅ－ｏｕｔｐｕｔ（ＭＩＭＯ）ｒａｄａｒｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｃａｎ“ｄｅｃ

5、ｏｕｐｌｅ”ｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｄｅｐａｒｔｕｒｅ（ＤＯＤ）ａｎｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆａｒｒｉｖａｌ（ＤＯＡ）ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍ－Ｃａｐｏｎｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｔｈｅｎＤｏｐｐｌｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃａｎｂｅｅｓｔｉｍａｔｅｄａｃｃｕｒａｔｅｌｙｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆＤＯＤａｎｄＤＯＡ，ｓｏｔｈｅｅｓｔｉｍａｔｅｄＤＯＤｓ，ＤＯＡｓａｎｄＤｏｐｐｌｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓｃａｎｂｅａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙｐａｉｒｅｄ．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｋｉｐ

6、ｓｔａｒｇｅｔｓｎｕｍｂｅｒｅｓｔｉｍａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｅｉｇｅｎｖａｌｕｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＥＶＤ）ｏｆｄａｔａｃｏｖａｒｉａｎｃｅｍａｔｒｉｘｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｊｏｉｎｔｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆ２－Ｄａｚｉ－ｍｕｔｈａｎｄＤｏｐｐｌｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｎｌｙｎｅｅｄｓａｏｎｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｅａｒｃｈ，ｗｉｔｈｎｏｈｉｇｈ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｎｏｎｌｉｎｅａｒｓｅａｒｃｈ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｃｏｍｐｌ

7、ｅｘｉｔｙ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｂｉｓｔａｔｉｃＭＩＭＯｒａｄａｒｗｉｔｈａｒｂｉｔｒａｒｙｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄａｎｄｒｅｃｅｉｖｅｄｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎａｎｄｅｆｆｉ－ｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄａｒｅｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｔｈｅｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｉｓｔａｔｉｃｍｕｌｔｉｐｌｅ－ｉｎｐｕｔｍｕｌｔｉｐｌｅ－

8、ｏｕｔｐｕｔｒａｄａｒ；ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｄｅｐａｒｔｕｒｅ（ＤＯＤ）；ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆａｒｒｉｖａｌ（ＤＯＡ）；Ｄｏｐｐｌｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ｍ－Ｃａｐｏｎｍｅｔｈｏｄ［４－７］；第二类称为统计ＭＩＭＯ雷达［１，８］，其特点是估计性能０引言阵元间距足够大，每一对收发阵元组合都可看成一组双基多输入多输出（ｍｕｌｔｉｐｌｅ－ｉｎｐｕｔｍｕｌｔｉｐｌｅ－ｏｕｔｐｕｔ，ＭＩＭＯ）地雷达，可以利用目标回波在