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《多基线数据融合的双基地MIMO雷达角度估计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第25卷第6期电波科学学报Vol.25,No.62010年12月CHINESEJOURNALOFRADIOSCIENCEDecember,2010文章编号10050388(2010)06119907多基线数据融合的双基地MIMO雷达角度估计刘晓莉廖桂生(西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室,陕西西安710071)摘要提出了一种双基地MIMO雷达角度估计方法。在发射端利用ESPRIT算法获取长短基线的旋转不变因子,通过联合对角化提高离开角度(DOD)的估计精度。根据已估计的DOD,采用迭代算法得到接收导向矢量。针对
2、等距线阵和非等距线阵,分别提出了基于范德蒙矩阵特性和解模糊的多基线联合到达角度(DOA)估计方法,避免了两维搜索且角度自动配对。计算机仿真验证了该方法的有效性和优越性。关键词多基线数据融合;双基地MIMO雷达;ESPRIT;离开角度(DOD);到达角度(DOA)中图分类号TN911.7文献标志码A[9]PRIT算法同时应用到发射端和接收端,利用信号1引言子空间的旋转不变性,分别估计目标的DOD和多输入多输出(MultipleInputMultipleOutDOA,避免了角度搜索但需要额外的配对算法。文献[16][11]put,MIMO)雷达是近年来国内外研究的一
3、个热[10]在文献[8]的基础上进行改进,借助传播算子点,其基本思想是在发射端利用多个发射站同时发使目标角度自动配对。文献[12]提出了仅发射端射不相关或正交的信号,在接收端通过匹配滤波分ESPRIT算法,利用旋转不变因子和相应的特征矢量离出各个发射通道信号。目前MIMO雷达主要分进行多目标定位。但文献[8],[10]和[12]基于均匀为两大类:单(双)基地MIMO是基于相控阵体制下等距线阵的前提下,对非等距线阵不适用。的雷达,其收发阵列间距小,多个收发阵元到目标射本文主要研究的是双基地MIMO雷达角度估线近似平行,目标相对于收发阵列具有相同的波达计。基于MIMO雷达阵列孔径扩展的特征和
4、ES方向,与传统的相控阵雷达相比,这类雷达能提供更PRIT的子空间旋转不变性,在发射端对数据协方多的系统自由度和更大的阵列孔径,进而提高目标差矩阵进行特征分解,再将长短基线的旋转不变因的可辨识度及参数估计性能;另一类是统计MIMO子进行联合对角化,从而提高离开角度(DOD)的估雷达,即空间稀布阵,其收发阵元间距足够大,观测计精度。根据已估计的DODs,直接对数据矩阵构到目标的RCS不同,从而获得接收和发射两方面的造代价函数,利用迭代算法[13]得到接收导向矢量,空间分集增益,且在信噪比较高时,可使闪烁目标的进而估计相应的到达角度(DOA),且角度自动配检测性能有较大的提高。对。针对接收
5、端等距线阵和非等距线阵的不同情传统相控阵雷达的DOA估计算法仍然适用于况,分别提出了基于范德蒙矩阵特性的角度估计方MIMO雷达。文献[7]提出了利用Capon法估计目标法和解模糊的多基线联合角度估计方法。该方法避的DOD和DOA,然而两维角度搜索运算量大,且角免了两维角度搜索,降低了运算量,仿真实验验证了度估计精度受搜索步长的影响。文献[8]将ES所提方法的有效性。收稿日期:20100127基金项目:国家杰出青年科学基金(No.60825104)联系人:刘晓莉Email:liuxiaoli@mail.xidian.edu.cn1200电波科学学报第25卷HQn=E[n(
6、tl)n(tl)](4)2基本原理T式中:n(tl)=[n11,n21,,nN1,,n1M,,nNM],2.1信号模型nij,(i=1,,N;j=1,,M)表示第i个接收阵元双基地MIMO雷达,如图1所示。的第j个滤波器的输出噪声。2.2多基线干涉仪测向图1双基地MIMO雷达系统示意图M个发射阵元,N个接收阵元,阵元间距分别为tm(m=2,,M)和rn(n=2,,N)。假设有P个目标,L个脉冲串,i和i分别表示第i个目标的DOD和DOA,则双基地MIMO雷达的信号模[12]型为Pj2∀ftTY=!diliear(i)at(i)S+W,i=1l=
7、1,,L(1)相位差测量不准,将产生测角误差,且相位差与T[14]式中:()表示转置;!i和fdi分别表示第i个目标阵元间距、波长及波达方向之间的关系为的反射系数和多普勒频率;ar(i)和at(i)为接收阵列d&=2∀cosd(5)2∀#jr2sin导向矢量和发射阵列导向矢量a#ir(i)=[1,e,,可见,增大/#值,可以提高测角精度,但当基j2∀rNsinTj2∀t2sinj2∀tMsinTe#i]
